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摘要：BIM技术的优势：BIM技术不仅仅是一种技术变革，同时，也是一种业务流程上的变革。BIM以智能构件为基础来表达一个建筑，智能构件可以集成构件本身的详细信息，也可以描述建筑信息模型中各构件之间的相互关系。因此，BIM不仅改变了如何创建图纸及可视化，也改变了各关键过程。主要体现在：一、业主对建筑净空要求以及空间效果要求严格，可利用BIM技术优化净空;二、同一专业或多专业协同设计，施工前多专业设计碰撞检查，设计规范自动检查，专业团队实时协同作业，以及直接用模型出图和辅助设计、指导施工;三、也是本项目实施过程中采用的一种主动利用BIM工作方式，BIM设计人员主动对净高的最不利因素机械排烟系统进行优化;四、医疗建筑特有的专项工程（物流专项中轨道车以及净化工程管线），在前期阶段便综合到管综模型中综合考虑。
利用建筑性能模拟化技术、参数化技术以及同一专业和多专业协同技术，将暖通空调设计由传统单纯信息转变为特定用途信息，促使设计更具专业协同性。在暖通空调设计时，合理应用BIM技术，可以帮助相关设计人员准确把握各种信息，提升设计图纸质量，合理优化路由，从而减少施工返工。
关键词：BIM技术;中国医学科学院阜外医院深圳医院二期项目以下简称“阜外深圳医院”;暖通设计;多专业协同碰撞检查;排烟系统路由优化;专项工程;正向设计
BIM技术具有十分显著的优势，将其与暖通空调设计以及多专业协同相融合，可以有效提高暖通空调运行效益，优化暖通设计图纸质量，有效的将多专业在同一界面协同可视化操作，合理进行管线综合，对不利影响因素进行分析，着重优化不利系统路由，从而达到优化净空的目的。本文以我在职期间一个典型案例，即阜外深圳医院为例，对暖通空调设计中BIM技术的应用以及多专业协同流程上进行了尝试，以便能够更好地利用BIM技术，完成机电管线在有限空间中的排布问题。
一、项目概况：
中国医学科学院阜外医院深圳医院项目的简介：本工程为中国医学科学院阜外医院深圳医院二期项目（深圳市孙逸仙心血管医院二期项目），位于南山区朗山路以北、科苑路以东，用地北侧接市政道路朗祥二路，院区用地北侧为松坪山公园。项目建筑总面积为69500平方米，地上建筑面积49900平方米，地下建筑面积19600平方米，建筑高度93.15米。项目地下二层至四层为车库、机电设备用房等功能;地下一层为地铁通道、中心供应室、变配电室及生物样本库;首层为商业、交通服务中心;二层为门诊住院服务中心;三层为学术会议中心;四层为手术中心，包括两间正负压转换手术室（其中一间为复合手术室）、配套的麻醉恢复室和术后恢复室;五层为六间介入导管室（其中一间为复合导管室）;六层为职工之家和信息机房;七至十层为普通病区、十一层为负压病区;十二层为人类细胞资源库和办公区;十三层和十五层为标准PI实验区;十四层为中心实验、研发孵化平台;十六层为心血管分子成像中心和药物筛选平台;十七层为多组学中心;十八层为GMP车间;十九层为小动物实验平台;二十层为净化机房等。
二、设计内容：
1、冷热源设计：本项目空调冷热源系统采用集中空调供冷供热;夏季全楼集中空调冷源采用电制冷水冷冷水机组+冷却塔供冷，水冷冷水机组设置于地下三层专用冷冻机房内;冬季（洁净区域）集中空调冷源采用风冷冷水机组供冷。本项目冬季集中空调热源供热范围为各洁净区域以及非洁净区域集中空调的新风系统;冬季集中空调热源采用风冷热水机组供热，该风冷热水机组同时也作为夏季洁净区域集中空调的再热热源。
2、本项目集中空调水系统分为舒适性空调的风机盘管水管系统，舒适性空调的空调机组水管系统-含组合式空调箱及新风机组，以及洁净空调水管系统;风机盘管及空调机组水管系统均采用二管制水系统，其中，风机盘管水管系统只供空调冷冻水，各新风机组水管系统夏季供应空调冷冻水，冬季供应空调热水;洁净区域空调水管系统独立设置，并采取四管制水系统。
3、空调风系统：首层入口大厅/咖啡厅/二层的报告厅等大空间采用定风量全空气系统，合理设计气流组织，过渡季节加大新风，可变新风量节能运行。病房楼层、办公室、会议室、休息等小空间使用区域采用风机盘管加新风系统。集中空调的所有回风口均设置过滤设备。
4、机械通风系统：普通病房新风由新风空调器送入室内，维持房间正压并压入走廊，由卫生间、污物间等排气扇经排风竖井由排风机排出室外。正负压病房设置集中变频排风机组，根据正负压要求控制机组变频运行。
5、机械排烟系统：
机械排烟 设置排烟系统的主要场所：公共建筑内建筑面积大于100平米且经常有人停留的地上房间;公共建筑内建筑面积大于300平米且可燃物较多的地上房间;建筑内长度超过20m的疏散走道;地下或半地下建筑（室）、地上建筑内的无窗房间或 设固定窗的房间，当总建筑面积大于200m2或一个房间建筑面积大于50m2，且经常有人停留或可燃物较多时设置排烟设施。
三、BIM技术在本项目中的应用
项目定位为科研综合楼，以心血管疾病相关基础研究，临床研究及前沿研究为重点，注重关键技术研发、成果转移转化、医疗产品开发利用和适宜技术推广。
本项目特点难点：一、本项目医疗和科研设备较多，设备荷载较大，导致结构较其他项目结构用量有所提高;二、项目科研用房比例大，有大量的科研实验功能用房，相应的考虑实验通风、实验装置（如液氮）通风、低温冰箱等设备散热需考虑配置大量的排风风机、送风风机以及空调机，为满足空间功能性以及舒适性要求，机电管线数量较多;三、本项目净化区域大（约7000平米），净化设备多，相应需大幅度增加空调冷热源、空气净化处理末端机组的配置，本项目屋顶设置风冷热泵机组主要为净化空调系统使用，根據医疗和科研功能需求，所配置的洁净空调系统多、净化系统分散;四、自然排烟条件有限，机械排烟量大，排烟系统尺寸较大。 基于以上特点难点，本项目采用BIM技术，直观的展现了复杂的建筑空间布局、各设备用房的设置、机电各专业管线密集交汇处的情况等。第一，本项目呈一字型布局，南北各有一条超长通道，排烟及空调共用一个机房，由北侧走道接出并负责整层的排烟及新风，但建筑条件有限，北侧走道过窄，管线尺寸较大且密集，物流轨道多设置于北侧走道内且占位空间较多，净高要求高，通过利用BIM技术的可视化，直观展示空间各机电系统三维的关系，有效帮助设计师梳理管线路由，提高图纸质量。第二，项目初期不同系统的风管交叉布置较多，尤其是空调和排烟共用一个机房，主管由一个机房接出并在一个较窄的走道里上下叠加，导致净高较低，在较为紧张的吊顶空间内，大片区域梁下空间不足。通过BIM模型直观地展示机电管线和梁下至吊顶顶边的剩余空间，在有限的机电安装空间内优化管线路由和调整管线尺寸，在各功能用房使用允许的条件下，借道房间，分散走道多层管线叠放的压力，利用三维模型直接出图，导出优化后的管线路由图，管线路由图提给各专业机电设计师，复核确认管线路由的合理性，从而保证净高满足要求。第三，通过BIM技术应用在设计前期的管线协调做出净高预判，然后及时与建筑协调立管管井位置及尺寸，尽可能使排烟横管出墙位置在梁腔中间区域且尽量减少排烟管的高度，从而解决前期施工图设计存在净高不满足的隐患，提高整体施工图质量。第四，由于本项目科研及设备用房较多，对空调系统的要求较高，空调机房内部空间有限，房间性能要求较高，设备尺寸较大，机组接管路径较为复杂，通过BIM技术，可验证空调机房内空间是否满足要求，是否留有设备检修空间，以便做出及时调整。
本项目在利用BIM的过程中采用了正向设计的流程，BIM承担主要的协调任务，与设计团队在狭小空间管线密集处问题上进行协同设计、讨论并记录问题方案、组建项目讨论群，发出问题，调整管线路由，模型优先于图纸，利用BIM模型直接导出机电各专业管线路由图，模型提交各方审核，各方无意见后，设计再根据导出的路由图进行出图。设计阶段BIM模型直接移交施工单位审核，最终用于指导施工。实现了BIM成果落地。
四、BIM技术在工程实践中的应用体会：
BIM技术在暖通空调设计中的应用，致使暖通空调设计从传统的二维设计向三维设计转换，并且实现了数字化、可视化设计，这是暖通空空调设计以及整个建筑设计中的重大转折。BIM技术的工作难度相对较大，但是其设计质量相对较高，在辅助设计的应用上，也很大程度的提升了设计图纸质量，其建立的三维模型可包含设备信息、材料信息、施工信息、施工成本以及施工进度等信息，BIM技术使电气、暖通空调、给排水、结构以及建筑等专业能够在建立的三维模型上同时工作，并且BIM把整个设计综合到一个共享的建筑信息模型中，将设备与设备、设备与结构、设备与建筑之间的冲突更加直观的表现出来，设计师、工程师可以在建立的三维模型中更加方便的查看和修改，通过在实践中的应用，表明BIM技术不仅在在暖通空调设计中具有十分重要的意义，同时在各专业协同上也有很重要的意义。将BIM技术与工程造价管理相结合，一方面，可以通过建立可视化的BIM数据模型，实现对模型框图出价，这样不仅节省了工程造价人员的时间、降低了人为计算误差、提高了工作效率，还能够在不同阶段对工程造價进行合理掌控，有效地进行成本控制，对工程造价的发展有重大推动作用;另一方面，由于BIM技术在数据存储、调用上具有高效性，可以对海量的造价数据进行存储、积累，进而实现对项目数据的共享，有利于项目模型决策。比如：通常状况下，人们一天中大部分的时间都是在室内，室内空间的设计成为建筑可持续设计的重要环节。传统室内空间的环境质量通常依据居住者的感觉和经验，而BIM的工具与方法，保证建筑设计师能够根据不同居住人群的心理和生理需求，然后整合各种不同形式的系统、材料以及空间，创建一个室内质量可持续设计的虚拟模型，能够精确的模拟室外和室内表面与空气之间的相互作用，然后根据BIM进行精细化的设计，准确创造适宜居住的室内环境，并且能够为居民提供更加便利的给排水、空调、通风、采暖等服务。管线综合指代的是BIM技术的专业性协调结果。通过模型直观反映设计区域的管线，使得管线布局形态层次分明，可以大幅度降低模型绘制作业量。BIM技术在暖通空调设计中的主要应用为信息三维模型，其是通过设计相关设备，并结合管道热工性能以及相应材料而成的，这种模型不仅可以便于设计人员准确掌握管道以及设备的安装位置、形态，而且效果具有较强的形象性以及直观性。
结语：
在设计阶段过程中，合理应用BIM技术，不仅可以促使设计图纸质量得以大幅度完善，还可以提高各个系统的运行效益，具有十分可观的实际应用价值。同时，还可以提前在一个虚拟界面上模拟施工，事先进行管线综合，最大化的优化净空达到业主想要的一个空间效果，减少返工。
参考文献：
[1]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）
[2]建筑设计防火规范（GB50016-2014）2018版
[3]建筑防烟排烟系统技术标准（GB51251-2017）
[4]综合医院建筑设计规范（GB51039-2014）
[5]BIM手册（原著第二版）中国建筑工业出版社
利用建筑性能模拟化技术、参数化技术以及同一专业和多专业协同技术，将暖通空调设计由传统单纯信息转变为特定用途信息，促使设计更具专业协同性。在暖通空调设计时，合理应用BIM技术，可以帮助相关设计人员准确把握各种信息，提升设计图纸质量，合理优化路由，从而减少施工返工。
关键词：BIM技术;中国医学科学院阜外医院深圳医院二期项目以下简称“阜外深圳医院”;暖通设计;多专业协同碰撞检查;排烟系统路由优化;专项工程;正向设计
BIM技术具有十分显著的优势，将其与暖通空调设计以及多专业协同相融合，可以有效提高暖通空调运行效益，优化暖通设计图纸质量，有效的将多专业在同一界面协同可视化操作，合理进行管线综合，对不利影响因素进行分析，着重优化不利系统路由，从而达到优化净空的目的。本文以我在职期间一个典型案例，即阜外深圳医院为例，对暖通空调设计中BIM技术的应用以及多专业协同流程上进行了尝试，以便能够更好地利用BIM技术，完成机电管线在有限空间中的排布问题。
一、项目概况：
中国医学科学院阜外医院深圳医院项目的简介：本工程为中国医学科学院阜外医院深圳医院二期项目（深圳市孙逸仙心血管医院二期项目），位于南山区朗山路以北、科苑路以东，用地北侧接市政道路朗祥二路，院区用地北侧为松坪山公园。项目建筑总面积为69500平方米，地上建筑面积49900平方米，地下建筑面积19600平方米，建筑高度93.15米。项目地下二层至四层为车库、机电设备用房等功能;地下一层为地铁通道、中心供应室、变配电室及生物样本库;首层为商业、交通服务中心;二层为门诊住院服务中心;三层为学术会议中心;四层为手术中心，包括两间正负压转换手术室（其中一间为复合手术室）、配套的麻醉恢复室和术后恢复室;五层为六间介入导管室（其中一间为复合导管室）;六层为职工之家和信息机房;七至十层为普通病区、十一层为负压病区;十二层为人类细胞资源库和办公区;十三层和十五层为标准PI实验区;十四层为中心实验、研发孵化平台;十六层为心血管分子成像中心和药物筛选平台;十七层为多组学中心;十八层为GMP车间;十九层为小动物实验平台;二十层为净化机房等。
二、设计内容：
1、冷热源设计：本项目空调冷热源系统采用集中空调供冷供热;夏季全楼集中空调冷源采用电制冷水冷冷水机组+冷却塔供冷，水冷冷水机组设置于地下三层专用冷冻机房内;冬季（洁净区域）集中空调冷源采用风冷冷水机组供冷。本项目冬季集中空调热源供热范围为各洁净区域以及非洁净区域集中空调的新风系统;冬季集中空调热源采用风冷热水机组供热，该风冷热水机组同时也作为夏季洁净区域集中空调的再热热源。
2、本项目集中空调水系统分为舒适性空调的风机盘管水管系统，舒适性空调的空调机组水管系统-含组合式空调箱及新风机组，以及洁净空调水管系统;风机盘管及空调机组水管系统均采用二管制水系统，其中，风机盘管水管系统只供空调冷冻水，各新风机组水管系统夏季供应空调冷冻水，冬季供应空调热水;洁净区域空调水管系统独立设置，并采取四管制水系统。
3、空调风系统：首层入口大厅/咖啡厅/二层的报告厅等大空间采用定风量全空气系统，合理设计气流组织，过渡季节加大新风，可变新风量节能运行。病房楼层、办公室、会议室、休息等小空间使用区域采用风机盘管加新风系统。集中空调的所有回风口均设置过滤设备。
4、机械通风系统：普通病房新风由新风空调器送入室内，维持房间正压并压入走廊，由卫生间、污物间等排气扇经排风竖井由排风机排出室外。正负压病房设置集中变频排风机组，根据正负压要求控制机组变频运行。
5、机械排烟系统：
机械排烟 设置排烟系统的主要场所：公共建筑内建筑面积大于100平米且经常有人停留的地上房间;公共建筑内建筑面积大于300平米且可燃物较多的地上房间;建筑内长度超过20m的疏散走道;地下或半地下建筑（室）、地上建筑内的无窗房间或 设固定窗的房间，当总建筑面积大于200m2或一个房间建筑面积大于50m2，且经常有人停留或可燃物较多时设置排烟设施。
三、BIM技术在本项目中的应用
项目定位为科研综合楼，以心血管疾病相关基础研究，临床研究及前沿研究为重点，注重关键技术研发、成果转移转化、医疗产品开发利用和适宜技术推广。
本项目特点难点：一、本项目医疗和科研设备较多，设备荷载较大，导致结构较其他项目结构用量有所提高;二、项目科研用房比例大，有大量的科研实验功能用房，相应的考虑实验通风、实验装置（如液氮）通风、低温冰箱等设备散热需考虑配置大量的排风风机、送风风机以及空调机，为满足空间功能性以及舒适性要求，机电管线数量较多;三、本项目净化区域大（约7000平米），净化设备多，相应需大幅度增加空调冷热源、空气净化处理末端机组的配置，本项目屋顶设置风冷热泵机组主要为净化空调系统使用，根據医疗和科研功能需求，所配置的洁净空调系统多、净化系统分散;四、自然排烟条件有限，机械排烟量大，排烟系统尺寸较大。 基于以上特点难点，本项目采用BIM技术，直观的展现了复杂的建筑空间布局、各设备用房的设置、机电各专业管线密集交汇处的情况等。第一，本项目呈一字型布局，南北各有一条超长通道，排烟及空调共用一个机房，由北侧走道接出并负责整层的排烟及新风，但建筑条件有限，北侧走道过窄，管线尺寸较大且密集，物流轨道多设置于北侧走道内且占位空间较多，净高要求高，通过利用BIM技术的可视化，直观展示空间各机电系统三维的关系，有效帮助设计师梳理管线路由，提高图纸质量。第二，项目初期不同系统的风管交叉布置较多，尤其是空调和排烟共用一个机房，主管由一个机房接出并在一个较窄的走道里上下叠加，导致净高较低，在较为紧张的吊顶空间内，大片区域梁下空间不足。通过BIM模型直观地展示机电管线和梁下至吊顶顶边的剩余空间，在有限的机电安装空间内优化管线路由和调整管线尺寸，在各功能用房使用允许的条件下，借道房间，分散走道多层管线叠放的压力，利用三维模型直接出图，导出优化后的管线路由图，管线路由图提给各专业机电设计师，复核确认管线路由的合理性，从而保证净高满足要求。第三，通过BIM技术应用在设计前期的管线协调做出净高预判，然后及时与建筑协调立管管井位置及尺寸，尽可能使排烟横管出墙位置在梁腔中间区域且尽量减少排烟管的高度，从而解决前期施工图设计存在净高不满足的隐患，提高整体施工图质量。第四，由于本项目科研及设备用房较多，对空调系统的要求较高，空调机房内部空间有限，房间性能要求较高，设备尺寸较大，机组接管路径较为复杂，通过BIM技术，可验证空调机房内空间是否满足要求，是否留有设备检修空间，以便做出及时调整。
本项目在利用BIM的过程中采用了正向设计的流程，BIM承担主要的协调任务，与设计团队在狭小空间管线密集处问题上进行协同设计、讨论并记录问题方案、组建项目讨论群，发出问题，调整管线路由，模型优先于图纸，利用BIM模型直接导出机电各专业管线路由图，模型提交各方审核，各方无意见后，设计再根据导出的路由图进行出图。设计阶段BIM模型直接移交施工单位审核，最终用于指导施工。实现了BIM成果落地。
四、BIM技术在工程实践中的应用体会：
BIM技术在暖通空调设计中的应用，致使暖通空调设计从传统的二维设计向三维设计转换，并且实现了数字化、可视化设计，这是暖通空空调设计以及整个建筑设计中的重大转折。BIM技术的工作难度相对较大，但是其设计质量相对较高，在辅助设计的应用上，也很大程度的提升了设计图纸质量，其建立的三维模型可包含设备信息、材料信息、施工信息、施工成本以及施工进度等信息，BIM技术使电气、暖通空调、给排水、结构以及建筑等专业能够在建立的三维模型上同时工作，并且BIM把整个设计综合到一个共享的建筑信息模型中，将设备与设备、设备与结构、设备与建筑之间的冲突更加直观的表现出来，设计师、工程师可以在建立的三维模型中更加方便的查看和修改，通过在实践中的应用，表明BIM技术不仅在在暖通空调设计中具有十分重要的意义，同时在各专业协同上也有很重要的意义。将BIM技术与工程造价管理相结合，一方面，可以通过建立可视化的BIM数据模型，实现对模型框图出价，这样不仅节省了工程造价人员的时间、降低了人为计算误差、提高了工作效率，还能够在不同阶段对工程造價进行合理掌控，有效地进行成本控制，对工程造价的发展有重大推动作用;另一方面，由于BIM技术在数据存储、调用上具有高效性，可以对海量的造价数据进行存储、积累，进而实现对项目数据的共享，有利于项目模型决策。比如：通常状况下，人们一天中大部分的时间都是在室内，室内空间的设计成为建筑可持续设计的重要环节。传统室内空间的环境质量通常依据居住者的感觉和经验，而BIM的工具与方法，保证建筑设计师能够根据不同居住人群的心理和生理需求，然后整合各种不同形式的系统、材料以及空间，创建一个室内质量可持续设计的虚拟模型，能够精确的模拟室外和室内表面与空气之间的相互作用，然后根据BIM进行精细化的设计，准确创造适宜居住的室内环境，并且能够为居民提供更加便利的给排水、空调、通风、采暖等服务。管线综合指代的是BIM技术的专业性协调结果。通过模型直观反映设计区域的管线，使得管线布局形态层次分明，可以大幅度降低模型绘制作业量。BIM技术在暖通空调设计中的主要应用为信息三维模型，其是通过设计相关设备，并结合管道热工性能以及相应材料而成的，这种模型不仅可以便于设计人员准确掌握管道以及设备的安装位置、形态，而且效果具有较强的形象性以及直观性。
结语：
在设计阶段过程中，合理应用BIM技术，不仅可以促使设计图纸质量得以大幅度完善，还可以提高各个系统的运行效益，具有十分可观的实际应用价值。同时，还可以提前在一个虚拟界面上模拟施工，事先进行管线综合，最大化的优化净空达到业主想要的一个空间效果，减少返工。
参考文献：
[1]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）
[2]建筑设计防火规范（GB50016-2014）2018版
[3]建筑防烟排烟系统技术标准（GB51251-2017）
[4]综合医院建筑设计规范（GB51039-2014）
[5]BIM手册（原著第二版）中国建筑工业出版社