BIM技術(shù)在暖通系統(tǒng)中的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上BIM技術(shù)在暖通系統(tǒng)中的設(shè)計摘 要：本文介紹了BIM技術(shù)的特點和優(yōu)越性，以鐵路站房BIM應(yīng)用為例分析了BIM模型的可視化和信息化，結(jié)合BIM技術(shù)和現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程的特點，提出在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中利用BIM技術(shù)，指出了基于BIM平臺下的暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計可行性和優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：BIM 暖通空調(diào) 優(yōu)化設(shè)計 專業(yè)協(xié)作1 引言自1975年美國喬治亞理工大學(xué)的Charles Eastman教授創(chuàng)建了BIM理念至今，BIM技術(shù)的研究經(jīng)歷了萌芽階段到現(xiàn)在的發(fā)展應(yīng)用階段。BIM指的是建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成

2、了建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。BIM是一種技術(shù)、一種方法、一種過程，BIM把建筑行業(yè)業(yè)務(wù)流程和表達建筑物本身的信息更好地集成起來，從而提高整個建筑設(shè)計行業(yè)的效率。BIM技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的興起，將是設(shè)計行業(yè)的“第三次工業(yè)革命”，國內(nèi)先進的建筑設(shè)計團隊紛紛成立了BIM技術(shù)小組，四大鐵路設(shè)計院也成立了BIM設(shè)計聯(lián)盟，這將會促進BIM技術(shù)在全國范圍內(nèi)迅速推廣應(yīng)用。2 BIM技術(shù)的特點現(xiàn)階段基于BIM平臺的設(shè)計軟件很多，其中廣為普及應(yīng)用的有Revit、MagiCAD軟件。2.1 改變傳統(tǒng)設(shè)計畫圖思維模式傳統(tǒng)的設(shè)計畫圖是在CAD二維空間繪圖，主要是通過線的平面界定管線、設(shè)備、閥門附件的輪廓、尺寸

3、大小和位置，并輔助文字描述，才能完整地表現(xiàn)設(shè)計師的設(shè)計意圖。BIM定義為建筑信息模型，在設(shè)計過程中凸顯了“信息”這一重要因素，BIM平臺下暖通空調(diào)設(shè)計中的主要元素是包含了大量管線、設(shè)備、閥門附件等暖通構(gòu)件信息的族。族是一個包含通用屬性(稱為參數(shù))集和相關(guān)圖形表示的圖元組。BIM平臺下暖通空調(diào)系統(tǒng)繪圖設(shè)計是使用各設(shè)備、構(gòu)件等的族來“安裝”到相應(yīng)部位的過程。2.2 智能化設(shè)計，三維可視模式工作借助Revit、MagiCAD等軟件，對采暖、通風、空調(diào)系統(tǒng)進行真實管線建模，可以實現(xiàn)智能、直觀的設(shè)計流程。不僅可以隨時處理本專業(yè)各管線、設(shè)備間的相對關(guān)系，還可以從整座建筑物的角度來處理信息，將相關(guān)專業(yè)的模型

4、關(guān)聯(lián)起來，優(yōu)化暖通空調(diào)設(shè)備及管道系統(tǒng)的設(shè)計，更好地進行建筑性能分析，充分發(fā)揮BIM的競爭優(yōu)勢。設(shè)計過程中所有組件都是通過族來實現(xiàn)，可以獲得同步的建筑信息模型的設(shè)計反饋，輕松掌握設(shè)計內(nèi)容的進度和工程量統(tǒng)計、造價分析。2.3 提高各專業(yè)的設(shè)計一致性，準確反映設(shè)計思路BIM技術(shù)設(shè)計過程各專業(yè)的協(xié)作是通過建筑信息模型共享鏈接進行的，通過實時的可視化功能，能夠最大限度地減少設(shè)備專業(yè)之間，設(shè)備專業(yè)與土建專業(yè)之間的協(xié)作。任何一個專業(yè)模型發(fā)生變更，相關(guān)專業(yè)的設(shè)計文檔需同步更新相關(guān)內(nèi)容。使用BIM技術(shù)避免了常規(guī)二維設(shè)計過程中因上游專業(yè)的變更不能及時反饋到下游專業(yè)，而產(chǎn)生各專業(yè)間圖紙不能相對應(yīng)的問題。BIM技術(shù)成

5、果是通過三維建筑信息模型來表現(xiàn)的，各專業(yè)的設(shè)計成果可視化的表現(xiàn)，能改善設(shè)計師與業(yè)主的溝通并幫助及時做出決策。2.4 提升圖紙質(zhì)量，縮短施工周期隨著工程項目變得越來越復(fù)雜，確保機電、設(shè)備專業(yè)與土建專業(yè)在設(shè)計和設(shè)計變更過程中的清晰、順暢的溝通至關(guān)重要。同時設(shè)計師可以通過所創(chuàng)建的逼真建筑信息模型與業(yè)主及時溝通，盡早發(fā)現(xiàn)錯誤，避免讓錯誤進入現(xiàn)場，造成代價高昂的現(xiàn)場設(shè)計返工，同時還可大幅度縮短建筑設(shè)備及管道系統(tǒng)的施工周期。在BIM平臺下，暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計通過3D可視化環(huán)境分區(qū)，分部位確定各種管路管線的標高和走向，成功解決碰撞問題，最后可直接利用BIM導(dǎo)出施工圖，提高了圖紙質(zhì)量。BIM模型與實際施工安裝效

6、果對比見圖1。BIM模型 實際施工安裝圖1 BIM模型與實際施工安裝效果對比3 BIM平臺下的暖通空調(diào)設(shè)計因筆者為BIM技術(shù)初學(xué)階段，現(xiàn)以學(xué)習階段蘭州至合作鐵路線上的夏河車站站房為例，說明BIM技術(shù)的顯著特點。設(shè)計內(nèi)容包括通風系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)(室內(nèi)給排水、消防在鐵路設(shè)計院屬暖通專業(yè)設(shè)計內(nèi)容)，均為暖通空調(diào)專業(yè)最常用的系統(tǒng)。設(shè)計過程中選用Revit軟件進行BIM建模，BIM設(shè)計重要的一個環(huán)節(jié)就是選擇帶有正確的，工程中所需要的各設(shè)備、管線、閥門附件等的材質(zhì)、熱工性能屬性的族。通過帶有正確信息的各構(gòu)件的族來搭建暖通空調(diào)系統(tǒng)，在三維建筑信息模型中完美體現(xiàn)暖通設(shè)計師的意圖。Revit

7、軟件設(shè)計過程中可以很自由地在二維、三維視圖間轉(zhuǎn)換，通過即時的三維視圖、剖面圖可以方便地檢查設(shè)備、管線走向標高和相關(guān)構(gòu)件的相對位置關(guān)系。同時還可以給暖通空調(diào)管道的流體參數(shù)進行設(shè)定，各參數(shù)的設(shè)定可以幫助暖通設(shè)計人員輕松計算各個設(shè)備的參數(shù)及管道中流體參數(shù)，以確定設(shè)備型號及管線尺寸。設(shè)備、管道材質(zhì)賦予信息，在真實顯示狀態(tài)下可以清晰地看到設(shè)計效果。模型均按照真實尺寸建模，傳統(tǒng)表達予以省略的部分(比如管道保溫層等)均得以展現(xiàn)，從而能將一些深層次問題曝露出來，如管道在地溝內(nèi)的排布，風管與土建結(jié)構(gòu)梁、柱的位置關(guān)系等。設(shè)計成果見圖2。 候車大廳通風系統(tǒng)模型 候車大廳采暖、消防系統(tǒng)模型 衛(wèi)生間衛(wèi)生潔具接管模型圖2

8、 暖通空調(diào)系統(tǒng)模型從以上模型結(jié)果可以看出，BIM技術(shù)可視化的設(shè)計效果很直觀，打開模型就能清晰地看到各種設(shè)備、管線間的位置關(guān)系，三維模型可以隨時進行效果檢驗，在設(shè)計前期階段就能很好地確定各系統(tǒng)方案，給暖通空調(diào)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計帶來了前所未有的機遇。4 現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程特點近些年，隨著經(jīng)濟、建筑材料的迅速發(fā)展，大規(guī)模的高級寫字樓、圖書館、商業(yè)樓、綜合體、地下鐵道工程等建筑工程如雨后春筍般涌現(xiàn)。這些工程往往設(shè)計、裝修標準高，均設(shè)置中央空調(diào)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、自動噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、中水熱水系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的設(shè)計包含了大量的暖通空調(diào)設(shè)備和相關(guān)管線，而暖通空調(diào)設(shè)備和管線在機電系統(tǒng)中所占的空間尺

9、寸往往比其它專業(yè)都大，這一現(xiàn)象在大型地下商場、車庫，地鐵地下車站中表現(xiàn)更為明顯。某地鐵站環(huán)空機房管線圖見圖3。 圖3 環(huán)空機房管線圖這些大規(guī)模的建筑都建在城市繁華地段，這些區(qū)域寸土寸金，暖通空調(diào)設(shè)備、管線的布置不合理將會導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜的建筑規(guī)模增加。若要用二維圖形將這些復(fù)雜的管線表現(xiàn)清楚，則需要大量的剖面圖與軸測圖，這樣不但加重了暖通設(shè)計師的工作量，后期施工也需要專業(yè)的技術(shù)人員才能讀懂圖紙并進行指導(dǎo)施工。管線較多的局部空間、制冷機房、換熱站機房、地鐵車站中的環(huán)控機房暖通空調(diào)本專業(yè)的管線就很多，這些地方所布置的設(shè)備往往要納入建筑的自動控制系統(tǒng)，這樣這些部位的管線、設(shè)備就愈顯密集。要把這些設(shè)備管線很

10、直觀、清楚地呈現(xiàn)給相關(guān)專業(yè)人員或施工人員，二維圖形就表現(xiàn)的力不從心了。因此結(jié)合現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程的特點，在暖通空調(diào)工程設(shè)計中采用BIM技術(shù)是非常有必要的。5 暖通空調(diào)設(shè)計中運用BIM技術(shù)應(yīng)注意的問題5.1 出圖效率問題BIM技術(shù)是一門新興的技術(shù)，繪圖模式顛覆了傳統(tǒng)的二維繪圖方式，一定程度上要想熟練地運用BIM，需要花費大量的時間來掌握相關(guān)軟件。從現(xiàn)階段二維出圖到利用BIM直接導(dǎo)出施工圖是設(shè)計行業(yè)的一次“工業(yè)革命”，這就要引導(dǎo)暖通空調(diào)設(shè)計師對BIM技術(shù)有根本的認識，突破表面的只是三維模型的局限，自發(fā)地積極鉆研BIM平臺下的相關(guān)軟解，熟悉界面指令操作，才能掌握并應(yīng)用BIM技術(shù)，從而提高出圖效率。5

11、.2 協(xié)同問題在功能多且復(fù)雜的建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)管線較多，為了避免與相關(guān)專業(yè)的管線發(fā)生碰撞，應(yīng)隨時鏈接相關(guān)專業(yè)設(shè)計模型，從而在設(shè)計過程當中同步對管線進行綜合，隨時發(fā)現(xiàn)碰撞，及早發(fā)現(xiàn)問題。專業(yè)間的溝通和協(xié)調(diào)工作將滲透到建模過程的任一時刻，對模型進行碰撞檢查、大型設(shè)備后期安裝路徑的研究，進而可以優(yōu)化空間布局，優(yōu)化暖通空調(diào)管線排布方案。5.3 構(gòu)件選用問題暖通空調(diào)工程BIM設(shè)計的成果是包含了大量設(shè)備、管道的族來實現(xiàn)的，因此在一開始的設(shè)計中就需要在信息模型中輸入大量的準確的數(shù)據(jù)，以確保所帶大量信息的各構(gòu)件都能“安裝”到合適的位置，提高系統(tǒng)所參與的各項計算的準確程度。因為BIM中暖通空調(diào)設(shè)備、管道、閥

12、門附件(如三通、彎頭)都是以族來實現(xiàn)的，而不是像二維繪圖中那樣可以用線條疊加。5.4 設(shè)計流程問題以往二維設(shè)計中，暖通空調(diào)前期階段工作量小，大量的設(shè)計工作在施工圖階段，而利用BIM技術(shù)后相應(yīng)的要在前期有很好的協(xié)作，在施工圖階段才能很好地發(fā)揮BIM的優(yōu)勢，在復(fù)雜工程中更好地發(fā)揮暖通空調(diào)專業(yè)的主觀能動性，進而提高暖通空調(diào)專業(yè)的出圖質(zhì)量。6 設(shè)計體會BIM技術(shù)可視化的特點使得暖通空調(diào)專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容更加直接明了，能更直觀地展示給協(xié)作專業(yè)與業(yè)主，能很清晰地反映設(shè)計師的設(shè)計意圖。在復(fù)雜工程如鐵路大型站房、軌道交通地下車站等建筑中運用BIM技術(shù)設(shè)計，并進行管線綜合能很好地提高暖通空調(diào)設(shè)計工作完成度，對于暖通空調(diào)工程師而言可以減少配合施工工作量;在施工方面可以提高效率，減少返工、節(jié)約成本。BIM的可視化功能集成多維信息，精確地儲存了暖通空調(diào)工程中的設(shè)備及管線的屬性及空間信息，可以模擬施工組織方案，為后期施工安全管理提供了有力的技術(shù)支持。在精準的BIM模