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摘要：本文基于BIM模型，对未来暖通空调系统的发展提出一种自动设计的思路，并进行实践研究，来减轻工程师在设计中的繁重劳动，能将更多精力投入在方案的选择中。在实际工程应用时，减少与建筑、结构设计的时间滞后性，促使各部门间及时地互联互通。
关键词：BIM；空调系统；自动设计
1什么是BIM?
建筑信息模型（BI1VI）是一个流程，该流程从创建智能三维设计模型开始，然后使用三维模型来实现协作、仿真和可视化，并帮助业主和服务提供者更好地规划、设计、构建和管理建筑与基础设施。
建筑物中的具体信息通过数字信息仿真记录下来，这些数字信息不仅包括建筑物的几何信息，也包括材料的属性、性能、厂家、设备的使用时间和采购信息等。
真正的BIM应该具有可视化、可协调、可模拟、可优化、可出图性等特征，并且可以在不同软件、不同项目参与方之间进行综合协调，提高生产效率、改善沟通效果及加强质量控制等。最终目的是要通过BIM实现整个建设工程项目在设计、施工和运营等各阶段都能有效节省能源、降低成本、减少污染和提高效率。
1.1BIM在国内的发展与现状
从2002年建筑信息模型概念在我国被定义算起，BIM在中国发展了十几年。随着国家和地方政策的推动，一些公共建筑重点项目如上海世博会博物馆新建工程全生命周期BIM应用；铁路项目如京沪高速济南连接线搬倒井互通立交工程BIM技术应用；市政项目如长沙市生活垃圾深度综合处理（清洁焚烧）工程等都在BIM应用方面取得了很好成效。BIM技术已从“是否要用”变为“如何用好”的问题，人们的思想发生了明显的变化
我国《建筑信息模型应用统一标准》还处于研究和征求意见稿的阶段，且现阶段国内建筑设计还无法摒弃传统的二维施工图标准，所以国内软件的三维设计功能不强，大多只是转三维视图和模拟。国外BIM软件三维设计功能比较强大却又不能完美支持中国的设计标准规范。目前国内大多数设计院均先采用CAD平台绘制二维施工图，然后将二维施工图导人BIM软件如Revit平台软件进行重绘和建模，由二维模型转三维模型。然后各专业在基于三维参数化模型中进行协同设计，提前更正设计错误，提高出图质量。
IFC作为一种开放的数据模型标准，广泛用于建筑行业中提供建筑设计、工程设计以及施工服务的综合部分（Architecture，Engineering&Construction，AEC）它是一个通用的面向对象的数据模型，目标是为共享数据在整个项目生命周期中定义一个规范。自1995年以来IFC模型不断发展。现在常用的版本是IFC2x3和最新版本IFC4。一个IFC数据模型可以包含所有建筑信息，所以它通常包含成千上万的文本行，很难手动提取特定信息。AEC应用程序中IFC的使用都是基于IFC工具箱，它可以提供IFC的读写功能。
以前，人们通过手工输人数据来定义一个建筑，IFC数据模型通过构件模型将人们解放出来，是一个提供便利的工具。用户使用能源仿真工具，如EnergyPlus，需要用第三方工具（Sketch-up或DesignBuilder）构建一个几何模型，然后由第三方工具输出IDF文件供EnergyPlus解析。整个过程需要很大的努力。由劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）开发的IFC空间边界工具（SBT）可实现在符合IFC标准的CAD软件中定义的“平面”建筑几何形状的半自动转换，以供EnergyPlus模拟引擎导人和使用。
2017年1月公布了最新版本gbXML标准6.01}gbXML标准主要作用是允许不同的3D建筑信息模型（BIM）和建筑/工程分析软件相互共享信息。为建筑信息模型（BIM）的设计、认证、操作、维护和回收提供智能解决方案。使用标准模式语言（XML），无论何种供应商，设备或软件平台，主要行业应用程序都可以方便地导人和导出项目信息。
在选择gbXML作为BIM模型数据交换的标准时，应采用以下流程：
（1）通过BIM建模软件建立BIM模型，并对BIM模型进行简化处理，例如删除模型中非主要构件，简化gbXML文件，设置模型详细程度等；
（2）检查简化模型及房间信息设置是否正确，导出gbXML文件；
（3）将gbXML文件导人绿色建筑性能分析软件
2设计方式的革命—设计自动化
当前实际工程中暖通设计主要是在建筑结构cAD图纸基础上根据规范和经验设计空调系统：（1）确定室内设计参数，计算房间负荷。（2）确定系统方案，选定主要设备型号。（3）布置设备管网、进行水力计算及设备校验。（4）与其他各专业之间协同设计，包含管线综合检测、标准制定等。这类工作可重复性强，在当前建筑模型愈加成熟的时期，探索空调系统的自动化设计，从而提高工程效率。以下针对空调系统的自动设计方案做出介绍
2.1空调分区与负荷计算
2.1.1模型简化
在这里，假设建筑信息模型（BI1VI）中的建筑，结构方面已设计完成。由于BIM模型中包含一些与负荷计算无关的数据，在这里需要做轻量化处理。将墙体、楼板、窗户、门等三维部件简化为二维平面，组成建筑热工层，同时其热工参数（构件材料，窗户属性等）保留下来。模型简化的目标就是提高能效计算的效率。
2.1.2自动分区
这里针对空调系统的热工分区，分区划分原则考虑到负荷特性、使用时间、房间功能、平面位置、温湿度基数、防火防爆分区等。例如，将朝向相同、功能相似、使用时间类似的几个房间并为一个区域。
2.1.3负荷计算
由原来的BIM模型简化得到的轻量化模型，计算房间负荷。再综合分区结果，确定分区负荷，这里使用Energyplus作为计算引擎。
2.2理想系统的生成
综合前三步，可以得到房间负荷计算结果，空调系统分区结果，建筑基本几何信息（楼高，房间面积等）。输出结果作为下一步的输人。
空调系统形式有很多种，可根据多种冷热源与多种末端形式的搭配来分类，例如，冷机/热网（冷热源）与VAV形式（末端）属于其中常用的一种。冷热源的选择还包括冷机/燃气，热泵/锅炉，吸收式制冷/锅炉，热泵供冷热等；末端形式的选择还包括风机盘管，散热片，多联机，辐射板等。针对每一种空调系统，分别建立空调系统设备库，确定所包含的设备类型，输出设备类型表。
空调系统的选择，在工程中，考虑到建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制的要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行费用等多方面的因素。在这里，人为确定某一种空调系统，直接用做设计；或某选取几种空调系统，用作方案比较。
3结束语
基于BIM模型，进行空调系统的自动设计。主要由三步组成：（1）空调分区与负荷计算。由BIM模型通过计算导出轻量化模型，进行自动分区与负荷计算，输出房间负荷计算结果、空调系统分区结果、建筑基本几何信息；（2）理想系统的生成。输出理想系统描述文件（包含设备明细，连接关系）；（3）实际系统的生成。修正理想系统描述文件，生成实际空调系统图。在BIM大力发展的时代，通过空调系统的自动设计，来减轻工程师在设计中的繁重劳动。
参考文献
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