基于BIM技术的暖通领域的应用研究

候召宁 胡世凯 刘宝新 郭二伟

摘要：本文基于BIM技术的可视化和协同设计方面的优势，叙述了其在实际工程中解决管线碰撞、提高设备运营管理与设备保养和施工管理方面的极大优势，并对BIM技术在国内的发展进行了展望。

关键词：暖通空调；协同设计；建筑节能

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）08-0052-02

一、BIM技术的特点与优势

1.集成性和联动性及参数化设计。BIM技术是数据与图形的结合体，是一个具有“生命”的模型，如果系统中一处进行修改，整个体统都会有所变化，包括建筑中的门、窗、柱、梁、屋面以及建筑的附属设备。而数据则包括几何数据，比如墙的厚度、高度、长度。经济数据，比如建筑材料的费用、构件的费用。附属数据，比如采购材料的时间、厂商、联系人等。BIM模型是一个综合复杂模型，如图1所示，给了人们一个模拟真实世界的三维模型。BIM模型之间的所有图元和模型都是以参数化设计为基础的，所有模型、线、面的建立都是以改变数据坐标为依据，需要修改的地方只需要改变数据库的内容，见图2参数化设计。

2.协调性和一致性。BIM模型里面一切建立在数据之上，一旦三维模型建立之后，每一个项目和模板就建立起来了，可以实现多种模型和数据形式的输送，实现多个场地之间的信息共享。如果施工现场工程项目出现时间或空间上的差异，不必要出现一些误差，可以提高工程项目的效率以及节约工程时间与资源。

3.协同合作。建筑的土建、暖通、水电、结构、材料选购、场地、客户等，BIM技术恰恰把各个参与方紧密联系在了一起。该技术中建筑样板、结构样板、机械样板、项目明细、BIM5D等实现了每个参与者的高效合作，是他们相互交流的平台，使得建筑也完全走向了信息化时代，使得建筑业得到了突飞猛进的发展。

4.可视化。该技术的最大优势之一就是可视化，在建好模型后可以做成真是建筑项目的样子，做成图片的格式，一是方便设计人员对其中的问题进行修改，二是方便客户对建筑进行大致的了解，三是可以通过可视化技术发现建筑中管道线路的不合理之处。同时，发展建筑项目适应某些功能而做的一些预留洞、桩等，避免不必要的返工，节约建筑材料，提高建造效率，以及最大化的使得建筑项目发挥其设计之处原本的功能与用途。

二、BIM在暖通空调领域的应用

（一）暖通领域的难题

1.管线碰撞。随着社会的发展，人们对居住环境提出了更高的要求，在整个建筑大楼中，以往的传统线路如供水、回水、排水管道、消防管道、空调通风、除湿管道、强电线路、弱电线路等变得比以前越来越复杂，他们之间的走向按照一定的先后顺序连接，难免会发生一些管线碰撞的问题。碰撞现象分为软碰撞和硬碰撞，软碰撞即管线本身不碰撞，但是其间距足够小，使得管线本身的功能或质量无法完成，硬碰撞即管线直接交叉，使其不能行使自己的功能。在二维CAD绘图过程中由于只知道两个纬度的联系，难以弄清第三个维度（高度）之间的联系。由于工期问题或者对设计者二维图纸的理解不深刻以及在实际施工工程中施工人员的习惯做法，可能会对建筑项目的建造没有完全按照设计者的思路进行建设，势必造成工程项目质量的降低。

2.设备保养与运营管理。保养问题历来都是工程建设人员容易忽视的问题，随着目前社会的发展，建筑管线数量与种类变得越来越多，其设备检修保养的难度也随之变得越来越大，成本也变得越来越昂贵。建设好的项目不重视保养后期修復，造成项目的寿命减小，使用功能随着时间的增长逐渐丧失，同时设备在转运过程中容易因时间信息差异造成设备的不准确性，造成不必要的损失。在设备安装过程中，众多管线的干扰同时也会影响施工人员的安装进程与效率，严重的可能造成管线安装的错误，使工程返工几率大大增加。

（二）引入BIM技术带来的效果

1.管线碰撞。适当的利用BIM碰撞检测可以优先施工图的质量，可以检测到管线与建筑结构模板的碰撞和管线自身的碰撞，避免项目施工设计过程中管线碰撞问题的发生，在建模完成后直接进行观察相应比较明显的管线（水管、风管、电桥架）碰撞现象，使得设计人员明白自己在设计过程中出现的错误，使得施工人员及时避免实际施工时出现碰撞（见图3），以减少项目成本与返工几率，使得项目中管线的功能得到发挥。技术中可以通过建立相应的碰撞检验报告（如图4），生成的报告中具备了发生碰撞问题的管线名称及详细位置，这样在人居生活水平显著改善带来的建筑管线数量与种类显著提高的现在，可以方面设计施工人员快速查找碰撞目标，及时解决问题，显著提高了工程的效率及质量。发现的管线问题通过管线优化设计，对硬碰撞，如管线与墙直接穿过，必须进行更改，如果发生硬碰撞，如管线之间间距过近，造成另外的管线无法安装等，调整管线位置和方向即可。

2.运营管理。设备信息系统，BIM模型中的设备信息随着工程的进度可以进行实施的更新，在运营阶段，可以建立设备运行维护信息库，对设备的维护保养进行自动控制，管理人员也可以通过模型建立的信息建立在二维码上，每台设备都会贴上相应的二维码信息，上面需要记载设备的生产厂家、生产日期、设备型号、内部构造等基本信息，便于管理人员在数量与种类众多的设备中及时查找设备维修保养信息。

远程质量验收，通过利用该技术建立的项目模型和实际项目之间的结合，可以实现项目与科研设计院所的远程质量验收系统，通过该系统，专家在会议室就能对项目进行验收工作，这极大地提高了工作效率。目前，全国正在由110多件项目进行远程质量验收系统的研究，相信在不远的未来，该技术必将为工程项目的效率做出更大的贡献。

三、BIM在目前推广的难度

（1）成本比较高，成本包括硬件成本和软件成本，技术需要电脑的性能配置比较高，引入的技术授权费昂贵。（2）专业人才稀缺。我国BIM技术方面的人才处于急需状态。（3）CAD更便捷。CAD技术具有绘图难度低、成本低、便捷的特点，BIM技术结合多个学科知识，制作难度也相应的有所提高。（4）试错成本太高。技术在运行中，必然存在技术的失误，而在利用技术的过程中，需要耗资巨大的硬件和软件投入，以及人才的培养和招纳，一旦技术失误，损失重大。

四、总结

随着BIM技术的应用与发展，将来会有更多的工程项目使用该技术，大小工程一体化将会成为发展的必然，未来将会有更多的绿色建筑利用该技术得以建造，最大限度的使建筑节约能源、节约用水、节约材料、保护环境减少污染，使得更多的建筑与自然和谐共生。未来，“3DGIS+BIM+移动互联网+大数据+云服务”必将结合在一起，为我们的生活增添更多便利与舒适，让我们的地球真正成为与人和谐发展的家园。

参考文献：

[1]卢琬玫.BIM技术及其在建筑设计中的应用研究[D].天津大学，2013：9-10.

[2]万晶晶.住宅园区地下管网BIM技术应用研究[D].武汉理工大学，2015：18-21.