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摘要：暖通空调系统是建筑工程的重要组成部分，设计方案是否科学合理，直接影响建筑能耗的高低。本文以BIM技术为核心，首先指出暖通空调设计的特点，然后介绍了BIM技术在暖通空调设计中的应用，最后结合工程案例进行分析，以供参考。
关键词：暖通空调；设计；BIM技术；特点；应用方案
2011年国家颁布了建筑业信息化发展纲要，明确指出在建筑设计中推广应用BIM技术，提高工程勘察、检测分析能力，实现设计的智能化和集成化。目前，我国建筑总能耗中，暖通空调占比约为15%，通过优化设计方案，可以提高资源利用率，满足节能降耗的发展目标[1]。
1．暖通空调设计的特点
1.1 数据互用
暖通空调设计具有数据互用的特点，主要体现在：①要结合建筑几何学、热工学，确定负荷水平；②规划管线时，要分析电气、给排水、建筑结构的空间需要，确保满足电气负荷要求和承载力要求；③工程设计和施工，要共享结构、设备、建筑公用空间等数据。为了实现数据互用的目标，不仅要强化工程内部联系，还要实现外部数据的共享。以DWG格式文件的传输为例，首先要利用DXF软件进行转换，才能提高信息共享效率。
1.2 数据集成
暖通空调设计具有数据集成的特点，能对设计周期进行准确控制，不断缩短决策时间。为了推动经济社会可持续发展，暖通空调设计要降低污染和能耗，为此，不少企业研发了建筑模拟功能软件，通过数据集成完成方案设计。技术原理上，是在程序内嵌入计算机内核、写入代码，对能耗数据进行快速计算，从而得出结论，生成优化设计方案[2]。
2．BIM技术在暖通空调设计中的应用
2.1 应用范围
BIM技术应用在暖通空调设计中，主要是大型建筑、建筑群落，例如商场、超市、公共设施、居民小区、办公楼等。具体到暖通空调系统，BIM技术的应用范围如下：一是采用热源设计的暖通空调系统，两者具有技术相似性；二是整个供暖系统的设计，可以发挥出集成化优势。
2.2 技术优势
分析BIM技术的优势如下：①可视化。暖通空调设计不是一个独立的系统，需要多个专业配合，利用BIM技术可以生成三维建筑模型，有利于信息查询和沟通，避免专业碰撞[3]。②信息化。BIM技术的信息化，在设计上可以提高效率、降低成本；在施工上可以减少资源损耗；在运营期间可以了解供电系统的运行状态，实现全寿命周期管理。③模拟性。BIM技术不仅能模拟出建筑结构，还能模拟真实世界中不能操作的事物。在暖通空调设计期间，能对节能、日照、热传导等进行模拟，促使设计方案不断优化。
2.3 和二维设计的差异
对比BIM设计和二维设计的差异，主要包括以下几点：①表达方式。二维设计是对线条进行组合、叠加，投影图中显示的是管道、设备轮廓线，并配合文字标注尺寸、高度等信息。BIM技术直接展示出产品和设备，在三维模型中标注尺寸、高度等信息。②绘制方法。二维设计绘制图形时，以线为基础展示设备、管线的投影关系，利用数字展示设备、管线的位置。BIM技术绘制图形时，遵循由点及面的原则，确保所有设备、管线连接为一个整体。③制图效率。二维设计制图比较抽象、展示信息有限，需要结合立面图、平面图、剖面图等，才能完整表达出系统结构。但是，设计人员对二维设计软件的操作熟练，因此制图效率高。BIM技术制图可以生成产品实体，要求输入大量信息，由于在设计领域的应用时间短，因此制图效率低。④产品应用。二维设计中，使用图块表示特定设备的投影轮廓线，例如风机、水泵、空调机组等。BIM技术则是在数据库中寻找合适的模型，具有丰富的产品外形、尺寸、性能等参数[4]。⑤专业协作。二维设计模式下，设计和施工人员利用图纸交流，需要对设备的位置、形状、大小进行想象，容易造成专业碰撞和冲突，继而影响施工进度。BIM技术下，设计和施工人员利用三维模型交流，设备的位置、形状、大小可以直观展示，实现了数据信息共享，能加快施工进度。⑥设计成果。二维设计成果是设计图纸和说明，只有专业人员才能看懂。BIM设计成果是三维模型，涉及管道材质、空调设备、热工性能等，方便施工人员查看。
3．工程案例分析
3.1 工程概况
以国内某学校工程为例，位于北京房山区，高度为24m，建筑面积共计5.54万m2，属于多层民用公共建筑。其中，建筑地上5层，主要包括办公区、教学区、餐厅区、宿舍区；地下1层，主要包括车库、机电和设备用房。在暖通空调工程设计上，采用BIM技术，具体介绍如下：
3.2 软件选择
本次设计使用MagiCAD软件，主要服务于设计师、工程师，是建筑领域专用的信息模型软件。考虑到设计人员更熟悉CAD软件，而MagiCAD软件是在CAD、Revit平台上研发的，因此有利于设计人员操作。
3.3 设计流程
第一步，计算负荷。利用DeST能耗软件，计算空调的冷热负荷和热水设计负荷，结果见表1。
表1：暖通空调系统的负荷统计表
第二步，冷热源设计。在餐厅、门厅、礼堂等部位，空调冷热源采用地热系统，地下机房内设置2台地源热泵机组，制冷、制热量为289kW、288kW；地埋管换热孔成双U型，共计144个，孔深为120m，间距控制在5m，均埋置在操场下方。在教室、宿舍、办公区，供热采用锅炉房，一次热水的回水温度为95℃、70℃；经换热器换热提供二次热水，供水温度为85℃、60℃。夏季制冷使用联机空调，同时在宿舍屋面设置太阳能集热器。
第三步，供暖方案设计。针对不同区域，采用不同的空调供暖方案：①教室、办公室、会议室，采用联机空调+散热器供暖；②宿舍、报告厅、室内，采用散热器供暖；③礼堂，采用定风量全空气热回收空调系统；④礼堂门厅，采用定风量全空气热回收空调系统+地板辐射值供暖；⑤餐厅，采用风机盘管+循环风空调+新风系统。
3.4 经验体会
利用BIM技术，会对暖通空调设计流程产生影响。对此，其一要协调设计流程，加强参建主体的沟通协调，减少后期变更量；其二要合理分配设计时间，对于图纸表示不清的位置，投入更多时间和精力进行说明；其三要激发人员主动性，切实掌握BIM技术操作，发挥出设计优势[5]。
结语
综上所述，BIM技术具有可视化、信息化、模拟性的特点，将其应用在暖通空调设计中，可以实现数据的互用和集成，提高设计质量。文中结合实际案例，介绍了暖通空调系统设计中BIM技术的具体应用，并总结了相关经验体会，以期为类似工程提供参考借鉴。
参考文献
[1] 宋晓佳.BIM技术支撑下建筑暖通空调的设计要点[J].商品与质量，2018，（46）：128.
[2] 杨渝.中央空调暖通设计施工中的问题与解决方法分析[J].建筑与装饰，2018，（12）：171，176.
[3] 付盼盼.暖通空调中的节能减排优化设计浅述[J].装饰装修天地，2018，（22）：163.
[4] 李娜.暖通空调设计中BIM技术的应用[J].建筑工程技术与设计，2018，（20）：90.
[5] 张平来.高层民用建筑暖通空调设计的几个关键点[J].科学与财富，2018，（32）：216.
论文作者:周庆申
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：技术论文; 暖通空调论文; 建筑论文; 数据论文; 设备论文; 空调系统论文; 负荷论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;