建筑暖通设计中BIM技术的应用研究

程星灿

华东建筑设计研究院有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230000

引言

在以往的建筑暖通设计中设计方案多通过二维图纸方式展示，同时需要进行大量参数的计算，因为人力精力有限，难免出现错漏碰缺和现场净高不足等问题，对于项目品质及造价成本的控制力度效果不佳。而通过应用BIM技术能够有效改善相关问题。

1 BIM技术内涵以及在建筑暖通设计中应用优势

1.1 BIM技术内涵

BIM理念是1975年美国教授提出的，经过不断地研究创新，BIM技术应用由以往的抽象理论知识成为具象应用工具。BIM技术我国术语称为建筑信息模型。在建筑暖通设计中对于BIM技术的应用是以各项数据信息作为基础，构建信息模型，实际应用具有模拟性、优化性、协调性、可视性、关联性、可出图性、完备性以及信息数据一致性等特点。在信息时代背景下，建筑工程中为实现BIM技术的有效应用，需要对其加以不断的研发，逐步拓展技术应用范围。

1.2 BIM技术在建筑暖通设计中应用优势

现阶段，随着我国经济和科学技术的不断发展，大量人口涌入城市生活工作，同时人们生活质量的不断提升，对于物质需求质量不断提升，有效促进建筑行业的发展。但面对大量的需求需要建筑行业改善以往的设计建设模式，加快数字化转型，在建筑设计中应用信息技术，从而实现建筑质量的提升和施工周期的缩减。在建筑工程中暖通位于重要的一环，而设计环节又属于暖通施工开展的基础，因此，需要加强暖通设计的规范性、合理性、科学性。在暖通设计中积极应用BIM技术，首先，在工程规划阶段，应用模拟性、可视化优势，构建暖通设计模型，直观地查看设计方案存在的问题以及与其他专业的碰撞问题，能够在暖通安装施工前确定最佳设计方案[1]。另外，在实际的暖通施工中难免受各种因素影响而需要更改设计方案。采用传统的设计方式需要进行大量的图纸变更，不仅增加暖通造价成本，同时延误施工周期。而通过BIM技术，当出现变更时，可应用BIM技术，很快地查出问题所在，及时确定变更方案，有效节省变更设计消耗时间。最后，在建筑暖通施工中需要应用大量的设备和输送管道，设备和管道选型对暖通系统运行质量以及工程造价存在影响。通过应用BIM技术能够按照建筑工程暖通系统水压、扬程等参数需求合理选择泵、电机以及管道类型，并结合建筑实际计算相关材料、设备数量，在满足建筑暖通系统设计需求的基础上，控制造价成本，实现建筑单位经济效益的提升。

2 建筑暖通设计中BIM技术的应用

2.1 前期准备

开展建筑暖通设计前，设计需要按照建筑具体情况应用BIM技术有效计算，分析拥有环境、建设条件，拟定设计方案，之后按照建设单位的资质、资源以及经济条件合理设计资金投入方案，实现建筑暖通设计经济性，避免实际施工中存在难点，提升暖通设计以及施工效率。另外，工作人员应当在BIM技术开展暖通设计时积极总结相关经验，在其他建筑暖通设计中为线路布局、参数标注奠定基础。最后，在应用BIM技术开展建筑暖通设计时，设计人员需要和其他各专业设计人员进行积极地沟通交流，讨论设计方案中存在问题，提高风险防控质量，并在施工前做好技术交底工作。

2.2 建立模型

在建筑暖通设计中通过应用BIM技术能够直观反映设备的大小、管线尺寸、管线路由等，从而便于相关人员所设计的方案和建筑实际要求相符。三维建模应当与二维平面设计参数一致，以免操作产生误差。建筑工程会存在消防水管、风管、空调水管、电气桥架等大量管道，在内走廊和机房处会尤其复杂。在建筑暖通设计中应用BIM技术，能够有效解决管道线路设计中存在问题，确保设计方案的规范性、科学性，节省项目施工时间，提升设计效率，控制建造成本。

图1-1

图1-2 BIM模型建立

2.3 设计计算

BIM技术应用最大优势便是能够将建筑暖通设计方案三维化、可视化。在设计时设计人员需按照当地气候变化、工程要求，考虑冷热源和管线路由方案。在以往的暖通设计中，需对建筑暖通冷热负荷加以计算，计算主要依靠设计人员在二维图纸中根据建筑空间布局和房间功能进行负荷计算，因为人员精力有限，难免出现计算误差。而在建筑暖通设计中应用BIM技术三维建模，在其中加入时间、空间数据，构建4D模型，分楼层、分系统、分型号将数据信息统计成报表资料，降低设计方案变更概率，实现高效、合理安装。例如北方暖通系统设计，因为我国北方建筑多要求冬暖夏凉，同时，因为冬季温度比较低，热负荷量需求较大。所以，在进行建筑暖通设计时，相关人员需要对建筑通风情况加以合理计算，通过应用BIM技术确保计算数据的准确性[2]。大致流程为：首先计算建筑门窗全部打开情况下风流通速度，并检查室内温度和湿度，对比相同调风状态下相同风力等级数据间的差异。在建筑暖通设计中单一通过BIM技术开展参数计算工作比较复杂，因此，实际工作中相关人员需要积极应用其他技术辅助计算，将数据代入计算程序，自动计算所需数据。

2.4 场地环境分析

在建筑暖通设计中常受外界因素影响，因此，在暖通设计时需要对环境影响因素加以全面考虑。在建筑暖通设计中需要遵循实事求是原则，对建筑施工现场环境加以全面分析。应用BIM技术在建筑暖通设计环境因素分析中主要包括声环境和风环境。测算工程现场风压和风速，构建建筑暖通模型，模拟风环境下建筑状态，以免出现滞风、涡流情况。另外，通过BIM技术收集声音数据，分析建筑噪音调性和大小，设计更适应居住的暖通设计方案。对于暖通设计方案合理性判断可通过考察噪音。多数建筑工程对噪音存在严格要求，所以在暖通设计阶段需要相关人员积极应用BIM技术精准、严密分析数据，设计科学化、合理性方案[3]。

图2 风环境分析

2.5 空间检查

空间检查，首先基于建筑、结构、给排水、电气、暖通全专业图纸，构建三维模型，结合不同区域净高要求，优化机电管线排布方案，对建筑物的竖向设计空间进行检测分析，在不发生碰撞的基础上，利用BIM软件调整各专业的管线排布，最大化地提升净空高度。其次，结合排布方案编写冲突检测及管线综合优化报告，在施工前进行技术交底，避免设计问题传递到施工阶段。最后将模型导入到Navisworks、Lumion、Fuzor等可视化BIM软件中，出具各类三维视图、各角度剖切视图、高度逼真渲染图及漫游动画，扩展视觉环境，以便进行更有效的方案验证和外部沟通，极大地提升建筑暖通设计质量。

图3 声环境分析

3 结束语

综上所述，现阶段，建筑暖通设计标准逐渐提升，在实际施工前需要确保设计方案的科学性、合理性。在设计阶段通过应用BIM技术能够有效提升设计质量和效率。应用三维建模、模拟应用、可视化分析等技术对暖通设计中存在的不合理、不科学问题进行改善，从而实现设计方案的经济性、可行性。由此可见，BIM技术对于提升建筑工程的质量和效率发挥着积极作用，为实现BIM技术的广泛应用，需要加强推广，从而实现建筑行业蓬勃发展。