南京工业大学浦江学院 江苏南京 211200
摘要：随着建筑信息化的实施和推进，暖通空调专业也应重视在项目实施各阶段的BIM技术开发和应用。初步设计和深化设计阶段利用BIM技术进行冷热负荷计算和节能方案分析优选，管线冲突检测和管路优化，使空调系统的设计更科学、节能、高效；运行维护阶段应注重建筑和空调系统数据信息与运营管理平台的结合。
关键词：BIM技术，暖通空调，节能设计
1.引言
BIM 的全称是“建筑信息模型”，是以建筑工程项目的各项信息数据作为模型的基础建模，通过三维数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息的一种技术。与传统的二维绘图软件相比，BIM技术在表达方式、绘图效率及绘制方法等各方面均具有较高的优势。
建筑行业使用的BIM软件按照功能分为建模软件、方案设计软件、结构分析软件、可视化软件、模型综合碰撞检查软件、造价管理软件和运营软件等类型。国内主流的软件包括Revit建筑、结构和机电系列，用于机械设计制造的CATIA软件，在工程设计和基础设施领域广泛使用的Bentley软件，用于碰撞检查和在项目造价方面表现突出的鲁班软件。
BIM技术按照实施主体不同，分为全生命期应用和阶段性应用。BIM技术作为一个崭新的技术手段，其在计算机辅助软件设计中起到的作用不仅仅是简单的由二维转向三维呈现的高度可视化，更重要的是在工程中的各个阶段都能发挥其协同工作的特性。
2. 暖通空调专业各阶段的BIM应用
暖通空调系统因其设计复杂，建筑能耗占比高而成为建筑设计重要的组成部分，BIM软件功能的开发和利用应该重视其在暖通空调领域的潜力挖掘。BIM技术的推广需要业主或建设单位、设计、施工单位等多方参与和协同配合。而目前，BIM技术应用主要集中在设计单位，施工及运营单位的BIM应用亟待开发[1]。
2.1 初步设计阶段
在空调系统初步设计和计算阶段，BIM技术主要应用于建筑环境模拟、冷、热负荷计算、空调系统形式的优选以及建筑节能分析等方面。以BIM技术为平台和载体，开拓绿色建筑设计以及节能型空调系统设计将引领一场新的变革。
通常暖通设计与建筑设计在进度上并行或稍滞后于建筑设计。冷、热负荷的计算缺少基础的建筑数据作为支撑，计算结果会存在较大差异。通常为保证暖通设计效果，冷热负荷往往取得过大，冷热源设备的选型也普遍存在“大马拉小车”的现象。BIM技术可以实现在建筑设计阶段开展负荷计算，即由建筑专业完成建筑围护结构节能分析，其热工参数及冷负荷、热负荷计算由暖通专业人员进行设计、计算。基于详实的数据，各专业的统筹、数据的协同，对建筑围护结构的节能性能做出对比分析和准确判断。
2.2 深化设计阶段
现阶段的图纸深化设计中，BIM技术主要用于冲突检测和三维管线综合。其主要目的是基于各专业模型，应用BIM软件检查施工图设计阶段的碰撞，完成建筑项目设计图纸范围内各种管线布设与建筑、结构平面布置和竖向高程相协调的三维协同设计工作，以避免空间冲突，尽可能减少碰撞，避免设计错误传递到施工阶段[2]。
目前各大设计院的BIM应用主要是通过“建模-冲突检测-管线综合优化-修改-出图”流程，实现水、暖、电三个专业的管线优化布置，从而提高施工图设计和专业协调的效率，避免实际施工中因管路布置冲突造成的返工。以全空气空调系统为例，室内末端空调装置及风管占据较大的空间和标高，容易与其他管路发生冲突。二维绘图中仅以线的组合或线形图块表示的管线间布局，尚停留在平面概念，设计抽象度较高，直观信息量较少。通过BIM建模可以直观的对冲突进行检测，实现管路优化布置。除此之外，还可以在所构建的模型中实现设备预埋点位、预留孔洞的准确定位，减小设计误差。
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2.3 施工管理阶段
项目成本管理中，空调设备、管路的工程量计算通常按照定额进行人工测算或利用简易的绘图软件、办公软件计算。在基本数据信息详实的情况下，应用BIM软件建模可以方便的导出设备、管线的耗材统计数据。同时，可以对不同的设计和布管方案从初投资、运行维护费用和系统能耗等进行对比分析，选择造价低、维护费用低且兼具节能价值的空调系统。
目前，利用BIM技术进行耗材统计和成本计算已相对成熟，而对方案进行节能研究仍受到限制，主要原因在于不同系统建模需要消耗一定的人力和时间，各软件对于能耗计算分析的开发不够，如风量、风速、能耗等相关数据和计算模式缺失，建模后仍然需要人工完成能耗的分析对比，导致系统节能研究效率较低。另一方面，建筑模拟软件与传统的能耗分析软件之间的兼容和对接也存在一定操作层面的问题，使得空调系统节能分析方面的应用在大环境上不易实现。
2.4 运行维护阶段
国内外BIM技术在运行维护阶段的应用都处于起步阶段，功能开发主要集中在将建筑设备自控、消防、安防及智能化系统和建筑运营模型相结合，形成基于BIM技术的建筑运行管理系统和运行管理方案。
空调系统的运行维护可具体从以下方面着手实施：（1）设备管理：包括冷热源设备、末端机组、水泵风机等设备的空间信息、空间规划、设备启停和运行故障报警；（2）三维浏览：包括管线、设备浏览，设备运营情况监测；（3）运营情况：包括空调系统运行状态，参数采集和监测，与自动控制系统的联动，故障报警；（4）平台管理：包括界面设置与管理、用户管理，运营日志管理及设备运行和项目质量、安全管理等相关数据采集。
空调系统的能耗很大程度上取决于系统的节能运行和高效管理。以全空气系统为例，如果用户节能意识薄弱，夏天不管是否极端炎热，都将末端温度设置很低，风量调的很大，必将造成能源的浪费。因此可以尝试将BIM技术与集中式空调的运行和能源管理平台结合起来，通过云技术将空调区域或房间的温湿度数据、室外的气象参数传输、储存到自控系统，也可通过红外感应或在BIM环境中接入视频监控等可视化途径将房间使用情况反馈到管理平台。根据实测数据与节能指标对比分析，制定智能化的节能管理措施。
3.0 总结与展望
我国建筑业的BIM应用尚处于初级阶段，BIM技术的推广使用存在诸多问题。
（1）我国政府虽发布了部分BIM标准，但并不完备，且BIM合同和法律、BIM实施模式方面基本空白。仍然需要以市场和企业为导向来从大环境层面推动BIM的接受路径；
（2）企业对BIM的价值认知、使用效果、投资收益和实施投入的考量还处于观望阶段，支持和投入力度不够，限制了BIM在企业的应用；
（3）BIM软件尚不成熟，与传统软件平台的兼容对接程度不高，BIM人才紧缺，BIM的实际应用案例少。因此，在项目层面的推动缺少强有力的支撑。
无论从国家政策层面还是行业发展角度出发，建筑业信息化和各类BIM软件、平台的开发都是大势所趋。这也为暖通空调行业的发展提出了更高的要求，需要在长期的研究摸索中开发BIM在设计、施工和运行维护等各阶段的利用技术。
参考文献：
[1] 贺灵童.BIM在全球的应用现状[J].工程质量，2013（3）：12-19.
[2]上海市建筑信息模型技术应用指南（2015版）[M].上海：上海市城乡建设和管理委员会.
[3]葛令超．论BIM 技术在暖通空调设计应用中的现状分析［J］．工程技术，2017（2）：00289-00289.
[4]许炳，朱海龙. 我国建筑业BIM应用现状及影响机理研究［J］．建筑经济：2015（3）：10-14.
[5]林熔．BIM 新技术在暖通空调领域的应用价值刍议［J］．河南建材：2018（4）.
论文作者:赵兰,李亚楠,潘金龙
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/21
标签：技术论文; 阶段论文; 建筑论文; 软件论文; 空调系统论文; 节能论文; 管线论文; 《建筑模拟》2018年第31期论文;