深圳市华博建筑设计有限责任公司
摘要：随着BIM技术的兴起，各个行业也都将其事融入到设计工作中去，提高工作效率。目前的情况是设计人员和建模人员两部分，BIM人员根据设计人员完成的平面图进行建模，并反馈问题于设计人员。本文根据工程案例，对暖通工程设计中BIM技术应用进行分析。
关键词：暖通空调设计；BIM技术；碰撞检测
一、工程概况
某工业厂房建筑面积55307m2，主体三层，3.8m标高处局部设夹层，包括了车间排序厂房及外贴辅房建筑等功能区域，贴建辅房建筑高度为21.6m，局部为二层。
二、暖通设计
（一）空调冷热源
厂区设置集中的制冷站供冷，共分3个制冷系统。其中 L-1、L-2系统供厂区各车间环境制冷，L-3系统供厂区各车间工艺制冷。三个系统共采用10台2000RT离心式冷水机组，制冷量为7032KW，制冷工况为7/14℃。其中 L-2系统供给涂装车间环境制冷，L-3系统供给涂装车间工艺制冷。
另外，由于涂装工艺考虑冬季制冷，故在车间供粉间屋面设一套冬季制冷系统，采用3台风冷螺杆冷水机组，单台制冷量为915KW，2用1备，制冷工况为7℃/14℃。
厂区设置集中的锅炉房集中供热，采用高温热水，制热工况为125℃/75℃，经由厂区外网供至涂装车间。
（二）空调水系统
本工程空调水管路为四管制，一次泵异程闭式机械循环系统。共划分为2个环路，其一为车间环境供冷，供车间工位送风组空用，其二为车间工艺制冷，供车间工艺设备冷冻水需求。
空调水系统为一次泵大温差变流量系统，冷冻水侧为变流量运行；在空调末端设备侧，管路上的动态平衡电动调节阀根据空调负荷的变化调节流量，系统作变频调节。供冷系统的总供、总回管道设压差旁通，确保空调末端低水量需求是冷水机组的正常运行。
空调水系统采用同时具备补水及排气功能的低位气压罐定压，同时设置补水箱保证事故补水的水流量。定压设备设置在制冷站。
（三）空调风系统
车间调漆间区域采用全空气低速空调系统，全新风运行，组合式风柜设置在调漆间的空调机房内，新风自空调机房百叶自然取风。调漆间水性漆区、溶剂漆区及涂料仓库均采用旋流风口顶送的气流组织方式。涂装车间区域的工艺工位（精修线、销售线、地面密封线、点补线、电泳打磨线、AUDIT及 UBS线等）均采用组合风柜接风管引入工位的方式，组合式空气处理机组单台风量为120，000ｍ３/h，共计11台。其中部分空调，因存在工艺设备局部排风，以及保证整个车间微正压的前下，只用提作车间区域送风。
车间喷漆间、恒温恒湿间根据工艺要求，均采用恒温恒湿系统，恒温恒湿机组采用风冷式。车间其余辅助用房则采用分体空调供冷制热。
（四）通风系统
涂装车间主体设有机械通风系统，采用屋顶风机，换气次数不小于12次/ｈ，其中部分屋顶风机兼作车间排烟用。车间有燃气使用的地点不工作时按照3次／h换气，工作时按照6次/h换气，事故通风时则按照12次/h换气。
车间空调机房、工艺脱漆间、维修仓库、设备间等设有机械通风系统，根据不同功能房间的建筑形式分别采用屋顶风机或边墙风机排风，百叶或风机进风。
三、BIM在暖通设计当中的应用
（一）制冷站及水系统三维模型
（二）BIM 设计中应注意的事项
暖通设计中与设备密不可分，设备建族将是BIM设计的第一步，如制冷站中，制冷机组、冷冻水泵、水处理设备及阀门附件等均是需要建立族模型的，族模型参数的设置亦是项目后期软件自动统计材料表的关键。
在 BIM设计当中，所有设备及阀门均是按照实际大小设计，不如CAD当中用符号表示的清楚。因此，在平面图或是系统图中应适当补充标注或是局部放大图，来表示阀门的信息及定位，否则容易造成施工疏漏。
工作集的建立，笔者认 为类似于CAD中系统的分类。如空调系统，可先创建工作集H-K（H代表暖通，K代表空调），在设计相应的空调系统中，应先将系统默认的工作集调整到H－K，再进行模型建立，可有效区分各专业及专业内各系统的划分，后期亦可根据工作集的过滤设置进行材料明细自动统计。
由于管道类型的繁多，故管道属性应事先确定。如在 H－K工作集中存在冷冻水系统，管道即存在冷冻供水及冷冻回水，在进行管道绘制过程中，应先创建LG、LH管道属性，来区分管道的形式，再根据管道属性绘制相应类型的管道。此做法将有利于后期图面标注时，可根据管道属性自动标注出各类型管道，如下图所示：
四、BIM软件设计简析
（一）BIM软件的选择
Autodesk Revit是国内一款较为常见的BIM设计软件，方便让公用动力专业了解各专业管道布置及管线之间的空间关系，建筑及各机电专业之间的协同设计，更有利于及时发现各专业管道与土建之间的干涉情况。
基于Revi二次开发软件，除了自带Revi本身的功能之外，将风系统、水系统等进行分类设计，并增设剖切局部三维视图等新功能，在一定程度上极大减少建模及成图所需的时间。
Navisworks则可实现实时的可视化，支持复杂的三维模型人物漫游，在设计完成阶段，利用该软件可供各设计人员顺畅的进行审阅，从而及时发现设计遗漏，减少错误，提高设计质量。
（二）BIM设计过程
前期由建筑建立该项目的三维模型，基于此三维模型形成中心文件；各公用动力专业以此中心文件复制建立本地文件，专业内按照工作集的方式进行工作，建立各系统的模型；专业之间则基于中心文件的平台，实时进行中心文件更新，达到各专业系统设计的实时对比，方便协调工作。
暖通专业基于建立的工作集开始工作，主要涉及机械设备的布置，送排风管道的建立及水管管道的绘制；给排水专业主要进行给水排水、喷漆、消防及雨水等管道绘制；电气专业主要进行母线、强弱电桥架的绘制，动力专业主要进行压缩空气、燃气及热水管道的绘制。专业之间的管道根据指定的颜色进行系统区别，实时查看。
剖面图及系统图的生成。三维模型的剖面及系统图自动生成大大节省了原传统二维设计的时间，并且在模型中的任何调整均会实时反映到平剖面及系统图中，二次节省了因平面更改而必须进行的剖面更改和系统图更改。
明细表的生成。三维模型的信息化属性，使其拥有自动生成设备明细表的功能。根据各设备明细的过滤条件，自动统计如阀门个数，设备材料，管道长度的明细表，还可根据实际统计的风管水管材料明细，调整计算值的参数，自动计算出含安装系数后的材料明细。
施工图的绘制标准，仍以二维蓝图作为出图标准。将三维模型转化为平面图纸，同时按照二维标注的形式进行平面图标注，最终生成以传统 2D制图为标准的图纸。
（三）BIM设计的优势
1.协同设计 对于专业内的协同设计，即专业内工作组的每个成员，在本地计算机上对同一个3D模型进行设计，每个人的设计内容都可以及时同步到文件服务器的中心文件，甚至各成员间还可通过释放或借用工作集权限对某项建筑图元进行交叉设计，实现成员间的实时数据共享。
对于专业间的协同设计，当各机电专业设计达到一定程度之后，可通过外部链接的方式，在专业模型间进行管线综合设计。此工作可在设计过程中的各个节点时间进行，因此可大大节省最终管线综合设计的时间。
2.管线综合设计 相较于二维设计的管线汇总，是将所有管道布置在一张平面图之中，再以某几处特定的局部剖面来显示管道之间的空间关系。这十分考验设计人员的空间处理能力，并且增加了图纸绘制的工作量。
BIM设计中，各专业管道以制定的颜色划分，管线综合则是各专业协作的成果之一，在模型之中，管道空间关系明显，各颜色管道分别代表各类管道，一目了然，效果明显，不需要再额外绘制新的模型来专门体现管道综合，只需要在模型中切特定剖面体现管道之间的空间关系即可，具体成果如下图所示：
3.碰撞检测 BIM 技术通过搭建各专业的模型，可让参与项目的各设计人员在三维环境下及时发现管道之间、管道与土建之间的碰撞冲突，并可通过过滤条件的设置自动检测指定 类别的碰撞干涉，从而大大节省了管线综合的设计时间。
而该项目即存在公用动力管线，并且存在工艺设备及其管线，故其三维模型信息量极其庞大。相对于二维设计，与工艺设备及其管线的碰撞干涉检查已进入到了一个死胡同，无从下手的地步，而基于BIM 平台的 Navisworks软件，将已完成的土建及机电模型与工艺模型整合到Navisworks软件平台当中，快速审阅和反复检查由多种三维设计软件创建的几何图元，对项目之中的碰撞干涉进行归类整理，便于设计人员及时查看并修改设计图纸。
五、结束语
本文就该项目的BIM设计应用作了简单分析，同时与传统二维设计进行了比较，再通过笔者将该项目的三维模型与工艺设备模型进行整合，从而达到真正意义上的工厂管线综合设计，这对于项目即将到来的施工进度，带来了极大便利。通过该项目的磨练，逐步解决设计过程中遇到的问题，进一步熟练掌握BIM技术，更加体会到了BIM发展的潮流势不可挡。
论文作者:杨茹瑶
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/26
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