浅谈BIM在暖通设计中的应用

牛俊乔　蔡春良

【摘 要】 近年来，随着社会经济的快速发展，人们的生活水平有了很大的提升，对于建筑工程的建设要求也有了更高的要求。为了提高人们的生活舒适度，暖通设计是建筑工程实施中的重要组成部分。本文就针对BIM在暖通设计中的应用进行分析。

【关键词】 社会经济；暖通设计；BIM技术

引言：

BIM技术的三项基本支撑为国际字典框架IFD、信息交付手册IDM、信息交换格式IFC，然后通过专业协同技术、参数化技术、建筑性能化模拟技术，使暖通空调设计实现了从单纯的信息到特定用途的信息转换，显著的增强了设计的专业协同。因此，正确的掌握BIM技术在暖通空调设计中的应用，确保暖通设计各个参与方能够获得正确的信息，对保证暖通空调的设计标注化、三维参数化具有十分重要的作用。

1、BIM技术概述

BIM技术是以三维数字技术为基础，集成了工程各种相关信息的工程数据模型，是对该项目相关信息的详尽表达。BIM技术的应用软件（例如Autodesk Revit）为所有专业间的协同作业构筑了一个平台，提高了建筑设计效率和设计品质。

BIM不仅包含了建筑师的设计信息，而且可以容纳从设计到使用，甚至是使用周期终结的全过程信息，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中。BIM可以持续即时的提供项目设计范围、进度以及成本信息，这些信息完整可靠并且完全协调。BIM能够在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能促使加快决策进度、提高决策质量，从而使项目質量提高，收益增加。BIM技术提供的自动协调更改功能可以消除协调错误，使得设计修改更容易。一个地方的修改会使所有结果都会在整个项目中自动协调，各个视图中的平、立、剖面图自动修改。

2、建筑暖通设计中存在的问题

2.1空调系统选择存在的问题

要保证房屋建筑暖通设计的质量，最关键的就是空调系统的选择，对于整个设计方案的质量有着决定性的影响。但是在房屋建筑暖通的实际设计过程中，空调系统选择不合理的现象却经常出现。例如在进行房屋暖通设计时，业主要求室内环境保持恒定的温度和湿度，设计师为了满足业主的需求，就会考虑从空调系统的整体结构中分离出一个单独的支路。虽然这样可以满足业主的需求，但是却会给后期的维护增加难度，还会增加能源的消耗量，增加设计的成本。又比如说，对会议厅计算机房等进行暖通设计时，最优先选择的空调系统应该是低速风道系统，而设计师往往采用风机盘管系统。

2.2暖通设计中存在的经济性问题

（1）系统主机的设计容量太高，出现这一问题的主要原因就是对暖通设备的负荷没有进行准确的计算。（2）没有选择合适的冷热源系统。房屋建筑在暖通设计时，冷热源系统的选择经常出现经济不合理的问题，造成这一问题的原因主要有如下四点：①相关的设计人员并没有对建筑当地的能源结构和价格进行充分的市场调查。②设计人员在确定冷热源系统的方案之前，并没有对建筑当地的水资源和生态等自然环境进行充分的了解。③不同类型的空调在暖通设计中有不同的限制条件，但是设计人员却不能完全掌握各种类型空调系统的特点。④设计的时间周期有限，不能对多种设计方案进行充分的比较。总而言之，要想在暖通设计中选择合适的冷热源系统，设计人员不仅需要具备熟练的专业技能，还必须能够对整体的设计方案进行强有力的统筹和协调。（3）没有对暖通设备的管道进行合理的配置。在进行空调设计时，设计人员必须完全掌握空调设备的工作原理、内部结构、各个部分的主要功能、不同管道材料的热点、空调运用的场地环境等特点，这也是空调设计人员必须具备的基本素质之一。随着空调设计技术的不断发展，很多设计知识都是课堂和设计的规范中很少能接触到的，这就要求设计人员不断对设计的技术进行革新，加强和生产企业和专业人员之间的知识和技术的交流。

3、BIM技术在暖通空调设计中的应用

工程概况：

某学校总建筑面积为56465.2㎡，总建筑高度为24.6m，地上5层，地下1层，建筑的主体包括学生宿舍、教学楼、办公楼等，地下1层冷热源机房安装有2台地源热泵机，一台额定制热量为290kW、额定制冷量为280kW。水源侧温度通常为7℃/4℃，在制热状况下，热水供应威温度在50℃-45℃之间；水源侧温度为34℃-29℃，在制冷状况下，冷水供回水温度为13℃-6℃。

3.1设计阶段

（1）冷热源设计。该学校的暖通空调冷热源设计区域分为两个部分：其一，学生宿舍、餐厅、沐浴室区域的冷热源设计，夏季供冷，由多联机空调提供冷负荷；冬季供暖有锅炉房提供二次供水，其供回水温度为93℃/72℃，再经过热转换器后，其提供的二次热水供回水温度为84℃/59℃，此外，学生宿舍的屋面还安装了许多太阳能热水集热器；其二，办公楼、教学楼的冷热源设计，该区域的冷热源设计采用地源热泵系统承担该区域的供暖与制冷。

（2）计算负荷。通过对该学校的整体状况进行分析，该暖通空调设计采用DeST能耗计算软件进行计算，其计算结果表现为下表：

（3）暖通空调设计方案。该学校的暖通空调设计方案表现为：餐厅表现为：新风系统+循环风空调+风机盘管；办公楼表现为：散热器供暖+多联机空调；学生宿舍表现为：分体空调+散热器供暖；教学楼表现为地板辐射值班供暖+定风量全空气热回收空调系统+散热器供暖。

3.2 BIM实践体会

3.2.1 BIM技术具有可视化、信息化的优点，有助于提高专业协作的准确性

专业间协调是建筑设计工作的重要部分。通过搭建建筑信息模型，直观理解不同专业的设计内容，使不同专业的技术人员能够进行更好的沟通。便捷、快速、高效地查询信息并进行协调，可避免由于信息交换的不及时而带来的专业间误解。

3.2.2提高BIM设计效率，需充分发挥设计人员主观能动性

一线设计人员面临的普遍问题是在繁忙的设计工作中无暇学习新的软件技术，从而制约了BIM技术的高效应用。发挥BIM技术的优势，提高BIM设计效率，最有效的途径是，具有一定经验的设计人员掌握并直接采用BIM技术进行设计。BIM技术的学习需要经过一段时期的艰苦努力和投入，只有通过充分发挥主观能动性，才能掌握并应用BIM技术，从而提高BIM设计的效率。

BIM技術的应用可能对设计工作流程产生重大影响BIM制图需要在信息模型中输入大量的数据，某些非标准连接绘制尚不成熟，会导致制图效率低于二维平面设计。现有建筑设计的流程基于二维平面设计，在BIM设计中盲目套用二维设计流程会降低设计工作的效率。因此，采用BIM设计的项目需重视设计流程的改变。

3.3 BIM在设备及管线参数设计中的应用

在设计大型办公楼或商业楼的过程中，往往每层的空调系统都不相同，空调系统又包括风系统及水系统，在通常状况下，设计师会按照经验或者估算或者利用负荷软件等计算风管的大小以及空调冷冻水管的大小，这种计算方法有很多的不足之处，（1）若想精确计算那么就需要分管段进行，而且还要考虑的各种阀门及弯头的阻力对流体的影响，在进行大型项目设计时，根本不可能有这么多的时间去精确考虑这些问题。（2）若进行估算，那么越大的系统，造成的误差就会越大，一层有误差，层层有误差，就会导致整个空调风或水系统的运行不正常。虽然说有经验的设计师会对项目有一个大体准确的估计，但是在大型项目面前，任何经验都只能是辅助，我们必须用理论结合经验来确保空调系统的正常运行。

4、结束语

BIM在欧美地区已经发展的相对成熟，并且制定出相关的标准，在国内只处于起步阶段。但是BIM在建筑的设计及施工上的巨大优势是显而易见的，利用BIM在设计上带来方便，确保设计质量，在施工中可以减少材料的浪费，加快施工的进度，并且能够使业主更加直观的看到建筑物的三维形式，BIM在暖通中的优势会随着其应用越来越明显，终究会替代CAD的使用。

参考文献：

[1]尹航.基于BIM的建筑工程设计管理初步研究[D].重庆大学，2013.

[2]李玉娟.BIM技术在住宅建筑设计中的应用研究[D].重庆大学，2008.

[3]王加峰.建筑工程BIM结构分析与设计方法研究[D].武汉理工大学，2013.