基于BIM技术的站房暖通空调系统设计

施芬芬

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043）

1 某站房工程概况

某车站站房为线侧下式，采用上进下出的流线模式，总建筑面积3 999 m2，最大聚集人数800人，高峰小时发送量314人。主体高度20.1 m（室外地坪至檐口最高点）。站房中部为候车厅，一、二层两侧为生产办公及设备用房。候车厅吊顶最高点高度为13.8 m，两侧高度为13.8 m，两侧办公房屋一层高5.7 m，二层高8.1 m。建筑抗震烈度为8度。

2 采暖热源及系统的主要类型

（1）候车大厅、商务候车厅、综合服务厅、客服、母婴室采用低温地板辐射采暖，热媒供回水温度为45～50 ℃，由站房室外空气源热泵机组提供。候车大厅采用组合式空调机组提供热风采暖，送风温度38 ℃。

（2）候车大厅主要进出口设电热空气幕。

（3）组合式空调机组设置热水盘管，供回水温度50/45 ℃，冬季热风辅助供暖。

（4）公共卫生间、设备房间风机盘管采暖，供回水温度45～50 ℃。

（5）商务候车室、办公房屋等按功能分区设置多联机采暖系统。

3 空调冷源及系统的主要类型

3.1 候车大厅空调系统

候车大厅使用全空气集中空调系统+球形喷口送风方式。采用侧送风、下回风的分层空调形式，冷源为本站房室外空气源热泵，冷媒温度7～12 ℃。站房左右两侧空调机房内各设1台组合式空调机组，配套控制柜及控制系统，夏季送风温度为19 ℃。机组包括混合段、初效过滤段、中效过滤段、表冷段、热水盘管段、杀菌段、风机段、消声段。风机能效为一级，配置二氧化碳浓度探测报警器和过滤段报警，根据室内候车大厅CO2传感器数据，调节新风阀及回风阀的开度，保证最小新风量。

3.2 公共卫生间、综合服务厅、客服空调系统

公共卫生间、综合服务厅、客服使用风机盘管空调系统，冷源均为本站空气源热泵，冷媒温度为7～12 ℃。

3.3 商务候车室、办公房屋等空调系统

商务候车室、办公房屋等应按功能分区设置多联机，商务候车室、办公房屋设置新风系统。各功能区使用空调或采暖的时间不一致，负荷变化较大，分设空调系统可以方便运行管理，达到降低能耗目的。

3.4 工艺设备房间空调系统

通信信息机房、信息设备间、公网覆盖机房（仅预留接口）根据工艺专业要求设置机房专用空调机组（带辅助电加热），机房专用空调配套设置温度自动控制器及复电复位功能。

变电所根据工艺专业设备发热量设置独立的分体空调及带温控的通风降温系统。

4 通风、防排烟系统的主要类型

4.1 通风系统

变电所设置轴流风机进行全面通风。变电所内事故排风、气灭后排风、降温通风合并设置，通过分设电动风阀实现排热和事故通风切换。

公共区卫生间按空调季和非空调季设置排风系统，换气次数为15～25次/h，设置下排风系统（上部排1/3，下部排2/3），上部为条缝型风口，与吊顶协调布置；下部为百叶风口，与墙面装修协调设置。员工卫生间、泵房及空调机房设机械排风系统，分别按10次/h、4次/h的换气次数计算风量。

通信、信息联合机房设置机械排风，气灭后通风，按6次/h的换气次数计算风量。

4.2 防排烟系统

候车大厅、二层两侧管理用房内走道采用自然排烟。自然排烟需满足《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB 51251—2017）规范的相关要求。

5 暖通空调系统的流程化设计

5.1 初步设计阶段

依据实际情况确定初步方案。确定站房的冷热源方式和候车大厅、办公用房等独立的空气调节、采暖系统形式；明确通风方式，如变电所通风、卫生间通风、设备用房通风等。

5.2 施工图阶段

（1）计算空调冷热负荷。基于各项参数需求选择合适的设备。计算空调的冷热负荷时，为保证计算结果的准确性，满足高效性要求，使用负荷计算软件，结合冷负荷系数法、谐波法等方法。在设备选型方面，着重考虑风机、末端空调设备、水泵、空气源热泵机组选型等。

（2）图纸绘制。图纸是正式施工的重要引导，包含各层空调、采暖、通风平面图和水泵机房平面图、水泵机房水系统图、空调水系统原理图、空调机房剖面图等，要求各类图纸均具有合理性。需要确定设备材料表、安装明细表等内容，展示具体的使用设备情况。

6 BIM技术在站房暖通设计中的具体应用

6.1 应用原则

BIM技术是站房暖通设计的关键技术，应用中需注意预设、施工、运行时BIM模型与信息的传递，各主体引入BIM模型时所需各异，模型与取得信息的困难不同，可能影响非几何信息的传递，需要提升BIM技术信息的传递有效性。

需规划BIM应用价值，细分至设计、施工、运营各阶段，明确BIM技术在各阶段的应用价值，在此基础上开展设计工作，彰显BIM技术的应用价值。

6.2 BIM技术的应用实践

Revit设计时需确定必要的输入条件，如轴网及项目坐标，建筑、结构可链接的设计文件；确定适宜的机械设备族库，确保管线和设备能够稳定连接；确定项目样板文件，将系统单独展示，直观呈现信息，为排版出图提供重要的依据。

局部管线如图1所示。局部汇总如图2所示。

图1 局部管线

图2 局部汇总

（1）应用BIM技术的准备工作。

站房暖通系统复杂、管线繁多，主要包括车站公共区通风空调系统风管、车站设备管理用房通风空调系统风管、防排烟系统风管、冷冻水管、冷凝水管、冷媒管等，管道线汇聚一处，直接导致机房、走廊和房间管道繁杂，各个线路互相交叉和重叠。使用传统CAD二维设计的过程中，通常只对平面中的大致排列布局和位置进行分析，可能使施工环节发生多次管道线路互相碰撞、穿梁。

对BIM技术的合理应用有助于对管道在各个位置的整体排列布局进行分析，考虑设备和管道的具体运行情况，满足设计的要求，节省空间，确保性能，为施工提供便利[1]。暖通专业BIM设计过程中，需要确定与建筑、结构相链接的预设内容、工程坐标等；完备的设施族库，恰当的机械设施族库有益于更好地将设施与管线开展连接；合适的项目样板文件，符合项目需求的样板文件可以提高设计效率，为后期工作夯实基础。

（2）BIM技术应用。

①平面图绘制。对建筑区域进行合理划分，明确管线系统种类，根据管道特性完成对应类型管道的绘制工作，建立各个系统的过滤器，完成管道与空调器、风机、冷水机组、水泵等设备及阀门的连接。设备区内走道和环控机房的风管线较复杂，绘制时需要密切观察管线碰撞情况，使用BIM可视化技术认真观察三维视图旋转情况。根据过滤条件设置自动化检测，检测相应类型的碰撞。风系统绘制时应注意风口、阀门、设备、弯头、三通、堵头等构件与风管的连接情况，保证系统连接完整，进行系统完整性检查，完整的系统模型可以进行水力计算，优化系统设计方案。

②剖面图、系统图绘制。与传统CAD技术相比，剖面图和系统图的绘制更加简便，根据需要确定剖面位置，直接形成相应的剖面图，系统图可以根据视图设置自动生成，提高设计效率[2]。

③设备材料表统计。站房工程较为庞大和复杂，在实际施工作业时会获得许多相关参数信息，有效运用BIM技术将超越原有数据统计方式，在创建信息模块下极快生成设备参数表，自动统计使用材料、阀门数量和管道长度等。

④布局出图。基于模型文件生成相应图纸，包括平面图、剖面图、立面图、局部放大图、详图、明细表、图纸目录等，图纸内容与模型文件相互关联，可以在Revit软件中直接批量导出PDF图纸。

（3）BIM技术在图纸绘制中的应用。

图纸绘制是预设暖通空调的必要步骤，设计师需要预设空调机组的运行工序和空调的水泵，绘制难度较高，可以引入BIM技术配合图纸绘制。绘制图纸时，设计师可以依据BIM模型的数据库数据，咨询预制暖通空调参数及相关机能的原件，有效推进图纸绘制进程。绘制时，设计师应依据预设要求采用BIM技术对预设模型进行调整，提高预设的精确性和恰当性。设计师可以在开展设计模型检测时，利用BIM技术有效检测模型的任意剖面，及时察觉设计作业中存在的问题，在探究、发现原因的基础上及时解决问题，避免施工进程中出现相似问题，推进工程开展。

（4）BIM技术在方案辅助设计中的应用。

方案辅助设计时，在预设进程中引入BIM技术可以提高方案实施的可能性。设计师开展设计时，应依据预设内容结合BIM技术架构三维立体参照模型，对各个方案开展交叉对比，确定预设方案的优点、缺点，选取可行性高且成本效益的预设方案；考虑相关预设方案时，设计师应将建筑所在地域的状态、地理环境和气象要素等考虑在内。这些要素均会影响暖通空调的预设，设计师应将所有影响要素开展综合分析，得到最优化的预设方案。

（5）BIM技术在计算机辅助设计中的应用。

BIM技术被广泛引入暖通空调预设进程中，能够被引入冷热源预设、图纸绘制及方案辅助预设作业中，能够与计算机辅助预设相配合。设计师将CDF软件引入作业，对建筑布局、实地状况和空调建构等各部分开展模拟，从而推进相关预设作业进程；设计师应充分考虑暖通空调的预设要旨，引入BIM技术使空调预设达到更优化，保障主要性能房间，能够更好地取暖和通风，减小空调损耗，可以满足所有者对通风和取暖的预设要求。设计师引入BIM技术对季节变化时空调的动态负荷状况开展预测，能够在掌控空调负荷的情况下更好地开展预设，增效空调运作的有效性，降低能源消耗及浪费。

6.3 BIM技术在站房暖通设计中的应用优势

（1）可视化。BIM模型和现场管线布置可以实现一一对应的效果，将暖通系统的管线及设备布置情况完全显示，对顺利开展施工具有重要的指导作用。BIM模型能够通过横纵剖面甚至三维视图全面显示管线及设备布置。

（2）管线优化。设计人员整合模型时，实现对整体模型的平行协调，利用碰撞检测功能。通过检测的详细报告发现视觉上难以发现的问题，如互相碰撞及干涉问题，完成管线的优化。

（3）协同设计。与传统设计模式对比，BIM模型能够整合全部信息，进行信息读取，对设计人员的修改进行有效观察，简化使各专业间的配合工作模式，提高有效性和联动性，协同设计效果明显。

（4）工程量统计。针对传统设计方式，工程量统计需要根据二维图纸进行设备、部件和管道配件的计数，将其分类，在表格中统计。通过BIM设计能够实现对各设备构件的自动统计，形成完整的统计报表，提高工作效率。

7 结语

综上所述，站房工程建设中，硬件设备及管线类型丰富、数量多，必须合理设计。BIM技术能够解决传统设计方式存在的效率低、准确性不足、不全面等问题，显著提高前期设计水平，从源头上发现问题并高效解决，为后续工作的开展铺设良好的条件。