BIM 技术在建筑电气设计中的创新与应用

郎晓雪

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130012）

1 国内BIM 技术在建筑电气设计中的创新与应用

1.1 建筑电气专业的BIM 设计创新

BIM 技术是一种数字化建造技术， 国内研发团队将建筑电气设计与数字化技术相结合， 其创新主要集中在以下方面： ①整合多个建筑专业领域：BIM 技术可以将建筑设计、结构设计、机电设计等多个领域的专业知识进行整合， 实现全流程协同设计，大幅提高建筑设计的效率和精度。 ②增强数据可视化能力：BIM 技术可以将建筑设计过程中产生的各种数据可视化呈现， 如3D 模型、可视化效果图、数据图表等，使设计师和相关人员更直观地了解建筑的设计情况和问题， 方便沟通和决策。 ③建立建筑物全生命周期管理系统：BIM 技术可以将建筑物的整个生命周期管理包括建造、运营、维护、拆除等环节都整合到一个系统中进行管理，使建筑物的管理更加高效和可持续。 ④结合新技术：BIM 技术也在不断结合新技术进行创新，如与人工智能、物联网、虚拟现实、增强现实等技术结合，可以实现更智能、更高效的建筑设计和管理。

1.2 建筑电气专业的BIM 技术应用

BIM 技术以工程单体各项信息数据作为建模依据， 通过协同模型对工程方案进行模拟仿真。在工程单体全生命周期内，给予科学系统的管理与核验。建筑电气设计专业在实际工程设计过程中会接收多个专业提资的项目条件和产品信息，在其他专业设计条件出现改动时，有可能出现提资错误从而影响项目的准确度和实效性。传统的建筑电气设计是二维软件设计，核心关联数据在各专业传递中容易出现信息交换失误或不及时，需要设计人员及时沟通并辨别逻辑关系。而在建筑电气设计过程中使用BIM 技术， 可以自主分析电气专业与其他专业之间的工程数据，实现信息共享，提高项目综合效率和水准。

BIM 电气设计的实施流程包括三个流程，即前期统计分析、项目深入设计、后期交圈审查。在前期统计分析阶段，需要根据工程实际情况，深入可行性研究，通过文字报告将建设项目中建筑电气专业调研的情况及可行性认定进行详细说明，从而推进初步设计的进度。 在项目深入设计阶段，设计师在各楼层平面上设计强电系统、 敷设电缆桥架等管线、配备智能供电体系、布置电网后期检查避免专业间的碰撞，检测电气专业设计模型中存在的与其他专业之间的设计冲突。BIM 技术在建筑电气设计中的应用重点主要体现在电气平面布置、电气族数据库及各专业管线碰撞的检测三方面。

2 酒店建筑设计中BIM 技术的应用实例

工程案例选取2022年建成并投入使用的某酒店建筑为研究对象。酒店位于长春市朝阳区，建筑面积为15 210 ㎡， 占地面积约2 778㎡， 建筑高度为46.2 m， 其中1～2 层层高为5.1 m ，3～12 层层高均为3.6 m。 该酒店各专业在设计过程中均使用BIM技术绘图完成。 建筑专业完成平面布置后，电气设计专业人员开始设计电力线路，重点将电缆桥架与电缆线路输入BIM 软件。 天正Revit 平台（或盛透平台）默认选用托盘式、梯式、槽式桥架，电气专业设计师在程序中选择项目所需的桥架形式、桥架规格及类型，并定义桥架在空间的固定高度，自动生成三通、弯头等连接构件。Revit 平台将各专业设计图纸集结在统一平台， 在BIM 公共平台上完成设计、共享图纸、交圈一体化，工程中建筑、结构、水暖、电气专业提供的不再是一纸资料,而是一个包含用电设备信息的参数化模型，电气专业人员可以实时读取水暖电等专业的相关信息。

BIM 技术可以用于创建建筑模型，这些模型包含建筑的几何形状、建筑系统、设备、材料等方面的信息。 在酒店建筑的设计中，这些数字模型可以帮助设计师更好地预测建筑物的行为，协调设计和检测冲突。 BIM 技术还可以用于酒店建筑的能源分析。 建筑模型可以记录建筑物的能源使用情况，例如照明和空调系统的能源使用。通过对这些数据进行分析，设计师可以优化建筑物的能源效率，降低能源成本。BIM 技术还可以用于酒店建筑的施工计划。 通过建筑模型，施工人员可以更好地了解建筑物的结构和组成部分，从而协调工作进度和资源分配。 BIM 技术还可以用于酒店建筑的可视化效果。通过建筑模型，设计师可以创建高质量的渲染和动画效果，以便更好地展示酒店建筑的外观和内部设计。 综上所述，BIM 技术在酒店建筑设计中具有广泛的应用，可以帮助设计师更好地预测建筑物的行为，优化能源效率，协调施工计划，并提供高质量的可视化效果。 应用BIM 技术有助于提高酒店建筑的设计质量和建设效率，同时也可以降低建筑物的能源成本和维护成本。

3 现阶段BIM 技术应用的优势和不足

BIM 技术在建筑电气设计中优势明显，主要体现在三方面：①三维设计表达更为直观，机电专业各构件定位更加明确，实现全角度可视化，有利于建筑各专业信息之间的同步化、精致化；②信息参数的传递更为准确， 在建筑电气设计过程中系统的、完整的将各专业的设计条件接受并核对，解决信息更新问题，确保工程信息和设计资料及时准确的送达； ③BIM 技术在平台系统中有全程预算、采购及管理功能，将设计材料精准的统计整合，提供满足精度要求的设备材料统计表。

BIM 技术在建筑电气设计中也展现了个别不足：①缺乏标准化：由于BIM 技术在不同领域的应用方式不同，目前缺乏统一的标准化规范，这使得电气设计在BIM 平台上的应用和协作存在一定的难度。 当前BIM 软件平台内置的标准与国标制图标准存在很多不同，导致设计师工作量反复、专业对接不通畅、 图纸深度不足、 出图效率低等问题。2021年中国建筑科学研究院有限公司对BIM 设计效率进行了科学数据统计， 统计结果显示: 使用BIM 程序设计绘图的工作周期是传统CAD 绘图工作周期的7 倍。②电气设备库不完善：在BIM 软件中，通常只包含有限的电气设备库，而在电气设计中，需要涉及各种不同的电气设备，包括不同类型的开关、插座、灯具等。这导致设计人员需要手动添加这些设备并创建符号，从而增加了工作量和出错的可能性。 ③电气负载计算困难：BIM 软件通常不包含电气负载计算工具，这使得电气设计人员需要在外部计算工具中进行电气负载计算，再手动输入到BIM 软件中。 这不仅增加了工作量，还可能导致出现错误。④缺乏电气安全性分析工具：在电气设计中，安全性是至关重要的因素。 然而，BIM 软件通常缺乏用于评估电气系统安全性的工具， 这使得设计人员需要使用外部工具进行安全性分析， 从而增加了设计时间和成本。 ⑤无法独立生成配电系统图：现阶段BIM 软件在多个专业需要的数据计算上都比较落后，需要配合其他软件进行计算从而生成系统图纸。 ⑥专业间协同设计不完善：主要表现在个别建筑专业标注的标高在电气专业图纸上不显示、火灾自动报警系统中的消火栓启泵按钮与其他专业的消火栓连接、 输入/输出控制模块与暖通风机间的连接等问题。 ⑦平台运转不流畅:BIM 系统对电脑配置要求高，且与建筑节能、结构计算软件存在不兼容现象。 ⑧仅适用于简单电气系统：BIM 技术主要用于建筑结构和机械设备的设计和管理，对于复杂的电气系统（如电力系统、控制系统等），其应用并不是很广泛，因为这些系统的设计需要更为专业的电气知识和技能， 而BIM 技术在这方面的应用还有待提高。

4 结语

BIM 技术可以帮助建筑设计团队更高效地工作，提高设计质量和建筑物的性能，同时也可以帮助电气设计师更好地管理和维护建筑物。虽然BIM技术的应用还存在较多瓶颈，但随着技术的不断发展，BIM 技术在中国的应用前景是非常广阔的。 该技术还可以与其他技术结合使用， 例如人工智能、大数据和物联网等，从而提高建筑设计和管理的效率和精度。