暖通空调CAD编程思路初探

AutoCAD应用图形软件是现今微机上应用最广的 CAD支撑软件，大多数设计应用软件都是以 AutoCAD作为基础平台进行开发的。

建筑设计行业中的计算机绘图及分析，国内已经进行了10多年的研究。作为建筑设计行业的一个分支，暖通空调设计中也涌现了许多应用软件，有的软件甚至已经多次改进、升版。有关专家和技术人员为此倾注了无数的心血，也取得了大量的成果。

然而，笔者根据调查发现有一个现象值得注意：当设计单位购买了某个应用软件以后，一开始设计人员往往表现出浓厚的兴趣，争相学习、安装、调试。但经过两三个月的使用，该软件又很容易被束之高阁，人们重新回到最基本的AutoCAD上来。

笔者认为应用软件喧宾夺主是产生这一现象的根本原因。应用软件应该是为设计服务的，如果应用软件在使用时打乱了设计人员的思路和习惯，则该软件不可避免地会被摒弃。设计人员在最初拿到一个软件时，一般都按假想的工程，依照软件规定的顺序进行绘图。但当运用到正式的工程上时，问题就出现了，总结起来主要有以下3点：

①软件要求输入信息的顺序不对

软件编制人员要求输入信息的顺序往往是根据编程的需要，而不是根据设计的思路。例如，按暖通空调的设计思路，全空气系统的风管布置往往先考虑消除冷热负荷的均匀程度，然后才考虑风管最合理的走向。而某些软件在编程时，为了满足能自动生成风管系统图的要求，在绘图一开始就要求输入当前层层高，风管尺寸、位置、标高、走向、上下位置变化情况等数据。而这些数据在设计初期往往是一些待定量，设计人员很可能由于各工种配合协调或其它原因对此作调整。这样，牵一发而动全局，几乎前功尽弃。当然，软件开发人员的本意是一步到位，省时省力，殊不知设计过程实际是一个不断补充和修正的过程。过早、过多地要求输入某些数据，会使设计人员陷入一个尴尬的境地：明知无用，还是要输入，否则无法进行下一步的工作；输入以后，随时可能更改，然后从头开始，岂非白费功夫!

②软件绘制图元的方式不对

一般软件的主要绘图形式是选单加图块。例如，空调设备、风机水泵均采用图块，甚至风管配件亦采用图块，让设计人员去选择。而实际上，空调设备品种繁多，一个软件无法包含成百上千的不同型号的设备。于是，有的软件退而求其次，以示意性的方块代替，这在实际的设计中又毫无价值。现在的民用建筑空间狭小，因此我院要求暖通设计中设备必须按实际尺寸绘制，以判断安装的可行性，简单的方块是无法出图的。而诸如风管弯头、三通、四通之类的配件，如果做成图块，就需要设计人员先确定是何种配件，然后去挑选，不仅使用不便，还容易造成其他方面的麻烦。譬如，有的设计人员习惯采用多义线(polyline)绘图，为的是直观，但图块的线型变化以及拉伸移位都十分繁琐，不注意就容易出错。又如，设计人员绘图习惯各不相同，有的喜欢画多义线，而有的则喜欢画单线，出图时再利用颜色控制画笔粗细。一般软件往往无法全面照顾设计人员的各种习惯。

③软件自动生成的图形问题较多

自动生成空调水管系统图，一直是当前暖通空调应用软件中的焦点问题之一。目前，不少暖通空调软件已推出自动生成空调水管系统图的功能。然而，众所周知，暖通空调设计中，空调水管系统图一般按45°轴测图绘制。如果完全按实际情况绘制，前后重叠现象不可避免。手画时，有经验的设计师往往采用平移，局部虚化，省略等方法，以确保系统图的清晰明了。而计算机绘图时，必然完全按实际情况绘制，其结果可想而知。自动成图的另一个急需解决的问题是自动统计设备表。目前各类软件推出的往往是材料表而没有设备表。实际上，没有足够的图块和合适的控制程序，就不可能实现设备表的自动统计!

以上3点，是目前暖通空调设计软件中容易出现的一些缺憾。这不能简单地归结为软件编程人员经验不足，或是设计人员习惯不好。事实上，计算机绘图与手工绘图相比，其最根本的优势在于可以最大限度地利用以前已经完成的工作(包括自己的成果和他人的贡献)。无论是最初图形块的制作，还是目前集成化设计系统的探索，其实质都是源于这条基本思路的。因此，暖通空调应用软件的编制也应着眼于此，而不应为了追求所谓的自动化而要求设计人员不合时宜地输入额外的数据。应用软件应该是一个记性很好的学徒，而不应该是一位自成一派的监工。

2暖通CAD应用软件编制思路与体会

我院暖通空调专业在 1993年已开始应用计算机进行辅助设计，当时主要是利用最基本的 AutoCAD平台进行绘图。在应用过程中，我们发现单就计算机绘图而言，并非有想像中那么快。诚然，计算机绘图可以采用“COPY(复制)”，“MIRROR(镜像)”，“ARRAY(阵列)”等命令以减少重复劳动，也可以利用已完成的图，稍作修改而成为另一张图。然而，计算机绘图有其本身的麻烦之处。为此笔者针对这些弊端，提出了一些相应的对策，总结起来，主要有以下几点：

2.1计算机绘图，不如在图板上绘图直观。在图板上设计人员可以纵观全局，一览无遗；计算机绘图由于显示器所限，只能局部放大才能看清。这样，设计人员容易疲劳，也容易出错，又不易检查。从硬件方面来看，采用大屏幕显示器收效并不明显，且成本很高，只有从软件着手。若拥有一套标准设计软件，细部均为自动计算处理，则可大大降低设计人员的劳动强度和出错的可能。我们编制软件的目的之一也就是为了减少设计中的诸如设备表计算不正确之类的低级错误。例如在我们编写的软件中，在绘制空调机和风机盘管时，会根据所选的设备型号自动生成水管管径、风管常用尺寸，从而避免了设计人员可能出现的笔误。

2.2计算机绘图，要熟记各种命令和计算机反馈提示。这点对初学者会有一定障碍，尤其看懂计算机的各种反馈提示，是提高操作水平和增强处理问题能力的关键。一般应用软件采用中文提示，就是考虑了这个因素。但在中文环境下，运行速度和显示速度明显降低，这也成为有些设计人员不愿采用应用软件的一个原因。随着“奔腾”处理器的出现和推广，这个矛盾已在一定程度上有所缓解。但由于基本绘图命令最快的输入法仍为英文键盘输入，因此定制ACAD.PGP文件和编制最基本的ACAD.LSP文件，以确定最适合于自己的缩编输入法已成为每个设计人员的基本要求。在编制过程中，应注意尽量减少单词长度，尽量减少输入次数，甚至考虑不同字母在键盘上的距离。例如，用“CC”命令去代替普遍采用的“COPY”或“CP”命令，用“ZZ”命令去代替普遍采用的“ZOOM”+“P”命令，均可以节省输入时间，“ZZ”命令则还可连续回车，实现迅速连续返回原视图。

2.3计算机绘图，标注问题多。无论手工绘图还是计算机绘图，标注工作量都很大。标注包括图名，设备编号，设备名称，系统编号，风管水管大小及定位尺寸，标高等等。事实上，问题最多的是定位尺寸标注，最麻烦是风管、水管尺寸大小标注。我们通过定制样板图的办法，解决了定位尺寸标注的各种困难。使用后，效果十分明显，再未发生因不同建筑师的不同绘图习惯而产生的定位尺寸标注困难；风管大小尺寸标注，亦通过画风管时输入的数据或按标准风管自动计算自动标注；水管管径标注是难点所在，因为按一般绘图习惯，先考虑水管系统布置，确定同程、异程走向，然后再进行计算。在绘制水管时，还无法确定水管管径，只能后加。同时，暖通空调专业的图纸一般为风管水管合画于同一张图上，水管管径尺寸标注间隙小，不定因素多，因此我们仅利用计算机校核水系统，而不做自动标注，否则，自动标注水管管径所节省的时间会加倍地用于调整其位置。至于设备及系统编号的标注，则通过设备自动统计而得以解决。

2.4计算机绘图，真正利用已完成的工作难度大。也许是暖通空调专业特点所决定的，真正可以二次完全利用的图纸几乎没有，利用一些设备的图块，仅占实际绘图工作量的很小部分。例如施工图双线风管部分，三通、四通、弯头、变径、天方地圆的连接，如果硬画，剪切工作十分繁琐。我们采用标准风量支风管自动生成，主风管输入数据后自动生成，同时保留三通、四通、弯头、变径、天方地圆在主次风管连接处的局部自动生成功能，以适应不同类型三通、四通等的绘制。我们需要做的仅仅是选取风管，配件的绘制由软件自动完成。同时，我们还考虑到设计人员的不同习惯，无论用细线还是多义线绘制，均能够实现上述功能。

2.5计算机绘图，必须实现设备统计的自动化。如前所述，当我们绘制各种设备时，都等于在向计算机输入该设备的信息，因此我们可以将这些信息储存起来，最后统计汇总，在这过程中并不需要输入多余的信息。由于每个设计人员习惯选用的设备不同，这一功能的通用性较差，但对于每位设计人员个人而言，作用十分明显。笔者在使用过程中，感觉大大减轻了工作量。因为，它除了可以实现自动统计设备表以外，还可以起到在平面图上自动标注设备序号和系统编号的作用。据笔者统计，使用该功能后，在统计设备和图纸设备标注方面，至少可以减少80%的工作量，而且不会出错。

2.6计算机绘图，人们最关心的往往是能否自动绘制水管系统图。我们认为，在大型复杂工程中采用一步到位的方法目前来讲是行不通的。因此，我们采用的方法是按楼层自动生成空调水管系统图，然后竖向叠加，自动标注管径，半自动标注标高。自动标注管径是自动生成系统图最基本的要求；而标高在绘制平面图时往往尚未确定，此时无法输入，后加则更不可取，因为既然已经知道标高，直接加在系统图上岂非更加直观!加在平面图上，再去分析高低关系，工作量更大，也容易出错。况且标高数量相对于管径要少得多，同时标高本身也很容易变动，故可采用直接加在系统图上的办法。提出半自动标注标高的概念，是因为设计高层建筑时，相同层高的标准层可能较多，标注标高时也可一气呵成。在绘制空调水系统图的过程中，笔者发现：当该工程采用水平分布系统时，自动生成水系统的功能收效明显；当该工程采用垂直分布系统时，自动生成水系统的功能反而成了累赘。因为垂直水系统的立管前后遮挡太多，根本无法分辨，修改起来也十分困难，不如一开始就人工绘制。笔者虽编写了一些诸如根据不同水管前后关系进行自动打断的补丁程序，但仍无法从根本上改变其不足。

2.7利用计算机软件绘图，人机对话方式有待进一步探索。例如，在画双线风管时，我们发现，与其采用风管配件图形块，不如采用风管配件当场制作。因为插入图形块，难免要进行交互式问答。风管配件当场制作仅需点取目标，即可生成。这里有一个用户界面的设计问题。一般判断一个计算机软件的优劣，用户界面是否友好是最重要的指标之一。因此众多软件开发者均十分注重用户界面的形式，却容易忽视这样一个事实：CAD应用软件与其它类型的应用软件的不同之处在于它是基于AutoCAD软件的二次软件，设计人员通常对AutoCAD都较为熟悉，但并非每个设计人员都有熟练使用其它软件的经验，因此用户界面是否与AutoCAD融为一体才是关键。有的CAD应用软件用户界面十分新颖独特，但并不一定为广大用户接受。相反，越接近基本的AutoCAD软件，使用户不觉得有一个新的应用软件插了进来，不觉得需要重新学习，就越受欢迎。一段段混于AutoCAD各项命令之中的绘图工具，常常会让用户误认为是AutoCAD本身命令而加以掌握，从而起到意想不到的效果。

3结束语

笔者通过在几年的工程设计中的应用和改进，积累了一些编程经验，在此提出了一些并不成熟的观点。计算机绘图，就 AutoCAD本身而言，计算机仅起到代替笔的作用，计算机的许多潜力要靠进一步编程去挖掘。目前，有关专家提出了开发暖通一体化软件的思路。实质上，这应该是建筑设计一体化软件的一个分支。相信在不久的将来，设计人员的劳动强度会大大减轻，设计人员的水平会得以充分发挥。