暖通设计BIM软件研究

暖通设计BIM软件开发研究

中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司，王一帆

【摘要】本文首先分析了暖通空调设计BIM软件功能需求与市场现有暖通空

调设计软件存在问题，包括信息传递、传递格式、施工图与三维模型

关系等。然后结合软件实现条件，介绍作者参与的暖通设计BIM软件

暖通设备模块与参数设置功能的具体开发。包括ARX 自定义实体技

术、mdb、xml格式读写、MFC控件扩展等。最后阐述了只有将暖通设

计需求和计算机技术的结合才能实现提高生产力的暖通设计BIM软

件。

【关键词】暖通设计；BIM；设备图块；参数设置；

1. 暖通空调设计BIM软件需求分析

随着BIM技术在建筑行业应用的广泛开展，暖通空调BIM软件也应运而生。BIM技术的首要目的是信息在建筑全生命周期更有效的传递。由此专业间可通过信息传递实现协同设计，如不同专业间碰撞检查，互提资料。上下游之间增强信息传递的效率与质量，如改变设计、施工、运维之间靠纸质图纸传递信息的低效与粗放。暖通空调BIM软件信息的传递必须依赖特定格式的文件，一般暖通软件都支持DWG、DXF格式的文件导入导出，但这种格式只含有几何信息，不能用于计算分析。当需要进行能耗模拟，采光分析等性能化分析时，可采用gbXML格式，它不仅包含几何信息，还有与性能模拟有关的构件物理参数。做为BIM最为主要的技术支撑，IFC格式几乎包含了建筑、结构、水、暖、电全专业的信息。不仅可以用于计算分析，也可用于专业提资、模型碰撞检查等专业间协同。

另外市场上现有暖通设计软件存在不少其它问题。国内软件基本以二维施工图出图为目的，三维功能不足，国外软件三维功能强大，却不能支持中国的标准规范。三维模型可以实现碰撞检查功能，又可增强可视化效果，但三维建模信息量大加上BIM大信息量的输入增加了设计师的工作量，设计师不一定习惯。再者三维模型不符合施工图要求，需要先建立模型再生成施工图，施工图的变化又要及时反馈到模型，模型的变化也得反应到施工图，并保证两者一致。这样改变了设计流程，设计师也不一定习惯。最好是保留设计师习惯，二维建模。随着建筑节能与绿色建筑的要求，暖通设计的计算更为重要。如全年的能耗分析，负荷的动态分析都格外重要。暖通计算还包括水力计算、焓湿图计算等。加强暖通计算分析的可视化程度，可提高暖通设计的质量。

软件的需求又受到软件实现条件的制约，接下来介绍作者参与开发的暖通设计BIM软件设备实体与参数设置两部分功能的具体实现。

2. 暖通设备模块

暖通设备种类众多，至少几十余种，常用的也有十几种。通常采用二维图块来实现，可满足二维施工图要求如图1所示。而随着BIM技术的推广，设备产品库可升级为三维并附有性能参数。这样不仅可用来碰撞检查，方便安装，而且性能参数可用于优化设计阶段甚至运维阶段系统性能。但应对当下国内出施工图的刚性需求，就得保留二维图。另一方面设备不仅种类繁多，每种类别又有不同型号，所以对于设计师就有开放性、扩展性的需求。参数化模型可实现三维设备的扩展性。Revit采用族的技术，来实现用户定制，CADMEP采用参数化零件向导可改变设备规格如图2所示。最后快速智能的布置方式，也可提高设计效率。作者参与开发的暖通软件采取面向对象方法，在CAD二次开发ObjectARX接口下开发。设备模块通过ARX 自定义实体技术实现。作者首先概括暖通设备共同特点，建立设备基类

EquipmentBase。共用数据包括：几何尺寸、定位参数、设备接口参数、物理参数、二维图块（名称、ID、入库尺寸）等。共用方法包括：设备三维显示画法，及二维图块读取、比例，及其它参数存取函数等。然后为每种设备写一个类，都从设备基类派生，增加特殊属性与方法。如具体实现三维画法和特定性能参数以及重载CAD的捕捉点、夹点等辅助功能。

二维图块的具体实现是通过SLD幻灯片进行选择，再插入Dwg格式图块。在ViewportDraw里设置二维图块比例插入点。三维绘制的具体实现是通过对ARX提供的三维绘制类Mesh、Shell等进行封装，简化绘制方法。在每个实体类WorldDraw里实现不同三维绘制。

通用布置方式包括：任意布置、延直线布置、矩形布置、沿墙布置。还有一些设备有自己特有的布置方式，如管道风机，可以在风管上布置等。这些布置方式可采用ARX提供的全局函数进行计算求点来实现，另外可增加拖动效果，可通过Monitor或Jig类来实现。

图1图库管理图2参数化零件向导

3. 参数设置

暖通设计软件参数设置包括：通用的线型、线宽、图层、字体等设置，以及构件参数，还有标注样式等。这些参数应与项目绑定，从而形成模板，可提高设计师设置参数效率。软件初始化时提供默认值，这些默认值一般可保存成Mdb、Xml格式导入导出。Mdb格式需要借助外部Access数据库，但维护方便。Xml格式可扩展性强并不需要第三方软件支持，它需要解析器，可利用开源Tinyxml进行解析。另外Revit、Magicad分别将其默认参数保存在其自定的.rte、epj项目样板文件里。市场上常用暖通空调软件参数设置往往有多个对话框，如风系统、采暖分开设置，不便查找设置如图3所示。而且暖通配置参数多，若仅用MFC提供的控件，将导致大量设置页面。另外MFC提供的控件可扩展差用户添加自定义参数设置不便。作者参与开发的软件采用mdb格式导入导出配置文件，并通过扩展MFC所提供的控件，使交互界面更为集成。如扩展ListCtrl，在其单元格内增加颜色选择、Combox等控件，并将数据导入导出到mdb格式外部文件里，见图4。

图3参数设置图4MFC扩展控件

4. 结语

本文介绍了BIM理念，并结合现有暖通设计软件问题及ObjectARX、数据库、界面扩展等软件技术，以设备库和参数设置的具体开发为例，阐述出暖通空调设计BIM软件不仅受需求影响，而且受软件开发技术的限制，只有将两者结合好，才可开发出提高生产效率与质量的暖通设计BIM软件。

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