中铁十二局集团电气化工程有限公司 天津 300308
摘要：建筑信息模型（Building Information Modeling）是建筑、工程和土木工程中的一种新工具。其核心是建立建筑工程的虚拟三维模型，并利用数字技术为该模型提供一个符合实际情况的完整的建筑工程信息库。它不仅可以应用于设计，而且可以应用于建设项目的整个生命周期。
关键词：BIM 技术；地铁；暖通设计
引 言
BIM（建筑信息建模）技术是建筑信息模型的简称，是基于三维数字技术的工程信息模型。它有许多优点，如模拟、可见性和优化。BIM技术的合理应用可以更准确地进行工程施工，减少各专业施工中可能发生的“碰撞”问题，减少协调工作的时间，降低施工难度。特别是在结构相对复杂、内部系统复杂、管线交错、布局要求高的地铁工程中，BIM技术更能显示其优势。
一、地铁车站暖通空调设计简介
以成都地铁6号线兴业北街站为例，该站车站总长度285米，标准断面宽度21.1米，车站总建筑面积12300.9㎡。是一个地下两层的岛式车站。车站西端有一组风亭，东端有一组风亭和冷却塔，都是低风亭。车站有4个出入口，都不超过60m长。风亭与周边建筑直线距离大于20m，风亭出风口与新风出口边缘距离大于10m，新风出口与地面距离大于1m，冷却塔与周边建筑直线距离大于10m，地面绿化。车站的主要暖通空调系统如下：
1.车站公共区域通风空调（防排烟）系统
站厅楼层两端设通风空调室，每端通风空调室内设组合式空调机组及相应的排气扇，各承担站内一半公共区域的通风空调负荷，也作为公共区域发生火灾时的排烟系统。在气流组织方面，站厅层和站台层均采用送上送下的气流组织方式。
地下车站一般设有人防站，战时考虑洁净通风和隔离通风。战时人民防空的供排风，应当使用人民防空的单个供排风风机及其连接的大系统供排风风道，完成公共区域的清洁通风。
2.车站设备管理室通风空调系统
设备和管理用房的通风空调系统可根据实际情况采用全空气系统或多线加新风系统。
UPS蓄电池室、泵房、燃气消防室、茶水间、卫生间、清扫工具间、垃圾间设置独立的排气系统。
3.车站轨道区域的排热系统（和排烟）
全线各站在列车停车区均设有热风排风系统，各站端均设有排热风机，排热风机与列车顶轨上的热风排风通道相连，以排除部分列车余热。
4.空调冷源系统
空调冷源采用水冷冷水机组，冷却塔位于站外2号风亭。冷冻水泵和冷却水泵设置在冷水机房内。选用两台水冷式螺杆式冷水机组，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔和冷水机组一一对应配置。
5.多联机空调（VRV系统）
根据工艺要求，一些重要设备机房需要不间断冷却，因此设置一套多联分体系统作为备用冷源。人员房间设置一套多联分体系统作为冷源。
二、BIM技术的优势
1.视觉优势
由于地铁车站设计规模相对较大，仅靠二维图纸很难构思出各个系统中管线的空间关系，出错率较高。依据设计出具的蓝图，BIM技术的应用可以通过创建剖面视图和三维视图来实现空间可视化效果。通过三维可视化，可以更准确地完成各系统管道的空间位置设计，同时便于设计过程中的变更和方案调整。
2.协作的优势
BIM技术可以通过创建工作集和中心文件来实现各种并行专业的协同设计，并可以实现实时数据更新。各平行专业上传模型到中心文件后，可以看到各专业在吊顶上方和复杂管线节点的空间占用情况，方便及时修正。建筑专业对模型的修改也可以实时反馈给暖通专业，暖通专业可以请求增加、删除或修改建筑模型不合适的位置。
3.分析优势
房间和其他空间的面积或体积可以通过建筑模型提取，房间的冷负荷或热负荷可以结合能量设置参数进行分析。在创建风道时对系统进行划分并写入风量信息，可以方便分析各风道断面的总压损失、风速、风压和损失系数，还可以提取和分析空调水系统的水力损失报告，说明BIM可以实现设计模型的仿真分析。
4.统计优势
针对工程建设中工程量统计的复杂性，利用建筑信息模型技术，准确提取图纸上绘制的设备、管道及附件。BIM中的构件信息具有可操作性，计算机可以自动识别模型中构件的几何和物理属性，根据模型中构件的类型和构件信息对构件进行分类，并根据模型中构件的操作规则计算各种构件的数量，自动进行统计。主要实现手段：应用程序接口；开放式数据库互联；软件输出组件数量[1]。
5.加工优势
BIM模型成型后可依据各专业具体情况，将管线进行分节。为管线的加工及所需数量提供依据。以风管为例，我们提前将一个站的风管进行分节，确定不同尺寸的风管的节数，提前通知加工厂加工，从而合理的安排生产，并且提前优化排版，使风管原材料利用率达到最优。风管生产平稳合理，也是保障现场施工稳步进行的前期条件，降低了加工和安装的成本。同时，可提前解决风管尺寸是否便于加工和安装的问题，避免尺寸错误而造成的返工浪费。
以冷水机房为例，本项目采用预制加工装配的方式进行施工，提前排布，将材料利用率最大化，减少现场切割焊接的工序，达到环保要求。同时，传统的依据蓝图现场切割、焊接、安装的施工方式，耗费施工时长约一个月，而预制加工装配的方式完工约十天（加工七天，安装三天）。
三、BIM在车站暖通空调设计中的应用
1.BIM技术应用原则
在BIM技术在项目全生命周期的应用过程中，设计、施工和运营之间存在着BIM模型和信息的传递。鉴于BIM模型在整个生命的不同阶段和不同应用主体的不同需求，模型和信息获取的难度是不同的，BIM软件之间的信息传递，尤其是非几何信息的传递是极其重要的。因此，应确保BIM技术信息的有效传输[2]。
城市轨道交通项目都是投资大、周期长、技术难度高的百年老项目，与城市整体建设和交通运输息息相关。因此，BIM的应用价值要统筹规划，明确设计阶段、施工阶段、运营阶段的应用价值和应用目标，以BIM技术的应用价值为主要设计原则。
2.BIM技术应用实践
在Revit设计中，要满足必要的输入条件：①设计文档、网格、可以链接到建筑物、构筑物的项目坐标。②选择合适的族库，合适的机械设备族库可以实现管道与设备的真实连接，在软件上满足设计要求。
③选择适合项目的样本文件。因为地铁风道和水管系统比较多，叠起来比较乱。合理的模板文档可以为某个系统或某个类型的系统单独展示，也为后期的排版和绘图工作打下基础。
（1）在绘制平面风管的过程中，首先要确定管道的系统类型，并创建管道的属性来区分风管的形式，然后根据管道的属性绘制相应的风管类型，有利于后期的绘制标注和作为过滤器的过滤条件。各系统（空调系统、排风系统、排烟系统、加压送风系统等）的风道。）按照指定的颜色进行系统区分，在管线较多的空间中，可以直观地区分各个系统管线之间的高度关系及其走向。如图1所示，车站风系统平面图。系统类型（冷冻水系统和冷却水系统）应在水管拉拔过程之前确定。拉拔过程与风管相同，应实现管道与其设备的真正连接。图2显示了一个典型标准站的冷水机房布局。
在设备区走道、环境控制室等复杂、要求高的空间管线布置图绘制过程中，应检查管线碰撞情况。对于肉眼可见的管线碰撞，应利用BIM的视觉优势，从平面、剖面、三维视图的旋转进行检查。它可以通过设置过滤条件来自动检测指定类别的碰撞，例如机械设备、管件、管道、附件和结构梁之间的碰撞类别。
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图1 站风系统平面图
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图2 车站水系统平面图
（2）与传统的计算机辅助设计相比，剖面图和系统图的绘制更加方便。我们可以选择要在平面中切割的位置，并直接从视图中的“轮廓”命令生成轮廓。与2D的CAD相比，它节省了大量的时间来分析管道的高度和布置，然后筛选出要在图纸中表达的部分，以便清晰绘图。图3是车站机房的剖视图。
系统图的绘制也是通过3D视图直接截取需要表达的位置，通过旋转角度选择表达清晰的位置，通过再次放大视图来详细表达关键管线节点而自动生成的。如图4所示，对应于图2中平面位置的空调水系统图。
（3）设备材料清单统计。地铁车站的建设是一项庞大的工程，会产生很多的数据和参数信息。然而，BIM技术的使用改变了传统的数据靠人工计算统计方式。通过信息建模，可以快速生成设备清单，并自动统计阀门、材料和管道长度清单。在设置其参数的过程中，应包括体积、功能、型号、制造商、成本、耐火等级和用途。
（4）在绘制Revit模型之前，应提取并标记模型中的信息。比如各类风机、空调机组可以按类型名称命名，按类别标注，标注机械设备数量，其风量、风压可以标注数据。
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图3 站机房剖面图
机械设备参数；通常，管道尺寸和标高由底部或中心标高处的管道类型来标记。各种空气阀应通过注释标明空气阀的系统和编号。图纸文件编制与传统CAD布局图区别不大。为Revit视图选择适当的图框可以设置不同的集合范围来选择要打印的不同文件。
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图4 空调水系统图
结束语
随着BIM技术中专用数据库标准和结构的不断完善，采用BIM技术将提高暖通空调设计和施工的整体质量，延长生命周期，节约设计成本。随着三维设计模型的不断推广，BIM技术以其突出的优势和良好的匹配性成为城市轨道交通工程的必然选择。
参考文献：
[1]林韩涵 . 建筑经济 [A]. 上海 . 中国建筑工业出版社 .2015.（4）：60
[2]韩德志 . 城市轨道交通 BIM 应用研究与实践 [M]. 中国铁道出版社有限公司 .2019：19-20