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  • 基于BIM技术的暖通设计软件对比研究

  • 来源:  发布时间:2014-05-03  浏览:1616
  • 基于BIM技术的暖通设计软件对比研究
    王一帆   赵志安
    (中国建筑科学研究院 建研科技股份有限公司,北京,100013)
    【摘要】本文从 BIM 技术角度出发,对比分析我国市场上现有暖通空调设计软件。对比数据互用性,
    发现暖通设计软件为了增强专业协同,信息交换格式从几何信息的交换发展到特定用途甚至全专业信息交
    换。对比与其它软件的集成,发现暖通设计软件与建筑性能化软件包括节能软件集成,综合解决环境与能
    耗问题,同时使模拟走向设计。对比设计流程,信息交换与设计流程的结合至关重要。对比产品库,发现
    产品库需要标准化,有三维参数化趋势。


    基于BIM技术的暖通设计软件对比研究 :http://www.bjht.com.cn/upload_files/article/221/1_1399090312_6050311.pdf



    第四届工程建设计算机应用创新论坛论文集                                                                 上海·2013
     
     
    【关键词】BIM;暖通设计软件;数据互用;集成;设计流程;产品库; 
    0 概述
    随着我国《建筑工程信息模型应用统一
    标准》 、 《建筑工程信息模型存储标准》等一
    系列标准开始编制,BIM技术迎来了新的发
    展契机。 暖通设计软件做为建筑类传统设计
    软件之一,也面临着机遇与挑战。
    本文从 BIM 三项基本支撑即信息交换
    格式 IFC、信息交付手册 IDM,国际字典框
    架IFD出发,结合建筑性能化模拟、参数化
    技术、专业协同技术,以国内市场上现有暖
    通设计软件为例, 对比阐述 BIM技术在暖通
    设计软件中的应用现状与发展趋势。
    1 互用性与集成
    1.1数据互用性
    建筑工程设计是一个多工种系统性工
    程,不同工种都有各自不同的专业软件,而
    软件间缺乏信息共享,不能有效协同。以暖
    通设计为例,计算负荷时需要建筑几何信息、
    热工信息,布置设备管线时需要建筑、结
    构、给排水、电气的空间位置,以免碰撞。
    同样也要给建筑提供空间布置,给结构提供
    荷载,给电气提供负荷。这些信息需求,造
    成了设备软件与建筑软件、结构软件、电气
    软件、给排水软件之间需要信息互用。
    为了保障软件间信息共享, 既有通过软
    件内部实现,也有输出不同信息交换格式文
    件外部实现。以现有暖通设计软件为例,
    PKPM 即有水暖电设计软件又有建筑、结构
    软件,可实现内部专业间信息共享。天正、
    鸿业CAD版,支持DXF格式输出。DXF格式
    用于CAD与其他软件之间数据互用,是 DWG
    文件的代理。 只是建筑几何形状信息的交换,
    而不包含性能参数,不足以满足任何基于性
    能的设计。鸿业 Revit 版、AutoCAD®MEP、
    Revit®MEP 相继开始支持 gbXML 输出。以
    Revit®MEP 为例,负荷计算时,参数和方法
    都基于ASHRAE手册,但可通过 gbXML格式
    导入IES、GBS、Ecotect、鸿业等第三方软
    件软件进行其它方法的负荷计算。gbXML格
    式用于能耗分析负荷计算软件与建筑软件
     
    【基金项目】 “十二五”国家科技支撑计划(2012BAJ09B04)
    【作者简介】王一帆(1986-),男,助理工程师,主要研究方向:工程设计软件研发 第四届工程建设计算机应用创新论坛论文集                                                                 上海·2013
     
     
    的信息交换,实现了单专业交换。 MagiCAD、
    AutoCAD®MEP、Revit®MEP 支持 IFC 格式输
    出,实现了全专业信息交换。 IFC 是一个
    包含建设项目设计、施工、运营各个阶段所
    需要的全部信息基于对象公开的全专业通
    用信息交换格式。另外 MagiCAD 还支持
    Navisworks 格式输出,用于碰撞检查,及
    施工阶段进度模拟。
    上述暖通设计软件不同的信息交换格
    式也即反应了建筑类软件信息交换有从单
    纯的几何信息交换发展到特定用途的信息
    交换甚至全专业信息交换的趋势。  
    1.2集成
    集成设计的贡献在于设计决策尽可能
    早,因为越早的设计变更会更有效,并且代
    价小。为了应对能源与环境问题,出现了大
    量建筑性能化模拟软件。暖通设计软件与建
    筑性能化软件的集成至关重要。 特别是节能
    软件,其计算内核即可算全年能耗又可以计
    算暖通动态负荷。且计算动态负荷时,一般
    都用能耗模拟内核DOE2,EnergyPlus,Dest
    计算,而不用规范规定的方法。以
    Revit®MEP 为例,可嵌入 IES 来计算负荷,
    如图1所示。 鸿业也集成了全年负荷计算及
    能耗分析软件,使模拟走向了设计。另外
    DesignBuilder 实现了热环境与风环境模
    拟的集成,OpenStudio、DIVA 实现了热环
    境与光环境的集成。如将风环境、光环境、
    热环境与设备设计、节能设计集成在一起,
    可综合解决建筑环境与节能问题。
     
    图 1  Revit与 IES 集成
    2 IDM 与暖通设计流程  
    IFC 支持所有项目阶段的所有业务需
    求,而建筑工程设计是分阶段进行的,某个
    阶段只需要部分专业的必要信息交换。IDM
    (Information Delivery Manual)即信息
    交付手册,则为特定阶段确定需要交换的信
    息。
    IDM 与业务流程直接相关。根据我国
    《建筑工程设计文件编制深度规定》 ,暖通
    设计同样被分为方案设计、初步设计和施工
    图设计三个阶段。 互提资料深度图样又将方
    案设计阶段按一个时段互提资料,初步设计
    按两个时段互提资料,施工图阶段按三个时
    段互提资料。 暖通空调设计步骤概括为如下
    4 步:1)确定室内设计参数,计算房间负
    荷;2)选择系统方案,主要设备选型,3)
    管网布置、水力计算与设备校验 4)与其它
    限制协调包括管线综合,标准判定等。
    IDM需要确定交换内容。暖通设计计算
    负荷时需要建筑专业提供房间几何信息,及
    围护结构热工参数。设备选型、布置管网时
    要给能耗模拟软件提供数据,以进行动态负
    荷计算、能耗模拟、标准判定。布置管线后
    需要电气、给排水、结构专业提供管线梁柱
    几何位置进行碰撞检查。 暖通空调设计过程
    与信息交换如图2 所示。
     
    图 2  暖通空调设计过程与信息交换
    以AutoCAD MEP为例,暖通空调设计步第四届工程建设计算机应用创新论坛论文集                                                                 上海·2013
     
     
    骤如下:参照建筑楼层平面,添加基本的
    MEP 元素(如风管、管道) ;添加更详细的
    建模元素(如机械设备) ,分析系统并优化
    MEP元素;创建明细表、视图和图纸来绘制
    项目施工图;创建详图、创建注释和添加标
    记。而Revit®MEP设计过程包括:构件族的
    修改和创建、管道风管配置和视图编辑等项
    目准备;负荷计算、设备布置、系统创建即
    逻辑系统创建;管道物理连接,系统分析,
    调整管道尺寸; 标注、系统图、碰撞检查等。
    MagiCAD则增加了建筑平面图参照,能够实
    时看到建筑图调整对设备专业的影响。
    MagiCAD 还可以面对暖通设计下游的机电
    安装,进行管线综合、算量统计等。清晰的
    设计流程,模板化的项目管理也至关重要。 
    3 IFD 与产品库 
    对于暖通专业,设备、构件种类繁多,
    如何实现设备、构件的产品库就特别重要。
    产品制造的全球化、商业的全球化致使我们
    需要更通用的规范。否则不同国家、地区语
    言和文化背景的信息提供者和信息请求者
    对同一个概念将有不同的表达。全生命周期
    的信息传递,需要一致的实体命名。IFD就
    是用于解决术语命名一致性问题的。IFD的
    全称是“International  Framework  for
    Dictionaries” ,可直译为“国际字典框
    架”。IFD给每一个概念定义一个全球唯一
    的标识码GUID。
    另外产品库的参数化、 三维表现也非常
    重要。天正、鸿业 CAD 版、浩辰都是用图块
    来表示,分为二维图块和三维图块。但图块
    只能等比例缩放,不能实现参数化建模。一
    些复杂的设备,三维也不能准确展示。
    AutoCAD®MEP中称为多视图零件,二维三维
    对应,但不能随意改变零件大小尺寸,只能
    选择有限规格。Revit®MEP用族来表示设备,
    可参数化修改设备性能参数与几何参数。族
    是一个包含通用属性集和相关图形表示的
    图元组,可重复使用。MagiCAD则集成大量
    厂家产品,用户又可以利用产品库编辑器,
    自行扩充产品数据库,如图 3所示。
     
    图 3  Magicad 产品库
    4 结论 
    通过从互用性与集成、IDM与暖通设计
    流程 、IFD 与产品库三方面对比我国市场
    上现有暖通空调设计软件,得出以下结论: 
    1)暖通设计软件信息交换有从单纯的
    几何信息的交换发展到特定用途的信息交
    换甚至全专业信息交换的趋势,从而增强专
    业协同。
    2)为了应对能源与环境问题,暖通设
    计软件需要与建筑性能化软件包括节能软
    件集成。同时可计算动态负荷,使模拟走向
    设计,做到性能化设计。
    3)把握暖通设计流程,以确保暖通设计
    各参与方在恰当的时候获取合适的信息。
    4) 暖通设计软件需要标准化、三维参
    数化的设备产品库。
    参考文献
     
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    样-暖通空调专业 [M],北京: 中国建筑标准
    设计研究院出版社,2005. 第四届工程建设计算机应用创新论坛论文集                                                                 上海·2013
     
     
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    Analyzing  the  Integrated  Heating,
    Ventilating, and Air Conditioning (HVAC)
    Design Process.” 2012 ASCE International
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    Engineering, Clearwater Beach, FL, June
    17-20, 2012
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    comparative study of the IFC and gbXML
    informational  infrastructure  for  data
    exchange in computational design support
    environments. Tenth International IBPSA
    Conference, edited by Yi J, Zhu YX, Yang
    X D and Li X T, pp. 1530-1537. Beijing:
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    建筑设计系列软件中的应用探讨[J],土木建
    筑工程信息技术,2012,4(4):115-118.
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    筑节能设计软件开发研究[J],建筑科学,
    2012.
    [8]  芬兰普罗格曼有限公司北京代表处编写,
    MagiCAD 软件入门培训手册 HP&V 部分,2010
    [9] 高远,邓雪原,基于BIM的建筑MEP设计技术研
    究[J],土木建筑工程信息技术,2010,
    2(2):91-96.
    [10] 黄强,中国 BIM 分期目标与标准体系[J],时
    代建筑,2013,2:22-25.
     
    BIM-Based Comparative Study of HVAC Design Software
     
    Wang Yifan, Zhao Zhian
    (CABR ECHNOLOGY CO.LTD, China Academy of Building Research, Beijing 100013,China )
     
    Abstract: From the perspective of BIM technology, HVAC design software in the existing
    market was analyzed comparatively  .From  the point of  interoperability,  in order  to enhance  the
    professional  collaboration,  information  exchange  format  developed  from  the  geometric
    information  exchange  into  a  particular  purpose  or  even  the  whole  professional  information
    exchange. Facing  the environmental and energy  issues, HVAC design  software  integrated with
    building  performance  simulation  software  includes  energy  efficiency  software  to  solutions  it
    comprehensively. And make  simulation  integrated  into  design. Compare  design  processes,  the
    combination of information exchange and design process is crucial. At last, Product library need
    to be standardized and parametric.
    Key Word: BIM; HVAC Design Software;Interoperability;Integrated;Design Process;
    Product Library;
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