BIM 技术在暖通工程设计、施工中的应用及研究

引言：现如今，我国正在不断扩大城市建筑规模，建筑工程不同施工阶段所涉及的任务繁多，如果依然在建筑施工中使用传统信息技术，将难以满足现代建筑技术的发展需求。所以，创新和改进相关技术是必由之路。当下，在建筑领域当中开始广泛普及和应用BIM技术，如何在暖通工程设计与施工中使用BIM技术，是需要重点研究的问题。1.在暖通工程设计与施工中应用BIM技术的优势1.1更加直观可视在建设大型公共建筑时需要配备较多的设备，这就导致需要连接复杂的管路，这无疑会增加施工设计人员的工作难度。此时，工作人员可以利用BIM技术搭建可视化操作平台，展示建筑内部结构，可以在施工设计人员面前呈现出建筑设备的运行状态以及维修状态，更加直观地展现出设备相关信息，方便施工设计人员更加详细地了解项目细节，以确保设计人员设计出更加真实、可靠的施工方案。1.2优化模拟过程应用BIM技术不仅可以搭建可视化操作平台，同时，还可以对模拟过程进行优化。施工单位可以借助BIM技术模拟设计部位和节点构造，通过模拟建筑内部的结构，对检测方法和孔洞的预留位置是否正确进行检测，可以使施工质量有明显提升，以免因操作失误而增加额外的经济损失。此外，利用BIM技术的模拟功能不仅可以对施工状况和施工结果进行模拟，同时也可以搭建共享平台，方便业主和施工方了解施工内容，在此基础上完成协同作业，从而更加科学、高效地进行建筑施工，有效降低误差的出现概率，对安全隐患进行规避，使施工质量得到有效保障。1.3保证系统的可靠性，设计精准确的计划利用BIM技术还可以对工程量进行统计。通过使用BIM技术可以与设计图纸相结合，从而对工程施工量进行精准计算，方便工作人员结合计算结果对建筑材料的使用量进行判断，工作人员不仅可以以此为参考进行工程施工管理，而且还能对施工成本加以控制，以免因为施工材料的采购过多或过少而影响施工，这是传统CAD技术所不具备的优势。虽然利用CAD技术也可对工作量进行统计，但是却难以精细化处理大量数据，所以，并不能获得精准、可靠的结果，因此，BIM技术逐渐取代了CAD技术在暖通工程设计与施工中的应用。2.传统暖通工程设计与施工中存在的问题2.1忽视了施工图纸和行业规范在建筑施工过程中需要将施工图纸作为重要参考对象，工作人员依靠国家行业质量标准编制和设计施工图纸，这是保证施工质量的关键，所以，图纸设计与工程整体质量有直接联系。然而在具体施工时，由于管理者不能透彻理解施工图纸，没有全面认识图纸中所提出的建设要求，在开展相关工作时仅凭经验，如此必然会影响工程整体质量。2.2各参与单位缺乏协调性暖通工程较为特殊，在实际施工时所涉及的专业众多，另外，还需要设计、监理等各部门配合起来。在进行暖通工程设计施工时，要求参与的各方都能够紧密合作，一旦某一方出现失误，那必然会影响顺利施工，导致施工成本的增加，甚至会对建筑整体结构产生不利影响。尤其是在设计大型设备安装孔时，如果预埋工作不到位，那么就会加大后续工作难度。2.3暖通空调管线设置不合理一般情况下，需要在建设完建筑的主体结构之后再进行暖通施工作业，但是，施工人员需要同步建设建筑结构和暖通工程的预埋孔。然而，在进行建筑项目管理工作期间，依然存在暖通管线设计不合理的问题，导致施工单位在后期需要进行二次施工，并重新布置洞口位置。此外，部分施工人员在开始施工之前，未能对施工组织进行仔细阅读，导致管线设置与实际情况不相符，也会影响后续安装工作的顺利推进[1]。3.BIM技术在暖通工程设计施工中的应用现如今，我国在建筑行业已开始广泛使用BIM技术，并对其进行深入挖掘和研究。通过在暖通工程设计施工中使用BIM技术，可以借助现代化信息技术高效传输和共享暖通工程建设信息，并切实提高暖通工程的信息化水准。要想根据人们的实际需求调节室内温度，就必须提供的暖通工程设计的人性化和信息化水准，而且要灵活施工，并结合实际情况适当调整设计方案，所以，BIM技术的应用至关重要。3.1在方案辅助设计中应用BIM技术技术人员可以在方案辅助设计中使用BIM技术，可以设计出更具科学性的施工方案。在对方案进行设计时，设计人员可以立足于设计方案，并通过引进BIM技术进行仿真建模，向全体工作人员展示施工方案。在经过多次对比之后，可以对不同方案的可行性进行分析，此外，还需要对建筑气候条件以及施工当地的周边环境因素进行综合考虑，以此为依据对方案进行选择，以确保选择出更加科学、合理的设计方案。3.2在虚拟施工中应用BIM技术在进行暖通项目虚拟施工时使用BIM技术，可以对后续的具体施工情况进行详细分析，从而对各种不利因素进行有效排除。通过应用BIM技术可以优化碰撞检测，方便工作人员对在进行暖通项目施工时各管道的应用情况有所了解，并对是否能够在后续施工时有效落实进行考虑。另外，BIM技术的应用方便工作人员及时调整配置不合理的管道，还能对细节问题进行分析，以便于及时排查各类潜在风险，使施工质量有明显提升。3.3在施工管理中应用BIM技术BIM技术也可以应用于施工安装过程中，为工程施工提供支撑力，并为管理工作的开展给予一定的辅助，以确保更加精准、全面地进行工程安装，更加规范性地开展管理工作。比如，可以利用BIM技术所具有的可视化优势进行技术交底，方便对施工安装作业进行科学、合理的安排，并且能够直接展示出复杂的施工细节。此外，也可以借助BIM技术，严格把控暖通工程施工管理工作的开展，对工程量进行精确计算，并有效管理构件的使用，从而有效排除不合理的施工操作。3.4暖通空调中的风机盘管机组由电机、盘管和风机等设备构成的风机盘管机组是空调的末端设备，其运行原理如图1，这是维持空调系统正常运行的关键。在设计暖通空调系统过程中，风机盘管可以对室内空气环境进行调整，可以满足人体舒适度要求，从而对人体舒适程度加以改善。借助风机盘管能够排出空气中的有害气体，以及需要散发出的热量和湿度，从而对室内环境进行改善。另外，在对风机盘管机组进行安装时，需要对最高和最低进水温度进行合理设置，并远离具有腐蚀性气体的部位，以免腐蚀设备。不仅如此，因为不同建筑物有不同的气密性，所以需要使用不同的方法进行空调系统设计，在对风机盘管进行安装时，需要以空调系统的总体要求为依据，对风机盘管的整体结构和安装长度进行适当调整[2]。图1风机盘管机组运行原理3.5管线综合设计在设计暖通空调系统时，最关键的一步就是管线设计，如果不能保证管线设计效果，那么在应用设计方案进行施工时，就需要通过进行整体系统建设，梳理各类管线，以改善整体效果。而通过运用BIM技术设计管线，能够保证设计的科学性和合理性，以确保可以在按照设计方案进行施工之后，稳定运行管线系统，同时，还能以三维模式直接展现出建筑过程，从而更加合理地布置管线。3.6在图纸绘制中应用BIM技术在设计暖通空调系统时，最基础的工作内容就是绘制图纸，在对图纸进行绘制时，要求设计人员将暖通空调的水泵和机组运行图纸绘制出来。所以，设计人员可以在应用BIM技术的基础上，借助其所具备的数据库功能对所需使用的部件参数和性能进行查询，以确保选择匹配的空调部件进行设计，使绘图工作效率有大幅度提升。另外，在绘制图纸时，设计人员也可以借助BIM技术模拟模型，根据不同的暖通空调系统设计要求选择使用不同的模型，并在此基础上调整设计图纸，从而保证设计出更加科学、标准的图纸。对于空调设计审核人员而言，也可以借用BIM技术对不同模型进行观察，以便于对设计缺陷问题进行排查，尽可能地减少图纸修改次数，能快速完成暖通空调系统安装。3.7强化冷热源设计暖通空调的应用主要是为对室内温度进行调整，所以，在设计暖通空调系统时，必须要对环境和天气因素进行综合考虑，如此才能够保证更加科学、合理地设计暖通空调系统，也可使冷热源收集工作更加顺利地完成。现如今，在建设建筑工程时，受到建筑结构和设计特殊性的影响，要求设计人员对各类建筑的不同需求进行综合考量，为了满足具有针对性的设计需求，BIM技术的应用至关重要。3.8加强负荷计算在对建设项目进行计算时，出现频率最高的一个问题就是设计偏差，如果在进行建设计算时出现负荷计算使用情况，将会引发冷热负荷问题，所以，必须要保证负荷处理的科学性。技术人员在进行建设计算工作时，可以引进BIM技术，能满足综合建设需求，同时，通过合理运用BIM技术，也可以切实提高计算结果的准确率，以免出现计算失误，大幅度提升计算效率，以保证后续正常进行暖通空调系统设计和施工[3]。3.9在暖通工程施工过程中应用BIM技术在进行暖通工程施工时，可以在以下几个方面应用BIM技术。第一，三维渲染工程设计。在建设暖通工程时，建设单位可以通过使用BIM模型布置施工现场，并模拟各施工环节，从而方便工作人员改进施工方案。同时，建筑单位也可以借助信息模型所具备的二次渲染功能，将立体形象呈现给业主。第二，计算工程材料。在进行工程建筑施工过程中，最关键的就是建筑材料，它与工程质量有直接联系，而且也会直接影响工程造价。通过使用BIM技术，可以科学地计算和分析工程材料的使用情况，并借助BIM信息模型对构件级别进行细化，精确统计各管材的使用尺寸和使用规格，更加准确地计算工程造价。不仅如此，还可以利用BIM技术将所需要的资料提供给施工单位，方便相关工作人员以此为参考进行成本控制。最后，对施工过程进行模拟。通过有效整合施工资料和BIM模型，能够顺利完成施工管理工作，方便施工人员监控施工现场，并对施工计划和施工进度进行及时调整，可使施工效率明显提升。另外，还能够借助此技术分析施工过程中出现的问题，并结合问题产生原因制定处理方案，降低事故发生概率。3.10利用BIM技术构建设计与施工协作平台在构建暖通空调系统设计与施工协同工作平台时运用BIM技术，可以更加直观地展现出设计人员和施工人员的工作对接情况，有效衔接设计阶段和施工阶段的模块构件，以免出现在具体施工时不能有效落实设计方案的情况，也可以避免在实际施工阶段变更设计方案。另外，借助BIM协同工作平台，能够向施工阶段更加完整地传达构件设计信息，有效融合建筑工艺和设计要素，并促使设计人员深化了解设计图纸。不仅如此，还可以借助协同工作平台优化分析虚拟空间，并对施工现场各机械设备的放置位置进行明确划分，以确保能够精准验证模块分解的是否科学、合理[4]。4.应用于暖通工程系统设计施工中的BIM技术4.1数据库技术将BIM技术引进到暖通空调专业当中，在经过长时间的研发之后，会统一向数据库中存储与本专业有关的所有数据，有效集成信息。尽管在应用软件类型不同的情况下，会对数据库结构提出不同的需求，但是，在暖通空调系统中应用BIM技术，可以共享所有的数据库信息，所以，要求在综合考虑三点要求的情况下进行数据库建立。第一，需要将BIM模型中全部信息都存储于数据库当中。不仅包含模型设计信息，同时还有施工信息以及后续的运行管理信息等等，以便于后期能够通过从数据库中提取信息进行施工。第二，还需要建筑物数据库存储与本次项目有关的信息模型。由于当前主要以文件为单位存储信息，所以在BIM环境下难以对信息进行存储和读取，而且也不利于进行信息共享，所以，在借助数据库对项目对应模型进行存储的情况下，可以使这一问题得到有效处理。第三，必须严格按照相关标准设置数据库的存储形式，如果不能统一存储标准和数据存储形式，那么将会在传输文件时出现差错。以暖通工程系统中的风管系统为例，通过设计软件读取风管和其他附件的基本信息，并向数据库中存储，然后再借助分析软件对存储的数据进行读取，可以分析风管系统的阻力以及送风效果。此外，也可以直接将读取的信息传递给模型，能够综合布设施工管线，指导技术人员确认阀门的具体安装位置。由此可见，合理运用数据库技术能够快速传递工程信息，以此支撑在暖通空调系统设计与施工中BIM技术的应用[5]。4.2综合数据平台在实际进行建筑施工时广泛使用综合数据平台，能够实现模型和信息的共享交互，使实际工作效率有大幅度提升。综合数据平台主要发挥转换接口作用，方便不同类型的软件进行数据传输，而且方便不同参与方与自身情况相结合进行自主开发，因为，可以在进行暖通空调系统设计施工的全部阶段应用综合数据平台。所以，需要以不同施工阶段为依托，对模型和信息存储标准进行设置，明确规定信息和模型在不同阶段的传递标准。另外，技术人员可以通过云平台和互联网技术，对综合数据平台的硬件问题进行解决，并由各部门对软件部分进行自主开发定制。4.3三维扫描技术三维扫描技术综合了光机电与计算机的优势，能够动态化扫描物体的空间外形和内部结构，从而对物体表面空间坐标进行确认，如此能够有效转化实物信息，确保所转化的信号能够被计算机识别并处理。在利用这项技术进行测量时不需要接触实物，效率极高，而且在精度上有极高的优势。同时，使用三维扫描技术所获取的结果可以直接对接不同的软件，为后续各项技术的应用创造条件。在进行暖通空调系统设计与施工时，可以在后续项目改造和验收施工成果阶段使用三维扫描技术。在进行项目改造时，需要将管线布置作为关注重点，要求工作人员在对实际情况进行分析的基础上，判断管道的保留和利用情况，并布置新管线。如果需要由人工完成此项工作，不仅会加大工作人员的工作压力，而且难以提高效率，并且难以保证结果的准确性。而利用