浅谈BIM技术在建筑暖通工程设计中的应用

张美琪

（恒艺鼎丰建设集团有限公司，贵州 贵安 550003）

0 引言

建筑信息模型（BIM）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑数据、信息的整合实现其在项目策划、运行和维护的全生命周期中的共享和传递，方便工程技术人员对各种建筑信息的正确理解和高效应对。在建筑暖通设计中，BIM 技术的应用对于提高设计效率、减少施工问题以及节省出图和调整图面的时间等方面具有显著优势。本文结合项目介绍BIM 技术在建筑暖通设计中应用的经验，并就存在的不足进行分析。

1 项目概况

某工程项目的建筑面积为12873.91m2，建筑总高度为3.9m。该项目的暖通设计主要包括地下一层的通风及防排烟设计。该项目前期已经利用CAD进行了暖通设计并完成出图，由于技术层面的问题，需要重新复核设计图纸。因此，利用BIM 技术根据CAD 二维图纸建立该暖通工程的三维模型，局部模型如图1所示。

图1 工程项目部分暖通设计模型

2 BIM模型中发现的暖通设计问题及改进措施

2.1 机房风机位置碰撞

通常情况下，地下室空间比较紧凑，机房设计的位置不理想，建筑专业设计人员也倾向把机房放在梁较多的核心筒部位，机房面积有限，情况复杂且风机多，非常难布置。如果仅从平面进行设计，有时候难免过于理想化，最后到施工阶段又会遇到实施不了的问题。采用BIM 建模，从三维模型中直观地看机房布置，能够生成任意方向的剖面图，会更容易发现设计中存在碰撞的地方。

从图2 中可见，该位置有一条横梁，原设计并未考虑到这一点，落地安装风机向上出风口所接的静压箱与梁重合，吊装风机也与一道梁产生碰撞。修改时降低了消声静压箱的高度，和下部风管的尺寸，又将右边吊装风机往下移动。

图2 机房风机布置图

2.2 主要风管与地下室梁的碰撞

地下室的结构复杂，当层高较低的时候，结构的梁和风管的位置很容易碰撞。如果仅从CAD平面图来核对，非常麻烦又费时间，采用BIM 模型里面的管道碰撞插件，可以快速检查模型交叉碰撞的位置，并对碰撞的位置进行调整。

从图3 的BIM 模型中可见，进行管道碰撞检测之后，该主要风管与地下室的梁重合。该处风管高度3200mm，修改之后风管高度为2600mm，采用下翻管方式绕开此处梁。

图3 风管主管与梁的位置图

2.3 烟层厚度设计不达标

为了保障火灾时候的人员疏散安全，现在相关规范对排烟的要求很严格，需要通过风口安装高度和挡烟垂壁高度等核算烟层厚度，根据烟层厚度来确定排烟口的最大排烟量，反过来核算风口个数。在这种情况下，剖面图是进行相关排烟参数计算的依据，但是单独绘制会非常麻烦，并且若遇到后期建筑图大改，剖面图的改动难以直观显示。在设计中采用BIM 建模，可以在任意位置生成剖面图，对风口高度等相关参数一目了然，有效减轻了设计师的设计压力。

由图4 中BIM 模型可见，该工程净高3.7m，计算排烟量为31050m3/h，原设计标注的烟层厚度为600mm，风口10 个，最大允许排烟量为3111.10m3/h。但是根据对实际模型的计算可知，原设计的实际烟层厚度为330mm，最大允许排烟量为697.94m3/h，图面风口排烟量为3105.00m3/h，不满足要求。该问题涉及规范强条，情况较严重，且部分风口位置与梁重叠，最后在实施过程中会对施工造成影响。对于该问题从建模中进行修改后，烟层厚度为550mm，风口改为13 个，最大允许排烟量为2502.86m3/h，图面风口排烟量为2388.46m3/h，满足规范要求[2]。

图4 烟层厚度设计示意图

3 BIM 模型中暖通设计与其余各专业设计的碰撞问题及改进措施

利用BIM 技术对暖通设计存在问题进行逐步分析和修改后，下一步可以与其他专业设计进行碰撞分析。

将各专业的图纸进行叠加，在BIM 中用插件进行碰撞检查。在叠加之前，各专业就有用CAD 核对过各自的主管走向，但插件检测后，碰撞位置依旧有80 多处，图5（a）为给排水、电气、暖通三个专业的管道碰撞示意图。该处主管碰撞，若并未进行管线综合作业，那后期施工过程遇到的难以实施的情况又反过来导致三个专业的设计返工，效率低下，并且会增加项目的时间成本。将软件检测出的碰撞点逐步复核并修改设计，各专业协同作业，在提高设计效率的同时也减少了后期施工过程会遇到的修改问题[1]，利用BIM 技术对碰撞位置进行修改，修改后的情况如图6（b）所示。

图5 水、暖、电三专业管道碰撞修改前后

4 BIM技术在暖通设计中的不足

4.1 尚未达到标准化

应用BIM 技术进行建筑暖通的设计、制图和施工尚未形成标准化的规范，使得设计、施工过程中的图纸、人员、材料和过程之间无法形成有效的数据流通。现阶段，各家建筑设计单位在BIM 技术应用上缺乏统一的标准，不同企业都采用自己独特的方式，导致BIM模型无法更好的通用，无法有效解决共享文件、数据格式等问题，因此如何在暖通设计中建立起一套统一的BIM标准成为重要工作[2]。

4.2 人才缺口大

目前，BIM 技术在暖通设计中的应用已经越来越多，但现实的情况是BIM 技术应用所需要的专业人才还远远不能满足需求。当务之急，相关部门和单位应加大培养人才的力度，激励和吸引更多的人成为熟练掌握BIM 技术的专业人才，以便为BIM 技术在暖通设计中的应用发展奠定坚实的基础。

4.3 技术本身存在局限

BIM 技术虽然可以提高暖通设计的效率，但是它离不开多人协作，如果设计过程中缺乏有效的协作和沟通，可能存在信息传递不及时、重复性检查增多等问题，导致技术的协作成效降低，无法发挥出它最大的潜能。另外，BIM 技术的数据规模较大、数据模型的定义标准不够明确，还有许多技术上的限制。比如，模型的细节处理能力及模型的渲染能力等都需要做进一步的升级和完善，这将是BIM 技术推向更高水平发展的必经之路[3-4]。

5 结束语

综上所述，BIM 技术在提高设计效率、减少施工问题和降低项目成本等方面具有突出的优势，尽管在暖通设计中还存在不足，但随着BIM 技术的不断发展和完善，可以期待它在建筑暖通设计领域发挥更大的作用。比如，通过引入更多的智能化和自动化功能，BIM技术能够帮助设计师更好地进行方案优化和系统调试，提高暖通空调系统的能效和稳定性。同时，BIM 技术还可以与其他数字化工具相结合，实现更高效的设计协同工作，推动建筑行业的全面数字化转型。总之，BIM 技术在建筑暖通设计中的应用具有重要的意义和广阔的前景，需要不断探索新技术和新方法，为建筑行业的可持续发展注入新的动力。