浅谈公共建筑暖通空调深化设计

摘要：随着城市现代化发展，大型公共建筑越来越多，暖通空调系统也越来越复杂，设计院图纸往往不能直接用来施工，进一步深化设计工作就显得尤为重要。本文将从暖通空调深化设计内容要点、主要步骤、BIM技术的应用等几个方面对暖通空调深化设计工作做以简单介绍。

关键词：深化设计  暖通空调深化设计  BIM技术

“深化设计”是指在业主或设计顾问提供的条件图或原理图的基础上，结合施工现场实际情况，对图纸进行复核、细化、补充和完善。深化设计后的图纸满足业主或设计顾问的技术要求，符合相关地域的设计规范和施工规范，并通过审查，能直接指导现场施工。在几年的实际工作中，我了解到，目前大部分大型公共建筑均是由设计单位完成方案设计或初步施工图设计的情况下，再由深化设计单位或者施工单位完成可实施的施工图设计。

通过几年工作经验的积累，使我对暖通空调的相关专业知识有了更加深刻的理解，更加注重设计图纸与现场施工情况的结合。为了给大家的深化设计工作提供些许借鉴，我对几年来暖通空调深化设计工作进行了初步总结。

一、暖通空调深化设计的主要内容及要点：

（一）复核系统是否正确合理，包括空调风系统、空调水系统、采暖系统、通风系统、防排烟系统等。主要检查各系统是否有接错或者不符合设计规范的地方，例如在地下车库的防排烟设计中，排烟系统和排风系统是分开设置还是共用一个风管系统，此时要注意结合原设计，检查管道系统接驳、系统切换控制是否正确。

（二）检查系统及平面图中各系统的控制、调节、监测等阀门附件的设置是否缺少、正确合理。例如风管防火阀的设置部位包括穿越防火分区处、穿越机房隔墙和楼板处、穿越重要或危险性大的场所的隔墙和楼板处、穿越防火分隔处的变形缝两侧以及竖向风管与每层水平风管交接处的水平管段上等，在空调风管水管穿越沉降缝（变形缝）处要设置柔性软连接，类似问题均需检查复核。

（三）复核空调冷热负荷，冷热负荷主要以原设计为准，可通过指标法进行初步复核验算，运用指标法要注意不同地区对冷热负荷指标进行修正。复核设备参数，例如制冷机组冷量选择是否合适、水泵的流量及扬程是否满足要求，风机的风量及压力是否满足要求、管道流体的流量及流速是否符合要求等；

（四）结合建筑、结构专业，与各机电专业（给排水、消防、强弱电等）管线进行空间位置排布协调，在有限空间内管线会相互交叉碰撞，必须在满足专业设计规范下消除暖通空调管线与其他专业管线之间的碰撞，尽量减少增加阻力的管件（如管道应减少不必要的翻弯），并达到管线布局合理美观的要求。专业管线的深化设计主要注意在符合规范及设计要求的前提下，尽量布置紧凑合理，少占用空间，风管水管尽量减少不必要的弯头，以减少工程造价和系统的局部阻力。

（五）会同机电各专业设计机电管线综合图。此时不仅仅是考虑暖通空调专业的深化设计，而是需要全局统筹机电各专业。机电管线综合设计的原则一般是：1、先布置管径较大的管线，后布置管径较小的管线，遇管线交叉时，应小管避让大管，因小管所占空间位置较小，造价相对较低且易于安装；2、压力流管道避让重力流管道。压力流管道在外加压力作用下介质克服沿程阻力沿一定方向流动，给水管道、消火栓管道、走廊喷水灭火管道、热水管道、空调水管等均为压力流管道。压力流管道区别于重力流管道的主要特征是可以爬升，重力流管道内介质仅受重力作用，由高往低流，污水、废水、雨水、空调冷凝水等管道属于重力流管道，其主要特征是有坡度要求且排放水流杂质多、容易堵塞，因此力求水平管线短，避免过多转弯，以保证建筑空间及排水畅通。管线交叉时，应将重力流管道对标高的要求作为首要条件给予满足；3、冷水管避让热水管，因热水管往往需要保温且造价较高；4、电缆（动力、自控、通讯等）桥架与输送液体的管道宜分开布置或布置在其上方，以免管道渗漏时损坏电缆造成事故。如必须在一起敷设，电缆应考虑设套管等保护措施；5、附件少的管道避让附件多的管道，这样有利于施工操作和维护及更换管件；6、可弯曲管避让不可弯曲管；7、各种管线在同一处垂直方向布置时，一般是线槽或电缆在上水管在下，热水管在上冷水管在下，风管在上水管在下，尽可能使管线呈直线，相互平行不交叉，使安装维修方便，降低工程造价。

（六）依据与建筑、结构及其他机电专业协调排布后的图纸，并根据设计规范对空调介质流速的要求，重新确定空调风管尺寸及水管管径，计算各个系统的实际阻力。依据计算结果选择合适的水泵、风机等设备。计算沿程阻力系数时要注意，在不同的阻力区选择合适的计算公式。在实际计算中，沿程阻力系数和局部阻力系数通常通过查表获得。对于并联环路系统，还应该在阻力计算的基础上进行阻力平衡，并联环路压力损失的不平衡率应小于15％；

（七）配合建筑、结构专业确定预留洞口、套管、设备基础的位置及尺寸；

（八）配合精装修专业确定风口、检修口等的位置及做法。检修口须考虑空调设备、管道阀门等附件的检修和使用，尽量考虑与其他机电设备统一考虑预留检修口，以减少检修口的数量，保证装饰吊顶的美观。

二、暖通空调深化设计的主要步骤：

（一）收到建设方、设计院（顾问）提供的项目设计资料，首先仔细阅读项目的相关技术规程，明确项目对管材、连接方式、保温、消声、隔振等方面的要求，将技术规程中的相关规定与设计说明、设计规范进行比较复核，向建设方、设计院（顾问）提出合理建议，为深化设计做好准备。技术规程、设计说明、设计规范及设计院（顾问）对疑问的回复等内容，均为深化设计的依据。

（二）成立深化图纸设计小组，并初步复核暖通空调系统布置的合理性、管道系统接驳的正确性、阀门附件等监测控制设施的完整性，在确保本专业设计完整且合理的前提下，与各专业进行管线协调排布。对于整个机电工程项目来说，暖通空调深化图纸设计小组一般要与建筑、结构、精装修、给水排水、消防、强电、弱电以及人防工程等几个专业进行协调深化。初步协调后，进行管线综合排布，协调解决机电管线碰撞、安装、调试、检修等问题，绘制详细的机电综合图（包括剖面图、局部大样图）。按照机电综合图的调整方案，进行本专业的深化设计，并把深化图纸设计得出的问题进行汇总归档，提出具体的设计修改意见和解决方案，与各专业修改方案进行汇总后，将深化设计后的专业图纸与机电综合图纸一并交由建设方、设计院（顾问）等相关单位进行审核；

（三）待专业深化设计图及机电综合深化图纸经建设方、设计院（顾问）等相关单位审核通过后，依据深化设计图纸重新计算风机压力、水泵扬程等参数，将计算结果提交建设方、设计院（顾问）等相关单位审核，帮助建设方进一步优化设计方案并确定最终的设备选型。批准后的深化设计图纸可用来指导现场施工，施工过程严格按深化图纸的内容进行，并把现场施工中发现的问题重新反映到图纸上来，从而进一步完善深化设计；

（四）全过程跟踪设计变更，依据最新设计变更调整深化设计图纸。公共建筑一般面积较大，涉及的功能分区较多，项目实施过程中不可避免会涉及到功能区的改变、设计参数的调整等变更，深化设计图纸要及时跟踪这些变更，并与各机电专业进行协调，以使施工现场与图纸保持一致，避免返工；

（五）会同各机电相关专业绘制机电综合管井图、留洞图、基础图、综合天花条件图等；

（六） 配合精装修单位确定最终的风口、操作检修口等的位置及尺寸。

三、BIM技术在暖通空调深化设计中的应用

建筑信息模型（Building Information Model，简称BIM）是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关的工程数据模型。近年来，BIM技术发展迅速，Autodesk Revit、Bentley AECOsim Building Designer等BIM软件的应用，大大推进的BIM技术在暖通空调深化设计中的应用，改变了建筑工程设计的工作模式。对于大型复杂的工程项目，采用BIM技术进行三维管线综合设计有着明显的优势及意义。BIM模型是对整个建筑设计的一次“预演”，建模的过程同时也是一次全面的“三维校审”过程。在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题，传统暖通空调深化设计只是在二维平面图纸中进行，单专业深化设计之后，与其他各专业图纸进行叠加，多专业叠合的二维平面图纸图面复杂繁乱，不够直观，仅通过“平面+局部剖面”的方式，对于多管交叉的复杂部位表达不够充分。管线交叉的地方靠人眼观察，难以进行全面的分析，碰撞无法完全暴露及避免。

在近几年的工作中，本人主要使用Autodesk Revit软件实现BIM技术在深化设计上的应用。BIM技术在解决传统设计中的一些问题中有着明显的优势：

（一）三维可视化、精确定位。采用三维可视化的BIM技术却可以使工程完工后的状貌在施工前就呈现出来，表达上直观清楚。设计中的管线布置、系统接驳及控制调节部件的设置均按真实尺度建模，不仅保证了设计的合理和完整性，而且可以保证实际的安装、操作、检修空间，使设计模型图纸达到现场施工及后续运行维护的精度要求。

（二）碰撞检测、减少返工。在深化设计、管线综合设计过程中，使用Revit软件碰撞检测的功能，将各专业管线碰撞问题在施工前就暴露出来，与建设方、设计院（顾问）进行及时的协调沟通，在深化设计阶段尽量减少现场的管线碰撞和返工现象。这不仅能及时排除项目施工环节中可以遇到的碰撞冲突，显著减少由此产生的变更，更大大提高了施工现场的生产效率，降低了由于施工协调造成的成本增长和工期延误。

（三）实时联动、制图准确。在涉及建设方、设计院等的设计变更中，只需要在Revit软件设计模型中修改任意一个视图，其余视图、图纸均实时同步，这就大大减少了图纸修改的工作量，提高了图纸的准确性。

（四）协同工作、提高效率。传统二维设计多数需要配置专人排布、绘制机电综合图，专业间的协调主要通过综合图进行。Revit软件的工作集协同工作功能可以实现多专业实时协调设计，而且可以摆脱工作地点的限制，各专业可以在不同地点同时在中心文件中进行设计建模，摒弃传统的闭门造车式的单专业设计，各个专业同时进行，相互之间的协调方便快捷，提高了设计效率。

当然，现阶段Revit软件还有一些不足，仍需在软件外进行解决，例如负荷计算分析、管道水力计算等。

使用Revit软件进行深化设计的基本步骤如下：

（一）首先需要根据技术规程、设计说明等技术资料制作项目样板文件，项目样板主要制定深化设计时的一些统一规则，例如项目基本信息、管道材质、系统分类、连接方式、保温材料及厚度等。样板文件完成后，启用工作集（工作集一般按照专业进行设置），搭建中心文件，依据需要可设置基于文件的共享中心文件和基于服务器的共享中心文件；

（二）当前BIM应用阶段，很少会有设计院、顾问单位会提供三维的设计方案，因此，在拿到二维的设计方案图纸后，需要根据二维设计方案制作三维方案模型。设计人员访问中心文件并建立本地文件，拾取本专业对应的工作集的权限，在本地文件中进行本专业三维设计建模，深化设计和三维建模同步进行；

（三）设计建模过程中实时进行同步，同步之后可看到其他各专业模型在当前空间的设计排布，据此进行协同设计，进行设计方案的优化；

（四）各专业协同设计完成后，在Revit文件的二维视图中进行标注并整理出图、工程量统计等；

（五）实时跟踪相关的设计变更，依据设计变更修改相关设计模型，本专业的变更修改要注意对其他专业的影响，其他专业的变更要复核对本专业是否有影响。

以上是本人对公共建筑暖通空调深化设计工作的简单总结。在暖通空调的深化设计工作中，还有许多问题需要注意，深化设计所涉及的知识范围非常广泛，我目前所接触的只是冰山一角，在未来的工作学习中，希望与各位同仁共同努力，不断总结，使暖通深化设计工作能够更加高质量的开展。