BIM技术在大型暖通工程中的应用与探究

谢成林 山东双轮股份有限公司

1 前言

随着时代的进步和发展，建筑行业工程建设规模不断扩大，而暖通空调在建筑行业的重要作用日益明显，是影响建筑行业发展的关键性因素。BIM技术的科学应用已经完美地结合在传统的空调供暖和通风设计中，并对设计施工优化起到了关键作用，可以明显提升施工质量，提高设计水平。因此，在今后的大型暖通工程的设计施工中全面应用BIM 技术已经成为必然趋势。本文将详细阐述BIM 技术在大型暖通工程设计和施工中的具体应用措施，相关观点仅供参考。

2 BIM技术的概念及优势分析

2.1 BIM技术的概述

BIM 技术的主要工作原理是对建设项目中的相关数据和信息进行有效的整合和分析，最终构建可视化的建筑模型。数字信息仿真技术是BIM 技术的主要支撑技术，直观性、协调性、可视化等是BIM技术的显著特征。在建筑工程中合理引入BIM技术，可以更直观、准确地呈现建筑环境的特征，为各专业设计人员调整设计细节提供了最直观、最有价值的参考依据。

在大型暖通空调工程建设中，利用BIM技术的三维计算、模拟施工等功能可以提高工作效率。主要原因是BIM技术具有强大的数字信息处理功能，后期生成的模型直观性、可视性和协调性明显，这为施工组织优化提供强有力的依据。从目前我国BIM 技术的实际应用来看，BIM技术的应用范围有一定的局限性，但其应用前景非常广阔和可观。

2.2 BIM技术的优势

BIM真正实现了系统的集中化和集成化，一般情况下，会划分到建筑设计管理领域。作为一种重要的方法，它得到了深入的分析和研究，可以真正做到高效管理建筑项目生命全周期。BIM 技术的应用促进了建筑行业的健康平稳发展，可以为施工可操作性的提升提供必要保障。

在具体的应用过程中，BIM技术具有数据集成和信息共享的特点，充分应用这些特点可以更加准确、全面的模拟整个建筑工程施工形态，有效提升施工的可靠性与有效性，准确找出施工组织中的盲点和不足，避免风险因素和返工损失的产生。

BIM技术的主要特点之一是信息共享，主要体现在建设项目的施工和设计中。利用数据的共享特性，有效协调施工过程的不同专业，并辅助施工进度管理工作的开展。数据集成的特点主要体现在暖通空调设计决策的周期上。开发了多种具有建筑模拟性能的软件，这些软件的集成与传统暖通空调设计软件密切相关。比如节能型软件可以准确地计算暖通空调1年的总能耗，并准确判断实际动载荷情况[1]。与传统的设计方法相比，该种方法可以更好实现节能目标和管理目标，可以有效协调系统与环境间的发展关系。

3 BIM技术对暖通空调设计的影响

3.1 冷暖负荷和气流组织设计合理分配

暖通空调设计不断发展，建筑模型可以作为一个整体进行区域划分，区域划分完成后，针对热源的实际位置完成设定工作，随后根据不同位置的实际情况确定具有较强可行性的实施方案。

在使用模拟软件过程中，应用BIM技术可以准确计算划分区域的冷热负荷（功耗），根据区域功能用途、面积的大小和实际的冷暖负荷分配情况设置机组和末端设备，从而在运行中加快控制负荷目标的实现速度，这能够在一定程度上降低暖通空调后期运行中对资源的消耗量，避免出现资源浪费问题，还可以避免负荷分配不平衡造成的冷热区。

具体而言，设计师可以先测量暖通工程范围中的各项数据，进而通过ADPI进行评价。例如，首先需要测量各个房间的长宽高、净高等数据，然后测量或者设定送风温度、房间工作区温度、送风温差等内容。之后，便可以将这些数据输入BIM 之中，完成气流组织设计的合理分配。

在具体设计中，设计人员要充分考虑不同区域的实际功能，在设计各区域暖通空调设计方面要充分体现差异性。例如，在设计办公建筑时，要重点考虑季节变化规律，选择冷源供应或者热源供应。在居民住宅建筑暖通空调设计中，要重点关注和考虑热水供应工艺技术的基本要求。

3.2 合理布置管道走向，优化计算

在暖通空调设计中科学应用BIM技术，可以提升管道布置的合理性，防止各种线路管道错漏碰缺，有效配置设备，减少施工中的签单修改工程量，避免出现返工甚至是停工的情况。如此，能使管道设置与实际的水利要求情况相符，在暖通空调实际应用中，便可以避免出现不同家庭冷暖偏差较大的情况。

在事先统计好各层、房间的用水需求后，BIM 中的计算模块可以对水力进行优化计算，并尽可能保证在遵守优化原则的情况下进行管道的设计。并且在应用BIM技术时，设计者可以先构建建筑的三维模型，然后基于模型输出可供现场施工人员使用的二维图纸，以此辅助施工人员进行施工，减少施工人员出错的可能性。如此，整个工程的水泵等成本能够减少，因失误造成的成本也会下降。

4 BIM暖通空调模型的基本特征

具体而言，BIM暖通空调模型主要具备以下几个方面的特征。第一，项目决策周围会给数据集成设计带来较大的影响。在暖通空调设计中，经常会遇到变更情况，如果工程决策周期短，将会带来十分严重的变更影响。在现代社会发展中，建筑市场已经开发出了具备较高模拟建筑性能的软件，合理应用这些软件可以在建筑工程正式施工前有效改善环境污染现状，科学利用能源，为此要根据数据集成性特点开展该项工作。一方面，要积极开发和利用节能软件，另一方面，要准确计算动态负荷，在具体计算过程中，可以有效利用风、光、热等自然因素，从而实现改善生态环境和节能的目标。第二，在暖通空调设计中，要有效协调建筑与其他专业工作。在规划设计管线时，要重点考虑建筑的整体框架、给排水工程情况、预留电气空间等，最大限度满足结构在整体承载力上的要求，满足基本的电气负荷要求。在开展上述工作中，数据间的共通性十分明显，为此，要实现不同专业间数据与信息的实时共享。第三，暖通空调以风、水等为基本介质，深入分析和研究建筑内部的舒适度、实际的热环境。为此通过科学模拟、分析后，可以为暖通空调设计与施工提供科学的指导。除此之外，要重点考虑风管、水管等的基本特性。对于暖通空调来说，要重点关注建筑中使用的机房、吊顶、管井等，并且在这一过程中通过合理应用BIM技术，最大程度提升暖通设计以及各个环节施工质量。

5 BIM技术在暖通空调技术中的运用

5.1 收集数据资料

在大型暖通空调设计中，要收集大量数据和信息。而在应用BIM技术过程中，工作人员必须充分了解与暖通空调设计相关的数据、参数和具体构件尺寸，以确保能够以合理、准确的方式使用BIM 技术进行暖通空调设计，同时也保障BIM技术在实际应用过程中有充足、可靠信息数据的支持。

在收集信息过程中，要准确性、全面性分析信息，保证搜集的信息与暖通空调设计保持一致，确保数据信息的真实性和可靠性，提高BIM技术建模的拟合度[2]。此外，在收集信息和数据的过程中，需要对暖通空调设计体系进行综合分析，同时积极收集其他专业管路的资料，最终形成一个综合的良好的设计模型，从根本上提升暖通空调设计的科学性和合理性。

5.2 融合设计模型

在暖通空调平面图设计中，空调设备和冷水机通常以投影的形式展示，由设计师绘制各种线条和图块[3]。BIM 技术拥有丰富的产品数据库，其中包含了众多厂商空调产品的设计数据。设计人员可以随时检索产品施工的各种参数和数据，从而提高暖通空调工程设计的科学性、有效性。

5.3 模型直观展示和方案优化

在应用BIM技术的过程中，需要将产品模型和管道模型集成到3D 模型中，这样可以帮助设计人员更加深入、全方位地了解建筑工程的实际建设规模、基本建设结构、具体尺寸和高度等，从而保证设计方案可以满足实际的应用需求。同时，BIM技术在暖通空调系统设计中的应用，可以紧密联系模型信息，保证模型信息的完整性和科学性，使管径尺寸的参与符合实际设计标准。

BIM 技术的应用可以实现工作模型的可视化和流程的数字化开发，了解模拟的特点，提高建筑信息基于各学科的实际应用价值。基于BIM 技术构建的三维模型，可为预算阶段的工作提供更加准确可靠的参考数据，从而促进后续维护工作的顺利开展[4]。

BIM 技术设计的管道综合并不是简单地规划管道的位置，而是通过透视技术的使用，确保暖通管道的位置能够以三维直观的方式显示出来，可以清楚地观察管道的角落和管道交叉点，找出管路与主体结构、各专业间管路间矛盾点，这样不仅可以避免额外绘制图纸，降低设计人员工作量，而且有利于优化设计方案，完善施工组织，降低施工成本，提高施工效率。

5.4 设计阶段应用

在传统的暖通空调设计中，设计师通常使用普通的二维设计软件。BIM 技术与CDA 技术的主要区别在于表现形式和维度。BIM 会为设计师提供三维设计模型，但在CDA等软件中，设计师会用线条来表达设计方案中的轮廓和具体位置[5]。在BIM 技术中，虽然不能使用图层来区分风管系统，但设计师可以通过设置不同的线宽和线型来划分风管系统。

在BIM模型的三维视图中，设计师可以针对不同的风管系统定义不同的过滤器，并将其作为划分的重要依据。通过划分管理系统，设计人员可以在后期的设计和实际施工中轻松修改风管。但是，由于行业设计标准缺乏统一性，如果不使用设计图纸，基于BIM技术的风管系统设计图纸将不会具有通用性。

BIM技术的特点之一是可以转换不同的视图，设计人员可以在对净高要求非常严格、过道布局复杂的狭窄空间中，利用BIM 技术优化管道布局。利用BIM 技术的特点，设计人员可以从断面、立面等多个角度确定管道的位置，以满足精确的管道布局要求，从根本上提升管道布局的科学性。

5.5 在施工阶段的应用

合理应用BIM技术，不仅能够对暖通空调的设计工作产生深刻影响，同时也会影响暖通空调施工。BIM技术通过构建三维的数据模型，让施工人员更加直观、全面地掌握与工程施工相关的所有数据与信息[6]。此外，利用BIM 技术可以完整、准确地录入各种复杂的数据，降低工程项目实施的难度，防止无法清晰地呈现相关信息，保证工程进度与质量目标的实现。

6 BIM系统在暖通工程中的项目实例分析

6.1 项目实际概况

以某项目为例，施工方从优化、提速和管控三个层面向客户展现了BIM的应用收益。

6.2 具体优化内容

首先是优化降本，这一项目分为设计校核、碰撞检查、管线综合、轻量化模型综合四个方面。从收益来看，项目总洽商约6000 万元，应用BIM 后，估算避免了洽商的70%，即节约了近4200万元。

其次是提速降本，主要包括精准预留预埋洞口图，如此可以使工人精准施工，减少窝工及扯皮，节约15%的工期，这一部分按照整个工期为600日来计算，日“人机”综合成本为25 万元，即可节约2250 万元。同理，通过机电优化、适度交叉施工，可解决机电类工程造价约3%，即1200万元。

最后为管控降本，即通过BIM交底、配合等方式，基于模型，对项目具体内容进行管控。如此，大约可节省工程总造价3%，约3600万元。

6.3 暖通部分效益

BIM技术的科学应用，可以直观地反映相应管道的安装状态，对管道进行综合布置，与以往相比，施工效率提升了20%，同时大大降低了施工现场出现问题的概率，减轻了施工现场的工作量，逐一解决工程问题。

经估算，与类似工程相比，通过应用BIM技术，暖通部分的设计与施工周期减少了60d，因各专业图纸间错漏碰缺等矛盾引起的签证金额减少了21%，一个采暖季后运行费用减少的10 万元，真正实现了建设增值和使用增值。

7 结束语

综上所述，在大型暖通工程施工中应用BIM 技术，更能适应当代建筑业的发展要求，并融入现代生活。BIM 技术具有操作方便、科学高效等优点，在建筑市场有着非常广阔的应用前景。

该技术在大型暖通空调工程中的应用是我国建筑业发展的必然趋势，有利于实现数据共享，降低工地暖通工程施工问题发生概率，从根本上提升暖通工程施工水平。为此在大型暖通工程施工中，要积极应用BIM技术收集相关数据资料，制定融合设计模型，直观展示与优化方案，并有效应用到实际施工与设计阶段。