劉洋愷

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

BIM 技術(shù)是計算機(jī)行業(yè)快速發(fā)展的結(jié)果，與原始計算機(jī)技術(shù)相比，它不僅可以充分的利用原始技術(shù)的所有優(yōu)勢，而且可以在原始技術(shù)的基礎(chǔ)上更立體、更全面地反映設(shè)計項目的整體情況。由于BIM 軟件具有預(yù)警功能，能夠利用大數(shù)據(jù)分析建設(shè)項目中的一些潛在問題，并及時將其告知和處理，因此在暖通空調(diào)設(shè)計中運(yùn)用此技術(shù)，可以減少潛在的風(fēng)險，讓整個項目實現(xiàn)效益的最大化。

1 BIM 技術(shù)概述及應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 BIM 技術(shù)概述

BIM 是一種基于數(shù)字化建模的集成性工程管理方法，廣泛應(yīng)用于建筑、土木工程、水利工程等領(lǐng)域。有學(xué)者認(rèn)為BIM 的核心是數(shù)字模型，它是一個包含建筑或工程項目所有信息的三維模型，這個數(shù)字模型可以包括建筑元素、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、系統(tǒng)、材料、成本、進(jìn)度等各種信息。而還有部分學(xué)者則認(rèn)為，BIM 促使不同專業(yè)領(lǐng)域的團(tuán)隊在同一個平臺上協(xié)同工作。設(shè)計師、工程師、施工人員和業(yè)主可以共享同一份信息，提高協(xié)同效率，減少誤差和沖突。而關(guān)于BIM 技術(shù)的完整定義，則需要從2 個方面闡述。

首先，BIM 是一種集成了建筑、土木工程和運(yùn)營管理的數(shù)字化建模方法，它涵蓋了建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期，包括設(shè)計、建造、運(yùn)營和維護(hù)。從概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、施工到運(yùn)營和維護(hù)，這有助于更好地管理項目的各個階段，并提供決策支持。BIM 整合了各種數(shù)據(jù)，包括幾何數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)和成本數(shù)據(jù)等，這種數(shù)據(jù)的集成性使得決策更為全面和接近實際數(shù)據(jù)。

此外，BIM 提供了強(qiáng)大的可視化工具，使項目相關(guān)方能夠更直觀地理解設(shè)計和施工計劃，同時，BIM 還支持模擬和分析，例如，結(jié)構(gòu)分析、能源分析等，以優(yōu)化設(shè)計和提高效能。其還整合了多種幾何信息，從而表達(dá)出實體構(gòu)件的詳細(xì)信息。而技術(shù)信息則指的是需要通過模型參數(shù)的設(shè)置，從而賦予構(gòu)件一定材料與技術(shù)參數(shù)等方面的信息。從技術(shù)領(lǐng)域來分析，BIM 的技術(shù)基礎(chǔ)是屬于計算機(jī)3D 數(shù)字技術(shù)，可以對計算機(jī)上的建筑單元進(jìn)行數(shù)字化、信息化和完整的分析，并準(zhǔn)確反映建筑項目中的信息和數(shù)據(jù)。所以，應(yīng)用BIM 技術(shù)的一個優(yōu)勢就是能讓施工方和建筑方從對立轉(zhuǎn)向協(xié)同，使得施工更加透明和清晰，減少施工方案、設(shè)計方案的更改機(jī)會，這樣就能大大的縮短工期。BIM 技術(shù)通過數(shù)字化建模和信息集成，提高了建筑和基礎(chǔ)設(shè)施項目的設(shè)計、施工和管理效率，減少了資源浪費(fèi)和項目風(fēng)險。它的優(yōu)勢將會促進(jìn)現(xiàn)代建筑水平的進(jìn)一步提高，彌補(bǔ)傳統(tǒng)項目成本的不足，不僅將自己限制在預(yù)算和執(zhí)行工作上，還將項目成本帶入項目的各個階段，與各方進(jìn)行新的溝通與合作方式提供。在施工過程中，讓設(shè)計師和工程師可以在一個平臺上進(jìn)行交流，并且用相同的模型和語言，這樣就能在施工和設(shè)計方面達(dá)到統(tǒng)一，減少不一致現(xiàn)象，也減少了修改的時間。

1.2 BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用特點(diǎn)

1.2.1可視化

BIM 技術(shù)可以創(chuàng)建高度詳細(xì)的三維建模，包括建筑結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、管道、設(shè)備等，這使得設(shè)計團(tuán)隊能夠以更直觀的方式理解和協(xié)調(diào)系統(tǒng)的布局?？梢暬ぞ呤乖O(shè)計團(tuán)隊能夠在設(shè)計階段檢測到潛在的空間沖突，例如，暖通空調(diào)管道與其他系統(tǒng)或建筑結(jié)構(gòu)的沖突，有助于在施工前解決問題，減少施工現(xiàn)場的修改和調(diào)整?？梢暬ぞ咴试S設(shè)計團(tuán)隊進(jìn)行系統(tǒng)模擬和分析，例如，空氣流動模擬、溫度分布分析等。通過可視化結(jié)果，設(shè)計者可以更好地理解系統(tǒng)性能，優(yōu)化設(shè)計方案。這種信息管理與傳播方式，在一定程度上增加了理解設(shè)計意圖的難度，極易造成理解偏差。而采用BIM，則能夠?qū)φ麄€設(shè)計過程進(jìn)行可視化管理，在一定程度上能夠做到操作精準(zhǔn)化，并有效提升空調(diào)設(shè)計的質(zhì)量。

1.2.2可出圖性

BIM 模型可以自動生成高質(zhì)量的施工圖，包括平面圖、剖面圖、立面圖等，減少了手工繪圖的工作量，提高了圖紙的準(zhǔn)確性和一致性。BIM 技術(shù)將設(shè)計和繪圖過程整合在一個平臺上，設(shè)計變更會自動更新到相關(guān)圖紙中。這確保了設(shè)計和繪圖的一致性，避免了因為設(shè)計變更而導(dǎo)致的圖紙錯誤。BIM 模型中的數(shù)據(jù)是關(guān)聯(lián)的，一旦進(jìn)行了設(shè)計修改，相關(guān)圖紙可以快速更新，這使得設(shè)計團(tuán)隊可以更靈活地進(jìn)行方案調(diào)整，并及時反映在施工圖上。多個團(tuán)隊成員可以同時協(xié)同工作在同一個BIM 模型上，實時共享設(shè)計信息，這使得繪圖團(tuán)隊可以在設(shè)計團(tuán)隊進(jìn)行設(shè)計變更時及時更新圖紙。同時，采用BIM 技術(shù)，也有了接口能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行及時更新，監(jiān)理單位可以利用手機(jī)來比對工程施工是否按照圖紙進(jìn)行，如果一旦出現(xiàn)不兼容現(xiàn)象，那么就可以馬上進(jìn)行標(biāo)記，信息就會傳遞到BIM 的整個接口中，工程師可以對建筑的安全性進(jìn)行檢驗，縮短了施工的時間。

1.2.3 縮短了工期

在本次暖通空調(diào)項目建設(shè)中，共計施工時間約為200天，投資金額為1 億元。在使用BIM 對其進(jìn)行施工項目管理后，在原有工期基礎(chǔ)上節(jié)約了60 天，同時能夠提前發(fā)現(xiàn)管道線路問題約為100 處，安裝空間不足問題約為40 處。在使用BIM 后，還能夠?qū)こ塘窟M(jìn)行十分系統(tǒng)的統(tǒng)計，對所需要的管線洞口進(jìn)行預(yù)留。而在資源組織方面，并未產(chǎn)生材料浪費(fèi)現(xiàn)象，同時在一定程度上還保證了設(shè)計現(xiàn)場的合理性、有序性以及整潔性。利用BIM 這一先進(jìn)的信息，使暖通空調(diào)在設(shè)計、施工等方面的管理能夠更加的流暢，從各個方面使項目能夠進(jìn)展的更加順利，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)雙贏的狀態(tài)，在暖通空調(diào)的建筑過程中，利用BIM 技術(shù)縮短了5%～10%的設(shè)計周期，減少了20%～25%的各個專業(yè)的協(xié)調(diào)時間，減少了60%的信息查詢時間，大大地提高暖通空調(diào)施工過程的安全性和設(shè)計的效率。

2 BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的具體運(yùn)用

2.1 在冷熱源設(shè)計中的運(yùn)用

BIM 技術(shù)可以用于建立整體的冷熱源系統(tǒng)模型，包括制冷機(jī)組、鍋爐、熱泵、冷卻塔等設(shè)備的三維模型，這有助于設(shè)計團(tuán)隊更好地理解系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和布局。在進(jìn)行冷熱源設(shè)計的時候，需要先對其需求進(jìn)行分析，并進(jìn)行冷熱方面的調(diào)節(jié)，保證空調(diào)設(shè)備的使用壽命。這一流程在使用傳統(tǒng)方式的設(shè)計時是很難達(dá)成的，并且不能對信息進(jìn)行控制，那么設(shè)計人員就要應(yīng)用BIM 技術(shù)，來確保設(shè)計信息為后續(xù)的設(shè)計提供信息上的保障。在實際的設(shè)計過程中，暖通空調(diào)自身的冷熱源需要按照區(qū)域來決定，不同的區(qū)域?qū)錈嵩吹男枨笠彩遣煌模栽O(shè)計人員就可以應(yīng)用DeST 軟件，來計算出暖通空調(diào)當(dāng)中的冷熱負(fù)荷，按照計算出的結(jié)果來找到具體的負(fù)荷區(qū)域，利用計算機(jī)可以充分地降低計算出現(xiàn)的誤差現(xiàn)象，使得冷熱負(fù)荷的計算更加的準(zhǔn)確，為后續(xù)的設(shè)計提供一定的支持，具體的負(fù)荷計算結(jié)果如表1 所示。

表1 暖通空調(diào)的冷熱負(fù)荷計算結(jié)果

2.2 在公共區(qū)域管線設(shè)計中的運(yùn)用

對于公共區(qū)域管線設(shè)計的環(huán)節(jié)來說，它是暖通空調(diào)設(shè)計的一個主要環(huán)節(jié)，設(shè)計的人員不僅需要對空調(diào)的水泵進(jìn)行設(shè)計，同時也需要設(shè)計出整個空調(diào)機(jī)組在公共區(qū)域內(nèi)整個管線的運(yùn)行方案圖，這對繪制的難度是非常大的，所以就要利用BIM 技術(shù)，實現(xiàn)精確的三維建模，包括暖通空調(diào)系統(tǒng)中的管道網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)道、設(shè)備等，通過三維模型，設(shè)計團(tuán)隊可以清晰地了解管線的布局和連接。BIM 模型可以用于自動生成施工圖，包括管道布局圖、設(shè)備安裝圖等，這減少了手動繪圖的工作量，提高了圖紙的準(zhǔn)確性。主要的繪制方法是運(yùn)用BIM 技術(shù)，并且把點(diǎn)和面進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)而表達(dá)出設(shè)備和管線的位置，例如，在對空調(diào)水管中的支管進(jìn)行登高連接時，就要應(yīng)用BIM 技術(shù)，具體如圖1 所示。

圖1 管線登高圖

同時，在繪制的過程中，人員也要根據(jù)實際空調(diào)的需求來進(jìn)行模型的調(diào)整，使得設(shè)計可以符合實際現(xiàn)場的需要，提升了設(shè)計的合理性。例如，在醫(yī)院、學(xué)校等公共區(qū)域進(jìn)行空調(diào)管線設(shè)計的時候，從冬季供暖來看，一次熱水系統(tǒng)由鍋爐房提供，供水溫度為95℃，回水溫度為70℃。經(jīng)過換熱器進(jìn)行換熱后，二次供熱的供水溫度為85℃，回水溫度為60℃。在這個過程中，鍋爐房提供高溫水，經(jīng)過換熱器降溫后供給建筑物供暖系統(tǒng)?；厮ㄟ^換熱器升溫后返回鍋爐房，形成閉合的循環(huán)。對于夏季供冷來說，空調(diào)系統(tǒng)通過制冷循環(huán)降低室內(nèi)溫度。具體操作和供冷溫度需根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和室內(nèi)需求而定。通常多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)提供制冷功能，通過冷凝器和室內(nèi)機(jī)組合實現(xiàn)空調(diào)效果。

所以為了保證公共區(qū)域空調(diào)使用效率的提升，就可以采用MagiCAD 軟件來進(jìn)行管線的設(shè)計，主要包括設(shè)計空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的管線、水系統(tǒng)管線、散熱器的管轄以及地源地泵系統(tǒng)的管線。要先通過BIM 技術(shù)，繪制出管線剖面圖，讓公共區(qū)域內(nèi)所有的管線都能更加清晰，了解管線之間是否存在交叉等現(xiàn)象，如果需要刪減或者增加，就可以直接在BIM 系統(tǒng)上輸入數(shù)據(jù)即可，不用再進(jìn)行額外的設(shè)計，利用BIM 設(shè)計暖通空調(diào)的管線非常的方便和實用，大大減少了設(shè)計的時間。在設(shè)計完成后，人員還需要對模型進(jìn)行檢查，及時的找出設(shè)計中存在的問題并解決，盡量減少其存在的設(shè)計錯誤。

2.3 在方案輔助設(shè)計中的運(yùn)用

首先，需要對暖通空調(diào)周圍的空間進(jìn)行輔助設(shè)計。在這一環(huán)節(jié)中，BIM 提供了一個協(xié)同設(shè)計的平臺，允許不同專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計師在同一個模型中進(jìn)行協(xié)同工作，這有助于解決不同系統(tǒng)之間的沖突，確保設(shè)計的一致性。BIM 技術(shù)結(jié)合能效分析工具可以用于模擬和分析暖通空調(diào)系統(tǒng)的性能，通過模擬不同方案，設(shè)計團(tuán)隊可以評估系統(tǒng)的能效，優(yōu)化設(shè)計方案。利用了BIM 技術(shù)分別對暖通空調(diào)內(nèi)的塔式支架和相關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的建模和優(yōu)化，準(zhǔn)確計算各手腳架的位置、用鋼量，提升暖通空調(diào)內(nèi)部的安全問題。

其次，是對工程量的統(tǒng)計。在統(tǒng)計設(shè)計項目工程量的過程中，需要充分利用BIM 工程量的統(tǒng)計功能，因為BIM 系統(tǒng)不可能去主動性的采集各項所需的信息，這就需要一定信息的支撐。例如，在學(xué)校、圖書館等公共區(qū)域進(jìn)行BIM 技術(shù)應(yīng)用的時候，設(shè)計師就可以利用一些無線射頻識別系統(tǒng)對前期所需信息進(jìn)行一定的采集，在完成信息的審核之后，把這些相關(guān)的信息輸入到BIM 系統(tǒng)當(dāng)中，而BIM 系統(tǒng)將這些信息再進(jìn)行一定程度的處理，達(dá)到一定的完整性和可視性，這樣才能使管理和設(shè)計人員充分了解到公共區(qū)域內(nèi)溫度的信息條件，為后續(xù)暖通空調(diào)的設(shè)計提供便利。BIM 模型可以用于進(jìn)行工程造價的明確，讓工程內(nèi)的造價信息得到對應(yīng)，進(jìn)而解決項目成本混亂的問題，以醫(yī)院暖通空調(diào)設(shè)計為例，在沒有應(yīng)用BIM技術(shù)的時候，暖通空調(diào)的設(shè)計出現(xiàn)了重復(fù)性，在施工的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)重復(fù)施工、遺漏施工等現(xiàn)象，施工成本大大增加。當(dāng)應(yīng)用BIM 技術(shù)以后，暖通空調(diào)的設(shè)計更加的協(xié)調(diào)，減少了重復(fù)施工現(xiàn)象，工期也比原先縮短了60 天，成本節(jié)約了100 萬元左右，設(shè)計師和施工團(tuán)隊的協(xié)調(diào)時間也減少了20%～25%。在暖通空調(diào)的設(shè)計過程中，由于項目的結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜、標(biāo)高多，所以對相關(guān)工程量的計算是采用了人工計算和BIM 計算相結(jié)合的方法，當(dāng)2 個計算的結(jié)果顯示出的工程量無限的接近100%的時候，BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)的設(shè)計中就發(fā)揮著非常強(qiáng)大的作用，同時還能夠有效優(yōu)化成本，降低了一些不確定風(fēng)險。

BIM 整體來說在本質(zhì)上屬于信息整合的系統(tǒng)，通過對施工過程中的一些信息進(jìn)行計算和整理，形成一個完美的數(shù)據(jù)庫，工作人員可以根據(jù)這樣的系統(tǒng)對設(shè)計過程進(jìn)行一定程度的管理，大大提高了工作人員的工作效率，也為工程項目方面做出更為合理的處理方式，減少出現(xiàn)的失誤和存在的風(fēng)險。

2.4 在場地布置、管理中的運(yùn)用

在暖通空調(diào)項目工程管理的運(yùn)用中，首先需要進(jìn)行進(jìn)度、資源方面的管理，BIM 可以用于創(chuàng)建項目的三維模型，并結(jié)合時間維度，實現(xiàn)4D 模擬，這使得項目管理團(tuán)隊能夠可視化的了解項目的進(jìn)度計劃，包括各個施工階段的時間節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵路徑。BIM 模型中包含了各種信息，包括建筑元素、設(shè)備、材料等，通過BIM 技術(shù)，可以進(jìn)行資源的數(shù)量計算和管理，幫助項目管理團(tuán)隊更好地規(guī)劃和調(diào)配施工所需的資源。BIM 也提供了一個協(xié)同工作的平臺，各個團(tuán)隊成員可以在同一個模型中進(jìn)行實時協(xié)同工作，這有助于改善團(tuán)隊之間的溝通，減少信息傳遞的誤差，提高工作效率。在項目開始階段中，就應(yīng)當(dāng)充分避免資源浪費(fèi)等多種情況出現(xiàn)。與傳統(tǒng)的模式相比較，BIM 信息庫的建立是基于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的信息數(shù)據(jù)的整合，在暖通空調(diào)的工程中可以利用這種軟件對進(jìn)度表格以及分析表的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整合，進(jìn)行了有效的資源管理，大量節(jié)省了相關(guān)人員的工作時間，提升了工作效率。

此外，還需要進(jìn)行三維場地的布置。在本次暖通空調(diào)的項目中，主要可分為2 個設(shè)計階段，分別為基礎(chǔ)設(shè)計階段、主體設(shè)計階段。在利用BIM 進(jìn)行三維場地布置時，應(yīng)當(dāng)選擇恰當(dāng)?shù)能浖?，并依?:1 的比例，模擬并布置出同階段設(shè)計所需要的工程設(shè)備以及材料等內(nèi)容。需要明確的是，只有對現(xiàn)場的場地空間進(jìn)行全面分析，才能夠提升組織效率。在設(shè)計的過程中，各個方面都會存在不同程度的變遷，這一點(diǎn)是無法真正避免的，一旦工程中的各項材料和相關(guān)的數(shù)據(jù)無法真正的到達(dá)設(shè)計人員的手中，相關(guān)的安全問題就會被觸及，那么利用BIM 軟件就能很好的解決在施工中的問題，BIM 能夠比較迅速的將數(shù)據(jù)有效傳遞，能夠有效反映出現(xiàn)場的情況，利于設(shè)計人員能夠直接的做出準(zhǔn)確的判斷。BIM 在施工協(xié)調(diào)管理中是更加便捷的，它通常都包含了信息數(shù)據(jù)共享、四維施工模擬、遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面，這對于施工方面的管理更加直接。從而使得設(shè)計人員可以通過BIM 技術(shù)模擬出每一個季節(jié)中空調(diào)的動態(tài)負(fù)荷，設(shè)計人員在負(fù)荷的基礎(chǔ)上進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計，讓設(shè)計更符合施工現(xiàn)場情況，減少重復(fù)修改的次數(shù)，從而達(dá)到降低消耗、縮短工期的目的。

3 結(jié)語

綜上所述，分析暖通空調(diào)設(shè)計中BIM 技術(shù)的運(yùn)用，可以提升設(shè)計的效率，保障設(shè)計的完整性和功能性。在具體運(yùn)用的時候，主要是在冷熱源設(shè)計、圖紙繪制、方案設(shè)計等方面進(jìn)行運(yùn)用，通過BIM 技術(shù)的運(yùn)用，能夠讓整個設(shè)計更加清晰和可視化，為后期的施工帶來一定的便利條件，使空調(diào)設(shè)計的實際效果得到完善。