济南高新控股集团有限公司
摘要：针对某建筑工程实际情况，对其暖通工程设计与施工中BIM技术的具体运用进行深入分析，总结BIM技术应用后可以带来的便利，以此为BIM进一步普及提供参考依据。
关键词：暖通工程；BIM技术
如今，建筑功能越来越丰富，体形也日趋复杂化，这使得建筑的暖通设计及施工难度明显增加，在这种情况下单纯使用传统的二维设计方法，不仅效率低下，而且可能存在很多冲突，对后续施工造成不利影响。而BIM技术的出现和应用能很好的适应目前建筑发展需求，成为暖通设计与施工重要技术手段。
1工程概况
某建筑工程总建筑面积约5.5万m2，其功能以学校、办公及住宿等为主，共6层，其中地上5层，设1层地下室。总建筑高度为24。暖通设计及施工是本工程实施难点之一，现围绕本工程，对其暖通设计及施工中对BIM的具体应用进行如下深入探析。
2暖通设计
2.1负荷计算
借助DeST软件对建筑负荷进行计算，结果为：（1）礼堂和餐厅的供冷设计负荷为560kW，教学楼供冷设计负荷为1250kW；（2）礼堂和餐厅的供热设计负荷为522kW，教学楼供热设计负荷为1481kW，宿舍的供热设计负荷为287kW，厨房通风负荷为560kW；（3）浴室和餐厅的热水供应设计负荷为142.6kW。
2.2冷、热源
（1）建筑礼堂、门厅及餐厅
将地源热泵作为以上部分的冷、热源。冷、热源机房设于建筑地下室，机房中设2台机组，每台的额定制冷和制热量分别为289kW、288kW。在制冷工况中，冷水供水温度7℃，回水温度12℃；在制热工况中，热水供水温度45℃，回水温度40℃。在地埋管上设置U形换热孔，共144个，相邻两孔之间的距离为5m，深120m。该系统累计供冷和供热量分别为132485kW?h/年、133612kW?h/年，冷热基本保持平衡，系统原理如图1所示。
图1 系统原理示意图
图1中，1表示基于地源热泵的建筑冷水机组；2表示设置在地源侧的循环泵机；3表示冷水及热水的循环泵机；4表示热水的循环泵机；5表示用于厨房补风及热水加热的循环泵机；6表示用于厨房补风加热的换热装置；7表示用于热水供应的换热装置；8表示变频装置。
（2）建筑教室、办公区及住宿区
冬季供暖的热水统一由锅炉房负责提供，供水温度95℃，回水温度70℃，采用换热器进行换热能实现二次热水供应，这种情况下的供水温度85℃，回水温度60℃；夏季供冷，采用空调系统负责冷负荷的供应。此外，为充分利用太阳能，在住宿区集中设置太阳能集热装置。
2.3供暖方案
（1）教室、办公区及会议厅采用多联机空调与散热器相结合的形式供暖。
（2）住宿区采用散热器进行供暖，并为分体空调的安装设置预留一定空间。
（3）礼堂采用固定风量的空调系统供暖。
（4）室内活动区采用散热器进行供暖。
（5）门厅采用固定风量的空调系统供暖。
（6）食堂采用风机、循环风与新风系统相结合的形式供暖。
3BIM应用
3.1相关软件选择
对二维设计人员而言，由于他们对CAD平台十分熟悉，所以可使用将CAD平台作为基础的BIM软件，即MagiCAD[1]。这是基于CAD与Revit平台进行开发产生的，可面向多个专业领域，包括设计专业与工程专业。
3.2工作范围确定
对建筑的标准层、管道较为集中的区域及餐厅采用BIM技术，主要涉及以下内容：空调的风、水系统；散热装置；地源热泵系统与换热站。
3.3内容与成果
（1）针对不同的专业建立相应的BIM模型，包括设计建模和管线综合等。
（2）使设计实现三维可视化，并建设参数设计模型，生成管线碰撞报告。
3.4具体应用
3.4.1表达方式
对二维设计而言，它将线作为主体，通过对线进行的叠加与组合，于二维的投影图当中对设备及管道的轮廓和阀门所在位置进行表达，同时采用文字的方式对高度关系和尺寸予以表示。而BIM将产品作为主体，通过对产品或管道相应模型的选择，于三维模型当中对设备及管道相关信息予以显示[2]。
3.4.2绘制方法
在以往的二维设计中，主要通过线之间的组合来表达管线和设备之间的投影关系，同时辅以必要的文字或数字，以此表征位置和连接情况。而对BIM而言，它的一项主要工作为保证产品和管道间形成良好连接，从点到面，使暖通系统形成完成体系[3]。
3.4.3制图效率
如前所述，无论是表达还是绘制，二维设计都采用线进行平面投影关系的表达，顶多辅以必要的文字注释及标准图集，有较高的抽象度，且能从表达中获取的信息量十分有限。但因为现在的二维设计软件得到普及，所以制图效率并不低。而BIM通过实体组成来进行表达与绘制，在绘制时需要向系统中输入所有信息，只有这样才能得到满足人员要求的整体模型，结果直观且形象[4]。然而，因输入信息是一项复杂的工作，同时其软件与二维相比不容易操作，所以制图效率相对较低。
3.4.4专业协作
在二维设计过程中，专业之间的协作主要采用平面或剖面图完成，对设计人员而言，应具备其它专业相关知识，只有这样才能了解其它专业构件对应的位置及形状，从而找出可能存在的影响与冲突。如果设计人员缺乏相关经验，或建筑整体较为复杂，则采用这种方式很难达到预期的效果。而在BIM设计与施工中，采用三维模型来完成专业协作，每个专业的构件都能在模型中得以显示，极大的降低了出错率[5]。另外，通过对统一数据平台的建立，还能实现数据的共享，使专业之间的沟通更加顺畅，满足专业协作预期目标。
3.4.5管线综合
在二维设计中，管线的综合需要采用特定位置的剖面图才能表现，需要额外绘制大量图纸，使工作量增加。而BIM设计与施工，管线综合实际上是专业协作后的主要成果，每个区域分布的管线均可以在模型中得以显示，无论是交叉还是碰撞都能一眼看出，无需额外绘制模型或模型，选择模型中的剖面，即可看出是否存在管线碰撞等问题。
3.4.6设计成果
二维设计完成后的成果一般需要由专业人士进行解读，其它专业的人员可能无法理解内容。而BIM设计完成后得出的成果包含了不同专业的内容，是一个集合有多专业信息的整体模型，仅需将这一模型打开，即可看出管道及设备在完成安装后所处位置及形态，使各专业人员做到各取所需，按部就班完成后续工作。
4结束语
综上所述，BIM是一项具备信息化与可视化等独特优势的新技术，它的应用能有效提高设计完成度，并为后续施工奠定良好基础，起到提高施工效率、避免浪费和降低成本等作用。暖通空调的设计与施工仅仅是BIM技术实际应用的其中一个方面，当BIM模型具有的精准度满足要求时，与其它运维软件相结合，还能在建筑的运营过程中实时提供各类机电系统及设备实际工作状态，进而为节能高效提供可靠支撑。在BIM技术的支持下，能将工程设计、建设施工与运维充分结合到一起，实现提高建筑效益与寿命的根本目标。
参考文献
[1]郭峰.暖通工程技术在现代化生活中的应用解析[J].绿色环保建材，2019（01）：220.
[2]范洪波.BIM技术在暖通工程设计中的应用分析[J].建筑技术开发，2018，45（03）：1-2.
[3]朱瀚辰.探析BIM技术在市政建筑暖通工程设计中的应用[J].建材与装饰，2017（21）：106.
[4]齐俊峰，张瑶.BIM技术在暖通工程设计中的应用及研究[J].住宅与房地产，2017（15）：288.
[5]李璟璐.节能技术在暖通工程领域中得到的较为有效的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2017（05）：278.
论文作者:李继领
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年5期
论文发表时间:2019/7/9
标签：暖通论文; 模型论文; 专业论文; 建筑论文; 负荷论文; 管线论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2019年5期论文;