基于BIM技术的暖通系统集成化设计方法研究
舒基强
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舒基强,. 基于BIM技术的暖通系统集成化设计方法研究[J]. 设计研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157065.
摘要:
BIM技术的应用是未来建筑行业发展的必然方向之一,可以明显提高设计效率和精度,便于组织和开展施工以及投入使用后的运维。本文从设计角度出发,以暖通系统的BIM集成化设计为主要研究对象,对设计模块的划分和设计流程以及产生的工效进行研究,结果表明,采用该设计方式可以明显提高设计效率。
关键词: BIM技术暖通系统集成化设计方法
DOI:10.12721/ccn.2023.157065
基金资助:

1、暖通系统的设计模块

暖通系统分为两部分:一是供水,二是通风。把“模块”的概念引入到暖通的设计中,就是把具有相同功能的设备、管道、管线等视为不同的半自主性子系统,也就是“设计模块”。采用模块化的方法,使设备、管线和连接部件具有相同的功能。

1.1水系统标准化模块

当多个并联装置协同工作,如水泵、冷水机组等,需要在管道内对核心设备进行分界;当一种装置只有一种功能时,例如:集水器、分水器、软化水罐等,必须将标准化的模块与系统连接。

1.1.1冷源设备

目前,制冷系统中常见的制冷装置有很多种,其中以制冷水供应系统和回水管系统、冷却水供水系统和回水管系统4条管道组成。为了补偿管路伸缩的变化,减少振动对设备的冲击,必须在机组与管路间设置橡胶软管。此外,还要安装过滤器,压力表,电动调节阀,温度计等辅助设备。

1.1.2水泵

泵组件由:抽油泵的进、出、软管、软管等组成。在进水口管路上应装有 Y型滤芯和压力表、手动阀等。出水管必须安装止回阀,压力计,手动阀等.如果有多个水泵并联,则需要两个并联的管道。

1.1.3冷却塔

冷却塔主要包括:冷却塔的水箱以及相应的供水管、回水管、补水管、排水管、溢流管。管道上均需要安装阀门以控制水流速度,通过软连接相连。

1.1.4分水器和集水器

在分水器和水箱中,管道的数目要与接口数目相等,组件上要有管道与下水道的接口,管道上要有手动阀门和温度计。

1.2风系统的模块

1.2.1风机盘管

风机盘管由表冷器、供水管、回水管、冷凝水管、联接软管,冷凝水管与风机盘管之间要有透明的塑料软管,以便在以后对冷凝水状况进行监测,并将其清洗干净。在给水管路上应设置 Y型过滤器和水阀,在回水管上设置电动双通阀和人工阀,以便对风机盘管进行检查。

1.2.2空调机组模块

常规空调器由送风管、新风管、回风管组成,而热回收型空调器也包含有排风管。在标准化模块中,由于管道与建筑物的紧密联系,应着重考虑管道布置与墙体间距。

2、暖通系统的工程结构体

2.1工程结构体

暖通系统中的工程结构是比较复杂的,在建立工程结构时,必须将其分为不同的层次,。

2.1.1层中的信息模型必须具有独立、完整的功能,相同的功能部件必须处于同一水平;

2.1.2层次划分应易于理解,以适应工程的实际需求;

2.1.3降低各层级间组件的相关性,简化信息模型的负荷,降低设计者的工作负荷。

根据以上原理,对工程结构分层进行了分类:一是工程的主体;第二层次是指能够独立完成特定功能的工程结构主体;第三个层次是对各个子模块进行精炼和归类。最终,这些都是按照上面的层次来进行的,直到所有的子模块都不能被分割成一个整体。按照分层的方法,可以将工程结构分为3个层次的树状结构。

第一层次是建筑的热能系统;第二层是由系统组成的装置,它是由管线和附属部件组成的一个整体;第三个级别是管道的附属设备。在完成了分层结构之后,就可以将分层结构映射到 BIMRevit的设计平台,并在此基础上建立了二级嵌套的结构:采用了冷水机组、水泵等作为核心设备,并与接管并行;管道附件是工程建筑物的第二层嵌套。

对工程结构进行设计时,热能系统的设备型号和实际设备的尺寸是不一样的,保证周期和实际情况是相等的。但在实际应用中,其几何模型必须与实际设备的大小相符,而且必须准确地确定接头和主要附属部件。

2.2工程结构体的参数信息模型

在 BIM技术中,参数信息模型是实现 BIM技术优势的一个重要方面,同时也是将其与二维模型区分开来。在热能系统的设计、施工和维护全生命周期中,向热能系统注入参数信息,支持其在整个生命周期中的积极作用。在设计阶段,当系统具备完整的属性参数时,就表示系统能够充分地表示出系统的各项功能,并在系统的计算、选型、模拟分析中获得接近实际的数值。此外,还要对设备尺寸、管道直径、设备间距等精确的几何参数进行精确的分析。在建筑工程中,为了便于设备的安装和调试,需要对系统的信息进行更加细致、细致的描述,包括管线的连接形式、材料、加工参数、安装位置坐标、设备重量等。

3、暖通空调系统标准化模块的划分及工程结构体的提出

在大型公用建筑中,集中式空调器是一种常用的空调系统,通常采用的是水冷式制冷机+冷却塔,而终端设备则是采用全空气空调和风机盘管+新风机组等。本系统主要包括:冷源、热源、输配系统、终端设备、连接管线五大部分:冷源:2台冷水机组,2台冷却塔,热源采用市政热网;该系统的主要特点是:冷水泵2台,热水泵2台,冷却水泵2台,补水泵2台,分水器1台,集水池1台;终端设备包括空调机组、新风机组和风机盘管.若将设备与设备相连的管线、连接管线上的组件视为一个模块,则水系统由冷水机组模块、冷却塔模块等模块构成。

暖通空调在过去数十年的发展中,已积累了丰富的工程实践经验,并已形成了许多规范的规范。暖通空调系统的各部分模块已经基本定型,包括设备、管线、部件和连接关系,在实际应用中已经基本稳定,这为暖通空调系统的标准化模块的建立打下了良好的基础。对基础单元内各部件之间的结构关系和与外部部件的联接关系进行了标准化。机电装备系统的标准化模块是由标准化过程建立起来的,整体呈现某种功能的、可重复调用的。

模组只有一个核心装置,那么它的边界应该被分割到包括核心装置连接管线中的主管线附件的管线位置。暖通空调系统中,设备连接管线一般都会有一个调节阀或一个双通阀,而在调节阀或双通阀的前面,通常都有一个管线附件,因此,包括连接核心设备的管线中的主管线的管线都是一个调节阀或者是一个双通阀。4、暖通空调系统工程结构体的创建

工程结构是指设备、管件、零件等不同类型的构件,按工程系统的流程,由工程结构的图形和信息两个部分组成,它们是相互联系、不可分割的。本文以 Revit软件为基础,对常见的暖通空调工程结构进行了分析。在暖通空调系统工程中,各个构件之间的关系被界定为两个层次的嵌套关系,图接管指的是在核心设备的前后有对应的管线配件,与工程结构相比,接管是一级嵌套,管线配件是一级嵌套,工程结构是二级嵌套。

在这种嵌套关系的基础上,工在生成时也会生成一些非典型的物理意义的辅助信息,其主要功能是通过与零件的几何形状相联系,从而实现几何形状的改变。在改变单向阀的几何形状时,必须借助“高度2”和“高度3”两个参数来控制单向阀的垂直方向的改变,而“高度2”和“高度3”两个参数没有明显的物理意义,所以只是一个辅助信息。

在工程结构体的创建过程中应注意以下问题:

第一,在建造工程建筑物时,参考标高必须与工程样板文件中的参考标高一致,以保证工程建筑物与其它构件的高度一致;

第二,要确保工程结构之间的嵌套关系和信息模型的完整性;

第三,当辅助性信息与几何形态相联系时,无法构成闭环的信息关系。闭环相关一是表示公式的闭环相关,例如假定有三个参数 A、 B、 C,将方程式 A= B+ C输入到参数 B=A-C,将公式 B=A-C输入到参数 B=A-C,构成了一个闭环相关;二是参考面之间的闭环关系,建立几何模型时,一般都是通过锁定参考面和参考面来实现几何模型的改变,并将其与参考面相联系,并将其锁住。在相关处理中,如果各参考平面都被参数关联并锁住,则构成一个闭环的信息关联。

工程结构体的审核评价包括以下要点:

第一,程结构之间的嵌套关系是正确的;

第二,模型和信息模型的完整性和准确性;

第三,在不同的辅助信息下,图形模型会不断地改变,而且不会出现构件错位、分离等情况。

根据不同的工程结构的应用情况,它们的几何和信息模式也各不相同。作者的研究小组根据设计要求和装配式建筑的要求,建立了面向设计的和面向施工的工程结构,并对它们的信息模型进行了匹配。在工程结构物的使用中,为了确保其适应性,选用适合于各种需要的工程结构。

6、结束语

综上所述,实践证明,设计一体化是提高设计效率和质量的重要手段,经过十多年的建设,已形成了一套规范的规范和规范,为规范的制定提供了依据。本文以暖通专业规范图册为基础,结合实践经验,采用 Revit软件对暖通系统进行了模块化、规范化的设计,并对各标准化模块进行了合理的划分,从而为热能系统的科学、有效地应用 BIM技术进行了研究。

参考文献

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