BIM 技術在建筑電氣設計中的創新與應用

郎曉雪

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130012）

1 國內BIM 技術在建筑電氣設計中的創新與應用

1.1 建筑電氣專業的BIM 設計創新

BIM 技術是一種數字化建造技術， 國內研發團隊將建筑電氣設計與數字化技術相結合， 其創新主要集中在以下方面： ①整合多個建筑專業領域：BIM 技術可以將建筑設計、結構設計、機電設計等多個領域的專業知識進行整合， 實現全流程協同設計，大幅提高建筑設計的效率和精度。 ②增強數據可視化能力：BIM 技術可以將建筑設計過程中產生的各種數據可視化呈現， 如3D 模型、可視化效果圖、數據圖表等，使設計師和相關人員更直觀地了解建筑的設計情況和問題， 方便溝通和決策。 ③建立建筑物全生命周期管理系統：BIM 技術可以將建筑物的整個生命周期管理包括建造、運營、維護、拆除等環節都整合到一個系統中進行管理，使建筑物的管理更加高效和可持續。 ④結合新技術：BIM 技術也在不斷結合新技術進行創新，如與人工智能、物聯網、虛擬現實、增強現實等技術結合，可以實現更智能、更高效的建筑設計和管理。

1.2 建筑電氣專業的BIM 技術應用

BIM 技術以工程單體各項信息數據作為建模依據， 通過協同模型對工程方案進行模擬仿真。在工程單體全生命周期內，給予科學系統的管理與核驗。建筑電氣設計專業在實際工程設計過程中會接收多個專業提資的項目條件和產品信息，在其他專業設計條件出現改動時，有可能出現提資錯誤從而影響項目的準確度和實效性。傳統的建筑電氣設計是二維軟件設計，核心關聯數據在各專業傳遞中容易出現信息交換失誤或不及時，需要設計人員及時溝通并辨別邏輯關系。而在建筑電氣設計過程中使用BIM 技術， 可以自主分析電氣專業與其他專業之間的工程數據，實現信息共享，提高項目綜合效率和水準。

BIM 電氣設計的實施流程包括三個流程，即前期統計分析、項目深入設計、后期交圈審查。在前期統計分析階段，需要根據工程實際情況，深入可行性研究，通過文字報告將建設項目中建筑電氣專業調研的情況及可行性認定進行詳細說明，從而推進初步設計的進度。 在項目深入設計階段，設計師在各樓層平面上設計強電系統、 敷設電纜橋架等管線、配備智能供電體系、布置電網后期檢查避免專業間的碰撞，檢測電氣專業設計模型中存在的與其他專業之間的設計沖突。BIM 技術在建筑電氣設計中的應用重點主要體現在電氣平面布置、電氣族數據庫及各專業管線碰撞的檢測三方面。

2 酒店建筑設計中BIM 技術的應用實例

工程案例選取2022年建成并投入使用的某酒店建筑為研究對象。酒店位于長春市朝陽區，建筑面積為15 210 ㎡， 占地面積約2 778㎡， 建筑高度為46.2 m， 其中1～2 層層高為5.1 m ，3～12 層層高均為3.6 m。 該酒店各專業在設計過程中均使用BIM技術繪圖完成。 建筑專業完成平面布置后，電氣設計專業人員開始設計電力線路，重點將電纜橋架與電纜線路輸入BIM 軟件。 天正Revit 平臺（或盛透平臺）默認選用托盤式、梯式、槽式橋架，電氣專業設計師在程序中選擇項目所需的橋架形式、橋架規格及類型，并定義橋架在空間的固定高度，自動生成三通、彎頭等連接構件。Revit 平臺將各專業設計圖紙集結在統一平臺， 在BIM 公共平臺上完成設計、共享圖紙、交圈一體化，工程中建筑、結構、水暖、電氣專業提供的不再是一紙資料,而是一個包含用電設備信息的參數化模型，電氣專業人員可以實時讀取水暖電等專業的相關信息。

BIM 技術可以用于創建建筑模型，這些模型包含建筑的幾何形狀、建筑系統、設備、材料等方面的信息。 在酒店建筑的設計中，這些數字模型可以幫助設計師更好地預測建筑物的行為，協調設計和檢測沖突。 BIM 技術還可以用于酒店建筑的能源分析。 建筑模型可以記錄建筑物的能源使用情況，例如照明和空調系統的能源使用。通過對這些數據進行分析，設計師可以優化建筑物的能源效率，降低能源成本。BIM 技術還可以用于酒店建筑的施工計劃。 通過建筑模型，施工人員可以更好地了解建筑物的結構和組成部分，從而協調工作進度和資源分配。 BIM 技術還可以用于酒店建筑的可視化效果。通過建筑模型，設計師可以創建高質量的渲染和動畫效果，以便更好地展示酒店建筑的外觀和內部設計。 綜上所述，BIM 技術在酒店建筑設計中具有廣泛的應用，可以幫助設計師更好地預測建筑物的行為，優化能源效率，協調施工計劃，并提供高質量的可視化效果。 應用BIM 技術有助于提高酒店建筑的設計質量和建設效率，同時也可以降低建筑物的能源成本和維護成本。

3 現階段BIM 技術應用的優勢和不足

BIM 技術在建筑電氣設計中優勢明顯，主要體現在三方面：①三維設計表達更為直觀，機電專業各構件定位更加明確，實現全角度可視化，有利于建筑各專業信息之間的同步化、精致化；②信息參數的傳遞更為準確， 在建筑電氣設計過程中系統的、完整的將各專業的設計條件接受并核對，解決信息更新問題，確保工程信息和設計資料及時準確的送達； ③BIM 技術在平臺系統中有全程預算、采購及管理功能，將設計材料精準的統計整合，提供滿足精度要求的設備材料統計表。

BIM 技術在建筑電氣設計中也展現了個別不足：①缺乏標準化：由于BIM 技術在不同領域的應用方式不同，目前缺乏統一的標準化規范，這使得電氣設計在BIM 平臺上的應用和協作存在一定的難度。 當前BIM 軟件平臺內置的標準與國標制圖標準存在很多不同，導致設計師工作量反復、專業對接不通暢、 圖紙深度不足、 出圖效率低等問題。2021年中國建筑科學研究院有限公司對BIM 設計效率進行了科學數據統計， 統計結果顯示: 使用BIM 程序設計繪圖的工作周期是傳統CAD 繪圖工作周期的7 倍。②電氣設備庫不完善：在BIM 軟件中，通常只包含有限的電氣設備庫，而在電氣設計中，需要涉及各種不同的電氣設備，包括不同類型的開關、插座、燈具等。這導致設計人員需要手動添加這些設備并創建符號，從而增加了工作量和出錯的可能性。 ③電氣負載計算困難：BIM 軟件通常不包含電氣負載計算工具，這使得電氣設計人員需要在外部計算工具中進行電氣負載計算，再手動輸入到BIM 軟件中。 這不僅增加了工作量，還可能導致出現錯誤。④缺乏電氣安全性分析工具：在電氣設計中，安全性是至關重要的因素。 然而，BIM 軟件通常缺乏用于評估電氣系統安全性的工具， 這使得設計人員需要使用外部工具進行安全性分析， 從而增加了設計時間和成本。 ⑤無法獨立生成配電系統圖：現階段BIM 軟件在多個專業需要的數據計算上都比較落后，需要配合其他軟件進行計算從而生成系統圖紙。 ⑥專業間協同設計不完善：主要表現在個別建筑專業標注的標高在電氣專業圖紙上不顯示、火災自動報警系統中的消火栓啟泵按鈕與其他專業的消火栓連接、 輸入/輸出控制模塊與暖通風機間的連接等問題。 ⑦平臺運轉不流暢:BIM 系統對電腦配置要求高，且與建筑節能、結構計算軟件存在不兼容現象。 ⑧僅適用于簡單電氣系統：BIM 技術主要用于建筑結構和機械設備的設計和管理，對于復雜的電氣系統（如電力系統、控制系統等），其應用并不是很廣泛，因為這些系統的設計需要更為專業的電氣知識和技能， 而BIM 技術在這方面的應用還有待提高。

4 結語

BIM 技術可以幫助建筑設計團隊更高效地工作，提高設計質量和建筑物的性能，同時也可以幫助電氣設計師更好地管理和維護建筑物。雖然BIM技術的應用還存在較多瓶頸，但隨著技術的不斷發展，BIM 技術在中國的應用前景是非常廣闊的。 該技術還可以與其他技術結合使用， 例如人工智能、大數據和物聯網等，從而提高建筑設計和管理的效率和精度。