（太谷县建筑设计室 山西 晋中 030800）
【摘 要】在现代建筑中，暖通空调系统是一个关键性的内容，可以对室内温度、湿度等进行调整，为人们提供一个更加健康舒适的生活和工作环境。最近几年，科学技术的飞速发展，使得BIM技术在暖通空调设计中得到了越发广泛的应用，可以在很大程度上提升暖通空调的设计效果和实际性能。本文结合BIM技术的特点，从具体的工程实例处理，对其在暖通空调设计中的应用情况进行了分析和研究，希望能够为暖通空调性能的提升做出一定的贡献。
【关键词】BIM技术；暖通空调；设计；应用
【中图分类号】TU17；TU831 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2016）24-0199-03
前言
最近几年，伴随着人们生活水平的持续提升，对于自身的生活环境提出了越来越高的要求，暖通空调也因此成为一些大型建筑以及公用建筑中一个不可或缺的组成部分。与常规意义上的空调不同，暖通空调系统在实现制冷和供暖功能的基础上，还增加了通风功能，可以对室内的空气环境进行调节，保证良好的空气流通。不过，伴随着暖通空调系统的不断增加，其所带来的能耗问题开始受到了人们的关注，做好暖通空调系统的优化设计，在保证性能的前提下，降低能耗，是可持续发展战略目标下的一项基本要求。
1.暖通空调设计的特点
在暖通空调系统的设计中，由于系统本身的功能众多，结构相对复杂，需要设计人员结合实际需求，对系统设计的特点进行明确：一是复杂性，暖通空调系统的设计内容比较复杂繁琐，包括了采暖设计、制冷设计、通风设计等，在这个过程中，为了保证良好的设计效果，还必须关注建筑本身的功能性和结构特点，因此设计工作异常复杂；二是节能性，相关统计数据显示，在现代建筑中，暖通空调占据了建筑总能耗的15%以上，使得原本就非常紧张的能源资源供应显得更加捉襟见肘[1]。在这种情况下，暖通空调的设计必须重视节能降耗，通过集中供暖和集中制冷的方式，尽量减少电能的消耗，同时将通风系统与空调系统相互结合起来，可以在实现制冷或供暖的同时，达到良好的通风效果，不能够有效的节约成本，还可以减少对于建筑空间的占用；三是可靠性，暖通空调多存在于大型建筑或者公用建筑中，如商场、体育馆、医院等，如果可靠性不足，导致系统在运行过程中出现各种各样的故障和问题，带来的影响是非常巨大的。
2.BIM技术的内涵与特点
BIM的全称是Building Information Modeling，建筑信息模型，其基本原理，是利用建筑工程项目在实施过程中产生的数据信息，构建贴近实际的建筑虚拟模型，并且结合数字信息仿真技术，对项目所具有的真实信息进行模拟。在实际应用中，BIM技术是比较复杂的，而不是简单的信息集成，其在建筑设计、施工和管理中有着良好的效果。对于建筑企业而言，在建筑工程项目的建设中，引入BIM技术，不仅能够提升施工效率，还可以减少风险隐患，降低不必要的施工成本[2]。在实际应用中，BIM技术具有几个非常显著的特点：
（1）可视化：在BIM模型中，存在实现可视化的有效途径，将原本设计图纸中的平面结构以一种三维立体的形式展示出来，使得人们能够更加直观的看到不同构件之间存在的相互联系，为决策的制定提供有效的参考依据。同时，可视化功能的存在，能够对建筑工程的具体范围进行明确划分，进而提升其在时间和空间上的协调性，减少项目规划设计环节的问题。
（2）模拟性和执行性：对于工程项目的设计规划而言，应用BIM技术，可以进行相应的模拟实验，从而保证施工方案的合理性和可靠性。在项目后期运营中，也可以通过对紧急情况的模拟，制定出切实有效的应急预案，保障项目的运营安全。
（3）协调性和优化性：将BIM技术应用于建筑工程施工和管理中，能够实现对各种文件数据进行整合，在一个统一的视图中显示出来，从而提高了对于存储空间的有效利用，缩短了时间，能够在施工前，对可能存在的矛盾冲突进行明确和解决。例如，运用BIM技术，可以对暖通空调通风管道、电梯井等相关设计的布局及净空要求进行协调，避免相互之间的影响，减少了施工中的设计变更问题[3]。
3.BIM技术在暖通空调设计中的应用
在建筑工程项目中，暖通管道的数量十分巨大，而且相互交错，尤其是在管道井、地下室中，存在着水暖管道、通风管道、空调冷却水管道并行的现象，而且这些管道还会与建筑的消防管道以及电缆管道等相互交叉，使得设计工作变得异常复杂。在传统的建筑工程设计中，采用的是二维设计的方法，将电气工程、给排水工程、消防工程以及暖通空调工程分开设计，具体来讲，就是在暖通空调设计完成后，将相关设计图纸传递给电气设计人员，电气设计人员将其与建筑结构布局图相互结合起来，开展电气工程的设计，然后在传递给给排水设计人员。这样的工作方式虽然在一定程度上避免了冲突问题，但是严重影响了工程的质量和进度，而且如果前期设计存在不合理的地方，后续所有设计都需要进行变更，会导致成本的增加以及工期的延误，甚至使得工程无法达到相关验收标准。将BIM技术应用其中，可以结合建筑虚拟模型，实现上述工程的同时设计，通过数据信息的互用和共享，保证了不同系统的相互协调和配合，能够有效减少施工环节的设计变更问题，节约成本[4]。
这里结合某高校校园工程建设的实际例子，对BIM技术在暖通空调设计中的应用进行分析和讨论。
3.1 工程概况
由于招生规模的扩大，高校拟在校园西侧的空地上新建多层公共建筑，以满足教学、办公和住宿的各种需求。建筑整体面积达到5.3万m2，包括局部地下一层（仓库、机电房等）和地上五层，最大高度为24m。对其地面部分进行功能分区，包括了教学楼、办公楼、礼堂、餐厅以及宿舍，整体规划布局如图1所示。
3.3 供暖方案设计
在不同的功能分区，对于暖通空调系统的需求各不相同，因此，在对空调供暖方案进行设计时，需要采取不同的措施。一是在办公室、教室等区域，可以采用多联机空调加上散热器来进行供暖；二是在宿舍，采用的是散热器供暖，不过为了保证良好的供暖效果，预留出了分体空调的安装控件；三是礼堂，由于其本身的空间较大，采用的是定风量全空气热回收空调系统，在过渡季节，保持系统70%新风运行；四是食堂，采用的是循环风空调，搭配新风系统以及风机盘管的供暖方案；五是礼堂门厅，采用的同样是定风量全空气热回收空调系统，如果在特殊情况下，需要启动公共卫生应急方案，则系统可以保持全新风运行，地板则采用辐射值班供暖的方式。
3.4 BIM技术的应用
（1）软件的选择：在应用BIM技术进行暖通空调设计时，需要首先做好软件的选择工作，确保软件的性能良好，才能够保证设计的顺利展开。在传统设计的二维设计中，相关人员一般都会采用CAD平台进行设计，从其操作习惯考虑，这里选择基于CAD平台的MagiCAD软件，该软件综合了CAD平台和Revit平台的优点，是一种面向工程设计人员的专业建筑信息模型软件，在机电领域的设计方面有着比较显著的优势。
（2）范围的明确：在利用BIM技术的过程中，必须对其工作范围进行合理的选择和明确，以确保其功能的有效发挥。在该工程中，BIM技术主要工作范围包括了教学楼、餐厅以及地下1层，涉及的相关内容有空调风系统、空调水系统、散热器供暖、换热站、地源热泵系统等。
（3）内容与成果：BIM技术应用的内容主要包括两个，一是BIM模型的设计，其基本目标是通过对各类管线的分析和探讨，得到专业的BIM模型；二是三维可视化设计，通过碰撞检查以及核对校验等，得到相应的碰撞报告以及BIM参数设计模型[7]。
（4）特征的体现：与传统的二维设计相比，BIM设计存在比较显著的特征，这里通过对比的方式，对其进行展示。
一是表达方式的不同，在二维平面设计中，主要是利用线的叠加和组合，通过二维投影，对设备及管道的轮廓线进行描述，对阀门的相对位置进行确定，然后结合相应的说明性文字，对尺寸、高度等信息进行展示。而在BIM设计中，主要是通过三维信息模型，对设备、管道以及阀门进行直观显示，如图2所示。
二是绘制方式的不同，二维设计采用的是点线结合的方式，对设备和管线的投影关系进行描述，结合相应的说明性文字，表达设备和管线的相对位置以及连接位置。BIM设计中，产品与管道的连接是非常关键的内容，通过由点到面的范式，能够形成一个相对完整系统的连接体系。
三是绘图效率的差异，二维设计无论是表达还是绘制，基本原理都是利用线条，展示平面投影关系，辅以数量庞杂的文字说明和图集，其本身的工作量巨大，具有较强的抽象性，非专业人士无法看懂，而且受图面空间的限制，能够表达的信息非常有限。不过，在二维设计软件已经日渐普及的现在，省去了大量的手工操作，制图效率较高。与之相比，BIM设计在表达和绘制方面都是通过相应的模型组合，需要在软件中输入管道、设备的相关参数信息，构建出切合实际的信息模型，更加直观，便于进行观察和理解。不过，信息的输入需要手工进行，而且相关软件的操作比较繁琐，因此制图效率难以提升。
四是专业协作问题，在二维设计中，专业协作主要是结合平面图、剖面图等进行，要求设计人员具备较高的专业素质和丰富的设计经验，能够在脑海中想象构件的位置和形状，分析产生冲突的可能性，如果设计人员本身素质不高或者缺乏经验，则在专业协作环节很容易出现问题。BIM设计的专业协作基础是三维信息模型，可以直观的看到构件的形状和位置，有效降低了协作错误的可能性，信息的高度共享也使得专业之间的协作可以更加顺利的开展[8]。
3.5 应用效果
一方面，BIM技术的应用，有效提升了专业协作的准确性，三维信息模型的存在能够帮助不同专业的技术人员了解其他专业的内容，方便进行沟通和协商，而且便捷高效的信息查询也可以避免信息不同步引发的协作问题；另一方面，BIM技术本身的可视化和信息化特点能够进一步提升设计工作的完成度，促进施工效率的提高，同时有效的节约成本。在充足的数据支持下，BIM模型可以无限接近真实情况，结合相应的维护软件，能够在运营期间，提供暖通空调系统的工作状态，帮助运维管理人员及时发现其中存在的问题，确保系统的高效节能运行。同时，BIM技术的应用，实现了设计、施工和运行维护的有机结合，能够有效提升暖通空调系统全寿命周期的运营效率。
4.结语
总而言之，在科学技术持续发展的背景下，BIM技术逐渐的取代了CAD技术，成为暖通空调系统设计中的主要方法，在提升设计的质量及技术水平，降低施工的难度、实现节能降耗等方面有着非常显著的优势，而且其本身的可视化、信息化以及协作化特点，也在一定层度上推动了建筑行业的发展与变革。就目前而言，受人才、软件等因素的影响，BIM技术尚没有得到普及，其作用没有能够得到最大限度的发挥。不过，立足BIM技术的优势，有理由相信，在不久的将来，BIM技术必然可以在暖通空调领域中得到推广和普及。
参考文献
[1]毕庆生,李邓超.BIM技术在暖通空调中的应用探索[J].机电信息,2016,(30):61-62.
[2]范海涛.暖通空调工程中 BIM 技术的应用[J].智能建筑与城市信息,2015,(12):89-91.
[3]董大纲,蔡悠笛,张杰,李德英.BIM技术在暖通空调设计中的应用初探[J].暖通空调,2013,43(12):105-109.
[4]谢东哲.BIM 技术在暖通空调设计中的应用[J].技术与市场,2016,23(10):75.
[5]李国帅.暖通空调设计中 BIM 技术的应用探讨[J].住宅与房地产,2016,(21):157.
[6]朱怡津.BIM技术在暖通空调设计中的应用[J].商品与质量：房地产研究[J].2014,(7):226.
[7]张大镇.BIM技术在暖通空调设计应用中的现状分析[J].发电与空调,2016,37(2):62-65.
[8]梁红.BIM技术在暖通空调设计中的应用初探[J].商品与质量,2016,14(41):147-148.
论文作者:牛亚萍
论文发表刊物:《建筑知识》2016年24期
论文发表时间:2017/6/13
标签：技术论文; 暖通空调论文; 建筑论文; 暖通论文; 信息论文; 空调系统论文; 模型论文; 《建筑知识》2016年24期论文;