BIM技术在暖通工程设计、施工中的应用及研究

徐华丽

（山东银河建筑规划设计有限公司，山东 潍坊 261041）

0 引言

基于当前的BIM技术实际应用状况，引入新技术时应注重解决所有现实问题。就目前来看，因技术标准还没有实现统一，设计时借助的模拟软件无法对部分数据进行共享互联，甚至直接传输至其他阶段，造成这一问题的主要原因是为满足商业目的，不同软件对数据格式往往有不同要求。尽管已经有一些软件可采用通用接口进行数据传输，但实际的转换程度依然很低。此外，暖通空调工程的很多设计与施工数据都不能有效衔接，不能对施工的成果和设计思想做综合对比与验证，这样不仅无法确定施工能否达到设计要求，而且不能根据施工成果对项目的设计进行优化改进。除此之外，在暖通空调项目中还经常出现管线交错方面的复杂问题。鉴于以上情况，根据当前信息化技术特点，以下对目前较为典型，且可良好适应暖通空调专业要求的技术进行分析，主要包括：综合数据平台，用于解决采用不同软件进行工作时存在的数据展示及沟通方面的问题；数据库技术，用于实现底层互通；地理信息技术，专门针对管线交错问题制定解决方案；三维扫描技术，用于对施工成果进行对比和验证。

1 技术发掘原则

在不断发掘可以在暖通空调专业使用的信息化技术时，应严格遵循以下各项基本原则：

（1）从应用阶段角度讲，应用技术必须立足于项目的设计与施工，并能对应用存在不足的项目方案及运营阶段实施必要的扩展与延伸，进而确保应用技术可以在整个过程中发挥应有的作用[1]。

（2）从应用工具角度讲，任何一项新技术都要充分考虑能否将暖通专业分析工具引入到以BIM技术为核心的技术体系中，以此对当前的BIM技术实际应用予以必要的补充。

（3）从研究重点角度讲，对于可提高有限空间实际利用率与保证布置成果合理性的应用技术进行深入分析，并针对其核心问题探究有效解决对策。

（4）从软件角度讲，新技术应尽量摆脱软件及接口的束缚和限制，尤其是软件公司带来的限制，必须在短时间内完全摆脱，使用对BIM在整个项目寿命周期范围内的应用发展有积极影响的技术。

2 技术具体应用

2.1 综合数据平台

这项技术的起源为不同子项技术不断发展，尤其是设计与辅助设计软件，因在实际工程中得到广泛应用，所以有更多模型与信息亟待交互，因此引入这项技术是必然趋势，可大幅提高实际工作效率[2]。

该平台可以为不同类型软件的数据传输提供转换接口，不同参与方可结合自身实际情况自主开发。因该平台需要在所有阶段中使用，所以要针对不同阶段建立各自的模型及信息存储标准，为模型及信息在不同阶段中传递给出明确的规定。该平台硬件方面的问题可采用云平台与互联网技术加以解决，而软件部分则可以由不同的部门自主开发定制。

在设计过程中，不同设计阶段往往对模型有不同的要求，比如，对于概念阶段，仅对建筑模型的室外条件进行分析，主要考虑周围地物的高度，对风场及温度场基本没有影响的因素均不予考虑。对于方案阶段，基于建筑专业提出的各套方案，仍将室外分析作为主要内容，但适当融入了围护结构的考虑，以便对不同方案所用围护结构体系的能耗水平进行综合对比。对遮挡物进行的分析和概念阶段完全相同，和前一个阶段的主要区别为在此阶段应重点关注高度关系；对于初步设计，因此前已经通过详细的分析确定了室外条件，所以此阶段需将重点放在室内，包括空间划分、基本构件、楼层高度等，都应纳入到模型当中，对于结构构件，则可不予考虑，将重点放在出入口高度及尺寸方面；对于施工图设计，在建模过程中应充分考虑不同设备的设计体量及装修层的层高[3]。

2.2 数据库技术

在暖通空调专业引入的BIM技术，在其发展至一定水平后，与本专业有关的所有数据都集中存储于统一数据库，以此做到信息集成。尽管不同类型的软件对数据库结构有不同的要求，但采用BIM技术的暖通空调专业，其数据库中所有信息都能实现共享。在建立该数据库的过程中，应充分考虑下列3点内容：

（1）在数据库中存储的BIM模型包含项目在整个寿命周期内的全部信息，不论设计、施工还是运行管理，所有方面的工作都能利用数据库包含的信息进行。

（2）数据库还应可以对所有项目对应的信息模型进行储存，由于当前常用的信息储存方法主要将文件作为单位，所以在BIM环境下存在存储与读取较为困难且无法实现共享的问题，但如果借助数据库来存储不同项目对应的模型，则可以从根本上解决这一问题。

（3）数据库所用储存形式必须严格遵循相关标准。若标准与数据形式有所不同，则可能在文件传输时产生差错[4]。

暖通空调专业所用BIM软件及其辅助软件均为上游软件，待数据输入至平台后，由数据库对其进行分解，之后传输至基础软件，在存储器当中进行存储。

以下以风管系统为例进行分析，在设计软件中将风管及其各类附件的基本信息读出后，存储至数据库当中，再由分析软件进行读取，以此对风管系统阻力与送风效果进行分析；此外也可直接传递至模型，以此在施工过程中和其他管线之间实现综合布线，为安装阀门位置的确定提供参考指导；在必要的情况下还可传递至项目运维模型，为物业数据库提供基本参数。由此可见，通过对数据库技术的合理应用，能起到加快信息传递速度的作用，解决软件服务商在数据接口方面的问题。为BIM在建筑暖通空调专业的全寿命周期应用提供可靠支撑[5]。

2.3 地理信息技术

对暖通空调专业而言，GIS技术主要在以下方面应用：对地势相对复杂时所处风环境进行模拟。对于场地模型，在GIS技术支持下可实现精确描述，借助点云实施建模可对场地真实情况予以精确描述，进而为之后的风环境模拟及管线标高确定等提供可靠的参考。

2.4 三维扫描技术

对于三维扫描，它将光机电与计算机技术集于一体，可对物体空间外形及其内部结构进行动态扫描，进而得到物体表面所处空间坐标。其主要现实意义为可以把实物信息转化成计算机可以识别并处理的信号，即实现实物数字化。这项技术采用非接触测量方法，不仅速度快，而且还有很高的精度。采用这项技术得出的结果可直接和不同的软件实现对接，为其他一系列技术的实际应用创造良好条件[6]。

在暖通空调领域中，这项技术主要在项目改造及施工成果验收环节使用。在项目改造中，管线布置情况无论是对设计还是对施工而言均十分重要，怎样才能摸清当前的实际状况，进而在设计与施工中对某些原有的管道进行保留与充分利用，以及对新管道进行怎样的布置，都必须将现状分析成果作为基础，对测量及定位结果的准确性提出了很高要求。这方面工作过去主要利用人工完成，不仅工作量大、效率低下，而且容易出现误差。另外，在设计与施工时引入BIM模型后，怎样对施工成果进行检验，与确定是否和模型完全一致，同样也需要采用这项技术[7]。

实践表明，很多竣工模型都与现场扫描结果存在很大出入，具体表现在构件和层高两个方面，这会对之后的施工过程的定位及层高控制都造成很大影响，但也印证了这项技术在项目改造及施工成果检验中具有的重要作用。

3 结语

BIM作为现阶段建筑领域信息化技术主要应用方向，必须根据不同专业具有的特点及具体应用范围来选择适宜的技术类型。基于此，在选择可以在暖通空调专业中使用的具体BIM技术类型时，应充分考虑整体性、关联性与信息传递方面的要求，并且还要注意对其他各种工具的整合。

通过对现阶段建筑暖通空调专业具有的特点的深入分析，在包含数据贯通、成果验证与管线等在内的方面有很多技术值得进一步地分析研究，具体包含以下几方面：①对于综合数据平台，应针对不同阶段的信息及数学模型确定相应的标准，采用软件接口进行转换，使不同的数据在所有阶段都能实现整体贯通，进而提高实际工作效率；②数据库为信息流通提供了更高水平的机制，因不涉及软件转换接口，所以能进一步提高实际工作效率，但就当前的暖通空调专业而言，应尽快解决专用数据库对应的结构及标准问题；③采用地理信息技术后，能为暖通空调专业的风热环境分析与管线综合排布提供帮助，但就当前的实际情况看还存在地理信息采集及整合等方面的问题，应尽快提出统一的标准流程；④在暖通空调专业的项目改造过程中三维扫描技术表现出十分显著的优势，能帮助工作人员了解管线具体状况和现有的可利用空间，此外还能在施工后的成果验收过程中使用，用于提高项目施工质量水平。然而，这项技术的实际应用并不多，尤其是在运行维护当中的应用，还有必要进行更加深入的分析与研究。