[分享]结合工程实例探讨BIM在暖通设计应用中易出现的问题和解决方法

发表于2016-10-19     2539人浏览     5人跟帖     总热度:458  

本文是一篇学术论文
[摘要] 在暖通空调设计中,引入BIM技术并充分发挥其优势,能对设计质量与效率带来很大的提升,但在这过程中由于一些主客观原因,会产生许多问题。笔者结合实际工程针对BIM在暖通空调设计中出现的问题以及相应解决方法做一些探讨。

[关键词] BIM技术;暖通空调设计;问题;解决方法

0 引言
暖通空调专业属于设备专业,虽不比建筑专业的主导地位,但对室内环境舒适度起决定作用,并直接影响着建筑能耗。据统计,暖通空调产生的能耗占建筑总能耗比例的50%。因此如何优化暖通空调设计方案,让使用者获得更舒适的建筑环境成为设计人员关注的重点。伴随着科技的发展,BIM技术应运而生,BIM技术在暖通空调设计中取得了良好的使用效果。但是,由于BIM技术作为一门新兴技术和设计者本身局限性等原因,在暖通空调设计中出现了许多问题,本文就是针对这些问题予以探讨。

1 BIM技术的价值
美国国家BIM标准对BIM(Building Information Modeling)的定义是建设项目兼具物理特性与功能特性的数字化模型,是可供建设项目从最初理念设计开始直至整个生命周期做出任何决策使用的可靠共享信息资源,是基于公共标准化协同作业的共享数字化模型。BIM技术摒弃了传统CAD二维设计的方式,在建筑行业实行三维建模(Revit等软件),4D计划及动态模拟(Navisworks等软件),直至5D造价管理(Innovaya)等设计和管理模式。对于暖通空调设计而言,不仅大量的设备管线需要进行优化设计,与此同时在设计过程中许多信息都涉及其他专业,例如,建筑专业的洞口位置及大小,结构专业的设备荷载,电气专业的电功率等等。这说明各个专业的可视化、协同化、集成化非常重要,BIM技术恰好为这种可视化、协同化、集成化设计提供了一个良好的操作平台。除此之外,基于BIM技术(Revit软件)建立的建筑模型,不仅更直观,计算能耗更精准,而且,在进行绿色建筑的室外通风、日照分析、采光分析等时,还可实现一模多算,直接提升整个工程设计的质量与品位。

2 BIM在暖通空调设计中实例探索
笔者有幸参与了医大一院新建医技病房楼项目,该项目总建筑面积123100m2,建筑高度69.15m,地上南楼11层,北楼15层,裙房5层,地下三层,功能包括医技、病房、手术部等。除了建筑设计中需引进复杂功能及流线等合理布置外,机电专业包含诸如通风、空调、消防、蒸汽、喷淋、强弱电、医用气体等管道系统设计。如此庞大的工程信息量,给图纸的深化与整合,各专业合理管道布局带来很大的难度。如果运用BIM技术,在同一平台内协调工作,将会对最终管道系统的优化整合,资源合理配置产生良好的效果。同时,通过三维视图直观指导施工,对于整个项目的全过程管理的难度也将大大降低。
医大一院项目采用Revit2016软件建模。在模型基础上,各专业于同一平台进行专业间综合管道系统绘制。导出后于Navisworks软件中进行管线碰撞检查与分析,并根据分析报告在Revit中进行管线的修改与优化,从而提高设计质量。利用BIM技术(Revit软件)建模,呈现以下几个主要特点。

2.1 可视化,多角度信息体现
采用BIM技术针对暖通空调专业的设备、管道等信息进行三维建模的最主要特点就是可视化,非常形象且直观地看出具体管道和设备间相对位置关系,包括其他各设备专业管道位置。以医院地下二层设备用房为例:
图1、图2显示的三维模型清晰明了。不仅如此,利用BIM技术还可以提取平面中任意部位剖面信息;根据实际需要选择“真实”、“着色”、“线框”等多种模式从而使模型拥有更好的呈现效果。

结合工程实例探讨BIM在暖通设计应用中易出现的问题和解决方法_6
图1

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2.2 信息化建模
BIM技术另一个特点是模型的参数化。以往CAD均基于平面几何坐标进行绘图,图形特性主要体现在规格、图层等这些基本方面,即便有高度等参数的描绘,在平面图中除了文字叙述外也无法直观呈现。而BIM技术不局限于此。就风管系统举例,除在三维视图中能直观呈现风管的位置、规格特性外,其所在系统,包括所处防护阶段(平时或者战时),被划分系统等均可在“特性”中一一呈现。就本项目而言,由于风系统的划分非常复杂,包含送排风,防排烟,新风、空调系统、平时或防护通风等,所有的系统均可在特性中详细区分,在模型特性呈现方面较CAD具有更大的优势(如图3)。

结合工程实例探讨BIM在暖通设计应用中易出现的问题和解决方法_8
图2

2.3 协调性
BIM技术具备协调性的特点使得技术本身在大型公共建筑中的优势尤为明显。就设计方来讲,从初期各专业的综合定案到后期管线碰撞检查乃至最终变更,都需要各专业组织在一起协商。这个过程不仅浪费时间,而且常出现表达不清晰,信息传递丢失和被误解等问题。BIM技术就是将各个专业的信息全部整合在一个模型中,方便各专业对各种信息的及时提取,从而极大地提高了工作效率,缩短整个项目的周期。

2.4 分析优化
本项目BIM应用的重点就在于管线碰撞的分析与优化,通过利用Navisworks软件进行碰撞检查,可以更好地发现和解决问题。图4、图5所示是项目设计过程中出现管线碰撞并对其调整后的结果。

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图3

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图4

3 BIM在暖通空调设计中存在的问题及解决方法
利用BIM技术实现管线的优化一般包括:三维建模→管线碰撞检测→碰撞报告→反馈设计人员→修改图纸这几个步骤。理论上讲这个过程最终是为了实现提高工作效率,减少现场管线碰撞和返工的现象,从而达到节约成本的目的。但实际过程中还是会遇到许多问题。

3.1 族库问题
因为暖通专业在本项目中有很大的设备信息量,设备与构件的表达需要借助Revit中“族”的概念。在使用Revit软件建模过程中发现,软件自带族库只体现基本设备,例如风盘、风口等,本项目中新风换气机组、大型分集水器等设备的族没有体现,这就需要设计者后期进行完善,从而无形中增加了繁琐的工作量。与此同时,由于族库不完善,会导致新建设备族库的表达深度没有统一标准。笔者认为解决族库不完善问题可从三方面考虑,(1)注重积累,将已建的族进行归纳分类,为后续设计工作打下良好基础;(2)积极与相关软件商家沟通,促使其对族库进行完善,从软件自身解决;(3)可根据实际需要及施工图绘制习惯,制定企业自身的标准,规范设备族表达深度。

3.2 一致性问题
医大一院项目中利用Revit与Naviswork软件主要进行管线碰撞与分析。这部分的前提是基于CAD图纸已经绘制完整或主要干线绘制完整无误。但由于绘图工期紧张的原因,Revit进行管线碰撞优化分析后的结果无法及时反馈到出图前的CAD图纸中去,无法与最终版本的CAD图纸保持一致。因施工方使用的是CAD图纸,若要减少施工过程中的返工废料现象,设计院必然要出图纸变更,从而增加了无谓的工作量。想要切实解决一致性问题,除了合理安排CAD和三维绘图两者各自的工期外,还需从源头把关,将优化后的三维模型及时反馈到二维图纸中,进行CAD的二次深化设计,从而提高出图质量。当然,如能一次性用BIM完成三维设计是最理想的状态。

3.3 软硬件问题
相较传统CAD软件,Revit软件对电脑的配置要求更高。不仅如此,BIM软件“易学难精”的特点,需要设计者投入更多的时间与精力进行研究与学习,这就需要设计院人力、物力和财力的支持。后期协同方面,如果想要以BIM技术做指导,除了施工图纸精细化设计外,还需借助一些软件(比如利用Pdf、3D Pdf、Design Review等)。相信随着软件不断的完善和使用方不断的努力,相关问题都将迎刃而解。

3.4 人员自身问题
之前设计人员主要在二维界面中绘制施工图,使用BIM技术绘制施工图则需要在三维中建模。就医大一院项目而言,不仅设备、管线复杂,系统种类繁多,而且,从二维过度到三维,绘图、思维方式需要很大的转变。这都为BIM建模以及后期管线碰撞分析带来一定难度。想要避免主观因素产生的不利影响,唯有加强锻炼,熟练应用相关的软件,培养三维绘图、视图习惯,才能达到提高绘图效率的目的。
BIM技术逐步进入中国建筑市场,在一些大型项目中也已有很多应用先例,但将其中的应用软件作为基础绘图软件去普及尚需时日,这个过程需要相关方的共同努力。如设计者本身突破思维定式,提高自身应用能力;设计单位人力、物力、财力的投入;相关软件商家提供一个相对完善成熟的软件平台;政府、业主、施工队各方的协调配合;各方从根本上认识到BIM技术对于整个建筑行业带来的益处,加大投入力度、扩展研究深度;建立健全BIM应用体系,加快国家、行业的规范与标准的制定,为BIM技术的应用制定一个统一的标准和保障等等。

4 结论
尽管BIM技术在国内建筑行业的应用与推广过程中仍存在许多问题,但由于其无可替代的优越性,使其作为未来建筑行业主流发展趋势已然不言而喻。我们有理由相信,随着BIM技术的不断完善与成熟,BIM技术一定能在整个建筑行业掀起一场革命性的巨变。


参考文献
宗黎娜 论述BIM技术在暖通空调设计中的应用[J].筑工程技术与设计,2015,(05):424

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vincent92

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