BIM技术在暖通空调设计中的应用

宋涛

（中南建筑设计院股份有限公司，武汉 430070）

1 BIM技术概述

BIM技术通过建立三维模型数据信息库直观将建筑和后期安装的操作进度全部展现出来，同时将数据实时共享，有效减少不必要的施工操作，控制施工成本。信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性是BIM技术的八大特点[1]。

2 BIM技术普遍优势

通过将BIM技术运用于暖通空调设计，可以充分发挥BIM技术的优势，将暖通空调设计从曾经的传统二维平面设计模式转换成为更有优势的三维立体模型设计，让暖通空调设计具备可视化、可出图化和信息完备关联等特性，推动了空调设计走向一个全新的高度。

2.1 可实现设计、施工及运营各阶段信息共享

相比传统CAD二维设计，BIM三维设计不仅有效地提高暖通空调设计的质量，还能够保障暖通空调后期各项施工和安装在总体设计调控之下更加合理高效。通过BIM技术创建一个三维模型，可以直观清楚地了解到暖通空调从设计到安装，从安装到后期运营维护阶段的各种信息，包括施工信息、空调设备信息、材料信息等。暖通空调设计和施工进度也可以得到实时展示，这种各个阶段信息共享对于建筑全生命周期来说起到了非常大的作用。

2.2 使各专业具备有效的协同性

在BIM三维模型当中，可以最大限度地保证建筑、结构、机电专业进行协同设计，这样可以有效节约施工时间，同时减少施工成本。BIM技术对建筑信息的详细完整呈现，能够最直观真实地表达建筑特征，不仅可以在故障问题发生后准确找到故障原因所在，并且能够在故障未发生时进行预测防护。此外，BIM技术还能够将建筑各个分项放在整体的高度进行分析，解决建筑、结构与设备三者之间存在的矛盾，从而有效提高设计人员的工作效率。

3 BIM技术的设计实践应用

3.1 工程概况

南航武汉机场综合保障楼位于武汉天河机场三期南工作区，包括综合办公楼和空勤出勤楼，总用地面积约28363平方米。该建筑地上九层、局部十层，地下一层，建筑总高度43.2m，属于一类高层建筑。

图1 建筑鸟瞰图

本项目大量采用新技术、新材料、新设备、新工艺，项目内系统构成复杂，管道设备数量众多，需要一个科学明晰的协调定位系统以便各专业进行科学设计。

3.2 空调系统设计

本项目采用鸿业负荷计算7.0版软件对建筑进行空调负荷动态计算，夏季逐项逐时最大冷负荷为4164kW,冬季空调热负荷为3054kW。

空调夏季冷源选用2台离心式冷水机组及1台螺杆式冷水机组。离心式冷水机组制冷量为1934kW（550RT），冷冻水供、回水温度 7/12℃，冷却水供、回水温度 32/37℃；螺杆式冷水机组制冷量为 1041kW（300RT），冷冻水供、回水温度 7/12℃，冷却水供、回水温度32/37℃。冷冻机房设置于地下一层，冷却塔设置在办公屋面。冬季热源选择2台1.75MW燃气真空热水锅炉，供回水温度60/45℃，热效率94%，设置于地下一层锅炉房内。

3.3 制冷机房设计中的BIM应用

本工程制冷机房设置于地下一层，主要由冷水机组、冷冻(却)水泵、分集水器、辅助设备及相应管路组成。暖通专业由于在制冷机房存在着大量各种类型管道，再加上其他专业的管线，制冷机房内管线交叉布置在所难免，进行管线综合不可避免。以CAD为主的二维平面设计，如果先要表达各种管线的位置及排列情况，需要绘制大量的剖面图及大样图，这无形中增大了工作量，同时也加大了设计中出现误差的可能。

本工程在制冷机房区域采用BIM技术，使得制冷机房的设计无论是从设计过程上还是出图质量上都有质的提升。

①平台的兼容性广，Revit设计平台包括Revit Architecture、Revit structure、Revit MEP 等，各个软件之间可相互链接参照，同时可以将二维CAD图纸链接到设计空间中，在Revit完成的图纸也可以转化为二维平面图纸，使得出图的效率成倍增加。

②Revit在暖通设计方面的优势主要是三维可视设计及管线综合检查，简单快捷的三维设计，使得建立的模型更加直观；先进的管道碰撞检查技术不但可以在专业内进行检查，还可以在专业间进行碰撞检查，如空调水管与喷淋水管、暖通风管与桥架、梁、柱之间的碰撞检查，自动生成的检查报告不但可以将所有碰撞点汇集成文档格式，还可以定位发生碰撞的类型及方位，可以使设计者方便的找到碰撞点并进行修改。

③Revit设计的自动化还反映在能自动汇总设计中的设备和材料，这种统计可以包括设备的尺寸、型号、功率和相关制造信息。

4 BIM技术在设计阶段的制约因素

4.1 传统设计流程对BIM技术应用的影响

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。

4.2 软件族库不够完善

非标构件需要自建族，而部分族本土化程度低，由于BIM技术为新兴设计技术，大多数族依托于外国标准建立。而由于国内族库管理类软件处于起步阶段，族库的建设较为简陋，族文件甚至出现类型错误等问题，给BIM技术的推广应用带来阻碍。由于族库不完善，对系统检查，运行模拟等高级功能的运用也难以实现。

4.3 BIM出图深度对项目设计周期的影响

相较于CAD二维设计，BIM初步设计深度相当于CAD平面施工图的出图深度，而BIM施工图深度则相当于CAD平面的管综甚至装修图的设计深度。而CAD二维设计的初步设计深度和施工图设计深度的区别仅在于末端设备安装，保温层，管线综合排布优化等方面。笔者认为BIM设计初步设计阶段时间安排应比CAD设计延长50%。

5 BIM技术在暖通设计中的应用展望

在以BIM为指导思想的设计行业中，协同工作的内容和范围愈发深刻，协同工作不仅面临着协调战线过长、协同难度过大，还要在图纸标准中达成共识。这就要求在设计行业推广BIM的过程中，应充分利用网络技术的优势，在设计中实现数据资源的共享，避免不必要的重复劳动。同时，应以BIM的普及为契机，将设计人员从烦琐的二维制图中解放出来，将更多的时间应用于优化方案设计及经济性、合理性及节能分析，这既是BIM概念的目标，也是我国设计产业升级，减少社会资源浪费及提高社会生产效率的题中之意。