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1引言

本論文得到“十二五國家科技支撐計(jì)劃課題:基于建筑信息模型綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用”的支持。近年來，隨著綠色建筑設(shè)計(jì)的逐漸推廣，相關(guān)建筑領(lǐng)域的設(shè)計(jì)軟件開發(fā)也開始適應(yīng)綠色建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的需要，關(guān)注建筑全壽命周期內(nèi)的應(yīng)用，由于綠色建筑設(shè)計(jì)技術(shù)是集合了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的多個(gè)專業(yè)，軟件也由單一專業(yè)設(shè)計(jì)軟件向系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件擴(kuò)展，由施工圖設(shè)計(jì)向包括建筑運(yùn)維在內(nèi)的全壽命周期擴(kuò)展，即使在設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)階段，也由專業(yè)間數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單文件傳遞向?qū)I(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)擴(kuò)展，使用新的技術(shù)使得描述對(duì)象唯一化，對(duì)象數(shù)據(jù)唯一化，數(shù)據(jù)使用達(dá)到最大化。其中關(guān)鍵技術(shù)就是建筑信息模型(BIM)技術(shù)。目前，PKPM系列設(shè)計(jì)軟件正在向新一代基于建筑信息模型技術(shù)的設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品發(fā)展，本文結(jié)合目前暖通空調(diào)新一代設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)，就如何利用建筑信息模型技術(shù)于產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)行探討。

2建筑信息模型技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)軟件開發(fā)中的應(yīng)用

2．1利用建筑信息模型技術(shù)描述專業(yè)對(duì)象暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的對(duì)象主要包括設(shè)備、管道、附件，以往以施工圖設(shè)計(jì)為中心的設(shè)計(jì)建模強(qiáng)調(diào)的是圖面表達(dá)，以符號(hào)為主，不關(guān)心其實(shí)際物理屬性(幾何和性能參數(shù))，所有數(shù)據(jù)都在設(shè)計(jì)者心中，離開設(shè)計(jì)者，許多信息會(huì)變得不完整。而利用建筑信息模型技術(shù)建模的基本要求就是模型中包含對(duì)象的所有信息，包括外觀形狀和性能參數(shù)，這些信息為后續(xù)設(shè)計(jì)分析工作提供條件。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)信息模型的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)暖通專業(yè)對(duì)象不同，確定不同的描述方法。暖通設(shè)備種類多，形狀復(fù)雜，如何比較真實(shí)描述其幾何和專業(yè)參數(shù)是軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。幾何描述是暖通設(shè)備展示的一項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)。難點(diǎn)在于暖通設(shè)備形狀差異太大和種類繁多，設(shè)備幾何描述又是模型三維展示的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)軟件永遠(yuǎn)無法將設(shè)備完全一樣的顯示，也不可能將各種型號(hào)的設(shè)備完全包含在內(nèi)，因此表達(dá)形狀近似需要有一個(gè)度，表達(dá)方法需要開放式表達(dá)，用戶可以擴(kuò)充。如水泵電機(jī)外殼有許多散熱肋片，有許多小螺絲，從視覺角度，沒有必要完全按照真實(shí)地肋片個(gè)數(shù)和肋高顯示，因?yàn)槿藗冴P(guān)心的是水泵，只要“像”就可以，在后續(xù)的碰撞檢查中，只需要控制外輪廓尺寸，所以適當(dāng)簡(jiǎn)化外形表示，即減小了制作工作量，又減少了計(jì)算機(jī)大量?jī)?nèi)存，同時(shí)提高了顯示效率。性能參數(shù)描述需要分類設(shè)計(jì)，對(duì)于制冷機(jī)，有離心制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)、往復(fù)式制冷機(jī)等，不同制冷機(jī)不僅形狀差異很大，技術(shù)參數(shù)也不同，要詳細(xì)描述這些設(shè)備，必須根據(jù)對(duì)象的不同設(shè)定不同的描述參數(shù)，由于同類制冷機(jī)的不同型號(hào)參數(shù)數(shù)量相同，只是參數(shù)內(nèi)容不同，可以按照產(chǎn)品樣本方式描述這些參數(shù)，樣本可以提供足夠的設(shè)備信息，包括設(shè)備基礎(chǔ)做法要求等。對(duì)于管道的描述，它涉及到管材、連接方式和管道外各層的做法，管材涉及管材標(biāo)準(zhǔn)及管件標(biāo)準(zhǔn)，管道外材料包括防腐層、保溫層、保護(hù)層、管道類別標(biāo)記和流向標(biāo)記，它涉及到施工做法，以前由施工說明中的說明內(nèi)容也要添加到對(duì)象的描述中，所以，對(duì)于管道需要分成多個(gè)類別描述，包括管道本身和外包材料及施工做法描述。由于對(duì)象的真實(shí)描述，使得信息量非常大，必須結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)有效組織數(shù)據(jù)。前面提到使用產(chǎn)品樣本方式描述設(shè)備，使用管材庫描述管材，使用材料庫描述保溫材料和做法。做到盡可能面向?qū)ο螅橄髷?shù)據(jù)類，減少數(shù)據(jù)冗余。建筑信息模型技術(shù)就是要盡可能將對(duì)象的全部信息記錄到對(duì)象中，為專業(yè)分析、專業(yè)協(xié)調(diào)、后續(xù)設(shè)計(jì)和施工、運(yùn)維等提供足夠的設(shè)計(jì)階段信息，今后在施工階段，只要施工技術(shù)人員利用移動(dòng)設(shè)備查看設(shè)計(jì)模型，一切設(shè)計(jì)信息都可獲得，在設(shè)備系統(tǒng)調(diào)試階段可以隨時(shí)查看每個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)、每個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量、每段管道的做法等。可見模型建立的是否完整取決于專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)后續(xù)階段應(yīng)用具有很大影響。

2．2注重模型三維顯示效率從不同視角三維顯示出暖通設(shè)計(jì)的設(shè)備、管道及其附件貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)過程中，需要隨時(shí)查看建立的模型，檢查設(shè)備布置、管道走向是否合理，在特殊需要空間布置時(shí)，還要在空間布置管道，在設(shè)計(jì)完成后，觀察全樓系統(tǒng)情況。由于暖通系統(tǒng)有大量的設(shè)備和附件，需要占用大量計(jì)算機(jī)內(nèi)存，為提高顯示效率，加快顯示速度，除圖形平臺(tái)提供較強(qiáng)的顯示功能外，從專業(yè)本身編程考慮，在構(gòu)造三維實(shí)體時(shí)也應(yīng)考慮顯示效率，如根據(jù)顯示應(yīng)用情況，在概略顯示整體情況時(shí)，可采用較粗的實(shí)體構(gòu)造方法，如水管采用單線表示或圓周采用較少等分段數(shù)，在需要局部放大觀察時(shí)，詳細(xì)構(gòu)造實(shí)體形狀。

2．3實(shí)現(xiàn)模型和施工圖的關(guān)聯(lián)模型和施工圖相關(guān)聯(lián)的主要目的就是保證模型和施工圖保持一致，一處修改多處自動(dòng)修改。目前我國大部分設(shè)計(jì)單位仍以施工圖設(shè)計(jì)為主，目前施工圖主要包括平面施工圖、系統(tǒng)圖、剖面圖、詳圖、施工總說明和材料表等。由于模型中包含了對(duì)象全部信息，這些施工圖完全可以通過分析自動(dòng)生成，但考慮到施工圖表達(dá)和真實(shí)對(duì)象的差異，需要增加一些與繪圖相關(guān)的設(shè)置參數(shù)，如立管圓圈大小設(shè)置、法蘭表示方法、設(shè)備圖例等。由于各種施工圖中的對(duì)象都來自于模型對(duì)象，通過項(xiàng)目管理和數(shù)據(jù)組織，將模型和施工圖相關(guān)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)在任一施工圖中的對(duì)象修改都自動(dòng)反映在其他圖紙上，包括設(shè)備管道屬性、位置、幾何尺寸以及相應(yīng)的標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。標(biāo)注在施工圖設(shè)計(jì)中占有比較大的工作量，為實(shí)現(xiàn)標(biāo)注的統(tǒng)一自動(dòng)更新，標(biāo)注可與標(biāo)注對(duì)象相關(guān)聯(lián)，這樣在涉及到管道尺寸、設(shè)備型號(hào)等屬性設(shè)計(jì)變更時(shí)，通過標(biāo)注對(duì)象找到對(duì)象的標(biāo)注，自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)注的自動(dòng)更新。

2．4注重專業(yè)計(jì)算分析和智能檢查，最大限度地利用模型數(shù)據(jù)暖通設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)除滿足設(shè)計(jì)施工圖的要求外，在輔助設(shè)計(jì)中應(yīng)發(fā)揮更大作用。輔助設(shè)計(jì)包括專業(yè)計(jì)算，如負(fù)荷計(jì)算、風(fēng)量統(tǒng)計(jì)、管道尺寸選擇、設(shè)備選擇、能耗分析、系統(tǒng)水力計(jì)算等，專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間管道碰撞檢查，規(guī)范檢查等功能。管道碰撞檢查是BIM軟件中非常引人關(guān)注的功能，對(duì)于大型工程來說是一必不可少的工具，在建模過程中，可以隨時(shí)檢查暖通專業(yè)和給排水專業(yè)管道設(shè)備、電氣橋架之間的碰撞，也可以檢查是否滿足管道最小間距要求、設(shè)備操作維護(hù)空間要求，避免專業(yè)沖突發(fā)生，同時(shí)利用專業(yè)間數(shù)據(jù)共享，檢查結(jié)構(gòu)墻、梁、板留洞是否正確，與建筑布置是否沖突。規(guī)范檢查是一個(gè)新的數(shù)據(jù)挖據(jù)領(lǐng)域，也是今后中國P－BIM標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，特別是強(qiáng)制性條文檢查。由于暖通專業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)建筑專業(yè)模型數(shù)據(jù)依賴性很高，包括區(qū)域劃分、區(qū)域功能、圍護(hù)結(jié)構(gòu)做法、防火分區(qū)、防火門設(shè)置、疏散樓梯等，首先應(yīng)與建筑數(shù)據(jù)充分共享，為暖通專業(yè)設(shè)計(jì)是否滿足建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范條文智能檢查提供分析依據(jù)，設(shè)計(jì)全專業(yè)信息齊全的模型，不僅能夠進(jìn)行暖通專業(yè)本身的設(shè)計(jì)檢查，還能夠進(jìn)行所有可量化的設(shè)計(jì)規(guī)范條文的智能檢查，大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。可見建筑信息模型技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的利用，具有非常大的潛力，能夠產(chǎn)生許多附加值。

2．5強(qiáng)調(diào)專業(yè)間協(xié)同和互提資料對(duì)于暖通專業(yè)來說，上游設(shè)計(jì)專業(yè)的修改，會(huì)影響本專業(yè)的設(shè)計(jì)，如建筑房間功能修改、墻移位、梁高變化等，而水電專業(yè)的修改，也會(huì)影響設(shè)備和管道的空間布置，所以暖通專業(yè)在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)隨時(shí)得到所有相關(guān)專業(yè)的修改信息，做出處理判斷，調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重新進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，重新進(jìn)行碰撞檢查。暖通專業(yè)的設(shè)計(jì)變化，也需要及時(shí)通知其他相關(guān)專業(yè)，特別是需要其他專業(yè)配合的變更，如結(jié)構(gòu)留洞、電氣配電點(diǎn)參數(shù)、影響吊頂高度等情況。通過協(xié)同設(shè)計(jì)管理將各個(gè)專業(yè)信息進(jìn)行管理，保證各專業(yè)圖紙的一致性。專業(yè)間自動(dòng)互提資料也是BIM軟件的另一大亮點(diǎn)，對(duì)于暖通專業(yè)來說，需要將結(jié)構(gòu)墻板留洞、設(shè)備基礎(chǔ)要求、設(shè)備荷載、水箱管道荷載、預(yù)埋件、設(shè)備運(yùn)輸通道、設(shè)備配電要求、設(shè)備控制要求、給水要求等在設(shè)計(jì)過程中提供給相關(guān)專業(yè)，由于BIM暖通軟件具有設(shè)備管道的信息，大部分需求可以自動(dòng)生成，包括圖紙或數(shù)據(jù)，自動(dòng)提供給相關(guān)專業(yè)，提高了專業(yè)間互提資料的效率和準(zhǔn)確性。

2．6考慮專業(yè)數(shù)據(jù)開放專業(yè)數(shù)據(jù)開放是今后BIM軟件的方向。專業(yè)數(shù)據(jù)共享，可以充分利用社會(huì)資源，發(fā)揮各種專業(yè)軟件的作用。設(shè)想每個(gè)軟件開發(fā)商都做自己擅長(zhǎng)的部分，而不是大而全的全專業(yè)軟件，大家通過建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)建立聯(lián)系，返回?cái)?shù)據(jù)，供其他相關(guān)人員使用，每個(gè)部分都能做精做細(xì)，軟件水平也能大幅提高。如設(shè)備廠商按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，準(zhǔn)備產(chǎn)品數(shù)據(jù)，定義產(chǎn)品外形、產(chǎn)品規(guī)格性能，各種分析和繪圖軟件都能直接使用，無論對(duì)用戶還是設(shè)備廠商都是有益的。數(shù)據(jù)共享的前提需要制定各相關(guān)領(lǐng)域的輸出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，各軟件開發(fā)商都按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)輸出和讀入，達(dá)到暖通專業(yè)可以讀取任意軟件開發(fā)商的建筑、結(jié)構(gòu)、水、電專業(yè)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能讀取其他軟件開發(fā)商的暖通專業(yè)模型數(shù)據(jù)和產(chǎn)品信息。目前結(jié)構(gòu)軟件已經(jīng)先行一步，各軟件開發(fā)商互做接口，做到同一個(gè)模型多個(gè)軟件進(jìn)行計(jì)算，互相比較計(jì)算結(jié)果，這樣，可以充分發(fā)揮各軟件的特點(diǎn)，也能比較不同計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果。專業(yè)數(shù)據(jù)共享不僅有益于本專業(yè)，也有益于相關(guān)專業(yè)，因此專業(yè)數(shù)據(jù)開放是今后軟件開發(fā)的必然趨勢(shì)。

3結(jié)論

利用建筑信息模型技術(shù)開發(fā)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)軟件是今后軟件的開發(fā)方向，基于建筑信息模型的暖通軟件應(yīng)具備以下特點(diǎn):(1)所有設(shè)計(jì)成果來自于統(tǒng)一的專業(yè)信息模型，為在建筑全壽命周期使用提供依據(jù);(2)在專業(yè)信息模型基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，提高軟件智能性和提高設(shè)計(jì)效率;(3)設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)專業(yè)間協(xié)同，通過信息化管理進(jìn)行專業(yè)間互提資料;(4)具有開放的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出接口，可與第三方軟件銜接。

作者：趙志安 于曉菲 邱相武 康忠良 鮑玲玲 王一帆 單位：建研科技股份有限公司