BIM虛擬建造技術在高效制冷機房的應用實踐

周憲賓

摘要：對于大型的建筑工程項目而言，空調系統(tǒng)的應用必不可少。制冷機房作為整個大樓空調系統(tǒng)的制冷核心，在施工作業(yè)開始之前，必須確保制冷機房管線布設條理清晰、平面布置合理、地坪排水有序。綜合性的建筑工程，由于其匯集了不同的功能場所，因此，對管線策劃的要求相對較高，需要確保各專業(yè)間施工的合理性，以免混亂交錯而引發(fā)質量問題。而BIM技術的應用能夠為各專業(yè)管線布設工作的有序開展提供可靠的保障。鑒于此，本文通過對制冷機房中BIM虛擬建造技術的應用展開如下探討，希望能夠為相關工作起到參考作用。

關鍵詞：建筑信息模型;管線排布;綜合支架

1.概述

由于制冷機房中含有大型冷水機組和泵組，而且有大直徑管道，各個管線交錯復雜，這就造成了冷凍機房空間擁堵的現(xiàn)象，維修通道凈高也難以滿足實際要求。而BIM三維可視化功能的應用，能夠在三維空間直接開展管線間距的檢查工作，還能夠以視頻方式進行施工交底，盡可能減少現(xiàn)場溝通成本，提高施工效率。此外，BIM虛擬建造技術的應用，能夠將各專業(yè)的圖紙數(shù)據(jù)有效關聯(lián)起來，實現(xiàn)各專業(yè)間相關信息的協(xié)同，不僅節(jié)省了因核對數(shù)據(jù)信息花費的大量時間，同時還降低了人工作業(yè)出現(xiàn)錯誤的幾率，能夠在同一三維空間實現(xiàn)對各專業(yè)管道的深化設計[1]。

2.工程概況

某建筑工程項目包含了行政樓、會議中心以及招待所等多個部門，整棟大樓集合了眾多的設備管網(wǎng)系統(tǒng)。制冷機房作為管道匯聚處，為了能夠保障大樓的節(jié)能效果以及冷源傳遞效率，就需要做好管道排布，合理優(yōu)化各個管路系統(tǒng)。

3.施工難點

由于整棟大樓對冷量的需求量非常大，所有管路中的循環(huán)水都要求經(jīng)過機房制冷后，通過水泵加壓將其送到各個樓層的末端空調設備中。

3.1機房內部設備數(shù)量繁多

機房中有離心式冷水機組5臺，30KW冷凍水一級循環(huán)泵5臺，30KW7jC循環(huán)泵5臺、冷凍水二級循環(huán)泵10臺、1臺冷凍水定壓補水裝置、2臺板式換熱器以及6臺水處理器等等。各設備的放置，應該將其擺放到合理的位置，并且要保障機房內的美觀度。

3.2水管、風管、橋架規(guī)格大，系統(tǒng)多

機房樓層上方有空調冷凍循環(huán)水、衛(wèi)生間重力排水、壓力排水、空調冷卻循環(huán)水、弱電監(jiān)控、送排風系統(tǒng)以及高壓輸電等。

3.3機房空間較小

機房的房間長18m、寬50m，房間凈高為6m，在如此小的空間里顯然放不下太多的設備，如果不預先對設備進行排布，就很有可能因空間受限而出現(xiàn)設備不足的現(xiàn)象。

3.4設備支吊架體系受力復雜

（1）從支架的自身受力情況進行分析，如果使用傳統(tǒng)的門式吊架，在該工程項目中至少需要22號工字鋼制作，而且要配備M16級以上的化學錨栓和結構連接起來。（2）基于整個大樓的結構受力，機房主要在地下1層的位置，單臺冷凍機的運行重量高達15t，底下是地基。一層為整個大樓的電力樞紐站，大樓的所有用電主電纜都匯集在此處，如果使用綜合門式吊架方案，不利于上部樓板結構的受力。

4.主要施工技術措施

4.1圖紙會審

在施工作業(yè)開始之前，通過進行圖紙會審能夠從大體上熟悉設計圖紙，對于圖紙中出現(xiàn)問題的地方，也能夠及時進行糾正。圖紙會審階段，需要弄清楚圖紙中的管路系統(tǒng)，特別是需要明確冷卻供回水系統(tǒng)和冷凍供回水系統(tǒng)。掌握管道和水泵、機組以及熱交換器的連接情況，明確管道從哪里來要到哪里去的路徑，這同樣也是后期實施管路優(yōu)化工作的關鍵。

4.2搜集設備和管道配件的參數(shù)

為確保機房中大量設備參數(shù)的準確性，就需要和廠家建立良好的溝通關系，以便獲取真實可靠的數(shù)據(jù)信息，從而最大限度保障模型的準確性。相關的設備參數(shù)主要有設備的基礎大小、外形尺寸以及管道接口等。管道配件參數(shù)主要有管道的連接方式、管道外徑和各種類型閥門儀表的規(guī)格尺寸等[2]。

4.3繪制機房

在做好一系列準備工作的基礎上，需要運用三維軟件1：1繪制模型。（1）明確管材的配件以及連接方式，以免由于材質不同而使管子外徑出現(xiàn)差異，最終影響管道的排布質量。（2）由于閥門的體積比較龐大，因此，建模的時候需要高度重視機房內部的安裝空間。（3）通常情況下，需要對空調水管進行絕熱和保溫處理，在對空調水管進行排布的時候，也應該考慮到管道保溫空間相關內容。

4.4碰撞調整和合理優(yōu)化模型

碰撞檢查工作的進行，需要嚴格按照設計圖紙進行，其中包括管線和管線之間的碰撞、管線和建筑結構之間的碰撞。同時，還需要通過篩選分類碰撞點，將主要的碰撞反饋設計策略提取出來，必要的情況下，需要再次實施圖紙會審工作。在完成碰撞點的調整工作之后，需要對其進行合理優(yōu)化，如下為機房的優(yōu)化思路：

4.4.1尊重原設計理念

機房中各管線的優(yōu)化必須嚴格按照原有設計理念進行，只有這樣才能夠確保管線布設效率。

4.4.2站在業(yè)主使用維護的角度考慮問題

在完成施工作業(yè)之后，還應該做好后期維護保障工作，以便為用戶帶來舒適的使用體驗。對于閥門安裝位置的選擇，應該根據(jù)一般人的身高范圍來確定，只有將凈高和凈寬控制在合理的范圍內，才能夠保障內部空間的舒適度。

4.4.3整體排管，整齊劃一

在深入分析沒和系統(tǒng)管路空間以及管路走向的基礎上，控制各管路之間的間距，在此基礎之上，定制綜合支架。這種方法不僅能夠盡可能節(jié)省機房空間，同時還能夠避免大量支架鋼材浪費，使各個管路布局條理清晰，整體美觀。

在優(yōu)化該機房管路的過程中，發(fā)現(xiàn)存在著相應的問題，通過進行優(yōu)化完善，取得了比較滿意的效果。

4.4.4根據(jù)設備管路系統(tǒng)，優(yōu)化設備平面布置

在機房冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的5個回路中，為避免水中的雜質在管道設備中結垢而影響管道設備的質量。因此，在每個回路中都設置了1臺旁通水處理裝置，主要用來處理水中的鎂離子和鈣離子。主要是通過在水處理設備的2個接口處分別接上冷卻回水管路和冷卻供水管路就能夠實現(xiàn)上述效果，基于這一理念，就可以根據(jù)實用性要求、美觀性要求以及便捷性原則移動水處理器到恰當?shù)奈恢谩?/p>

4.5綜合支架體系的設計

通過進行受力分析，機房中傳統(tǒng)吊門式支架的應用會嚴重影響結構受力。由于機房底下是底基層，因此，可以使用落地門式支架支撐體系。以2根DN200無縫鋼管為支架豎向結構柱，并且將管道兩邊和機房頂?shù)追謩e連接起來，就能夠從整體上確?？蚣荏w系的穩(wěn)定性。再在管道上增加2道20號工字鋼將其作為橫檔，并且將三角片放在管道立柱和橫檔的連接位置實施加強處理，就能夠有效避免節(jié)點位置出現(xiàn)應力集中的現(xiàn)象。該體系的應用，能夠通過管道立柱將綜合支架以及綜合支架上方的所有荷載均勻地傳送到地基層，以免機械外力影響機房頂部結構框架，而且還不會造成各頂部框架結構的負擔。

結語

總而言之，盡管國內機電行業(yè)加大了對制冷機房的研究力度，但是，仍然沒有確定統(tǒng)一的機房管道制造標準。機房管道的安裝布設應該緊緊圍繞工程項目的實際情況，嚴格遵循求同存異的原則，運用方便快捷的管道模型插件，以此來提高制冷機房的建造效率，確保制冷機房內部整體空間和外觀效果的美觀度。

參考文獻：

[1]SAINJARGAL NASANBAT. Revit平臺下空調制冷機房BIM設計及拆分方法研究[D].大連理工大學，2020.

[2]張矰羽. 基于BIM制冷機房參數(shù)化建模及工程應用[D].遼寧工業(yè)大學，2020.