某大型商业建筑制冷机房装配式设计中BIM技术的运用探析

　　摘要：在某大型商业建筑工程项目中，BIM技术被运用到其制冷机房的装配式深化设计中。通过建立建筑数字化模型与各参建方等多方协作，完成机房全专业模块化深化设计、装配模块划分、进场安装流程、复杂节点多方三维展示、机房空间优化等。控制建筑能源站建设进度，为BIM技术推广起到一定的作用。

　　关键词：建筑信息模型(BIM); 装配式制冷机房; 模块化; 技术流程;

　　The Application of BIM Technology in the Assembled and Deepened Design of Refrigerating Room in a Large Commercial Building

　　LI Yao-jun

　　Yuangou Architects & Consultants

　　Abstract：In a large-scale commercial construction project, BIM technology is applied to the assembly deepening design of its refrigeration room. Through the establishment of building digital model and cooperation with various parties involved in the construction,the whole professional modular design of the computer room, the pision of assembly modules, the mobilization and installation process,the multi-dimensional display of complex nodes, and the space optimization of the computer room are completed. Control the construction progress of building energy station, and play a certain role in promoting BIM technology.

　　1 工程概况

　　本项目位于安徽省合肥市，是一个综合性大型商业购物娱乐中心，总建筑面积17×104m2，包含商业、餐饮娱乐、影院、超市等多种配套服务业态。制冷机房位于地下1层汽车坡道拐角处，机房门前区域为超市货车卸货区，机房面积为500m2（见图1）。

　　机房主要设备包含：3台水冷离心式冷水机组（制冷量：4 571k W）、1台水冷螺杆式冷水机组（制冷量：1 472k W）、12台循环泵组、分集水器、化学加药装置等。

　　2 BIM参与阶段及因素

　　2.1 BIM应用原因

　　运用BIM技术为业主提供直观的多元增值服务，涵盖制冷机房设计与施工的图纸深度交圈分析、机房内全专业多参建方的问题分析及深化要点、模块化拆分及施工的复杂节点多方三维分析等。极大减少现场动火、动电、电焊、加工导致的声、光、气污染；减少大量高空作业带来的安全隐患；实现深化设计成果落地性和机房施工工期进度可控性[1]。

　　图1 制冷机房深化三维示意图   

　　2.2 BIM参与阶段

　　在工程项目设计阶段的中后期，BIM技术介入项目中，与设计人员相配合[2]。

　　在该阶段配合，可以为设计人员提供机房的净高复核、设备安装位置复核、管道占位空间复核、设备基础荷载复核等相关工作。并初步优化机房设备管道的大概排布情况、主要维修通道的路径及机房净高情况、设备更换运输通道的路径复核、排水沟的设置情况等（见图2）。

　　图2 机房空间示意图   

　　在该阶段，落实暖通专业在制冷机房内通风管道的设计情况，明确机房内风管系统的风机位置、风管尺寸、管底标高及有无保温层等信息。落实给排水专业在机房内的管道入户点位、管道尺寸及路由、设备布置和末端点位等信息。

　　在该阶段，分析电气专业对制冷机房的供电桥架进线点位确定、机房内桥架路由情况，若机房内有电气配电箱柜，应明确配电装置的安装位置、安装方式、防护等级及管线敷设方式等，确保用电安全。

　　该阶段完成后，BIM模型与制冷机房CAD施工图内容应相互对应。该时间节点，将图纸及模型等项目资料存档备案，之后进入BIM深化设计阶段。

　　2.3 BIM影响因素

　　BIM技术在设计阶段介入工程项目，为图纸设计提供优化思路，深化机房排布情况，协调性强。BIM技术可以加深设计阶段至深化阶段的成果交接内容，弱化工程上下游阶段间隔，减少二次深化带来的设计变更工作量，推进工程信息从设计阶段到施工阶段的交接。

　　3 BIM技术应用流程与方法

　　3.1 机房全专业建模及控制要求

　　1）全专业建模。依据施工图信息，应用BIM软件对机房涵盖范围内建筑、结构、电气、给排水、暖通等所有专业进行1∶1比例的模型建立，作为深化设计阶段初始模型。依据施工图信息，对机房范围外1～2m位置范围内的建筑、结构、电气、给排水、暖通等主要专业进行1∶1比例的模型建立，用来校验管道进出制冷机房位置的安装空间[3]。

　　2）建模精度要求。暖通专业应建模出所有尺寸的管道、阀门、设备机组（含冷水机组、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、分集水器、螺旋空气杂质分离器、全自动软化水装置、膨胀水箱、化学加药装置等）、设备基础、管道保温、管道附件（含能量计、压差传感器、压力表、温度计、自动排气阀、止回阀等）、进出机房管道的套管，还应包含机房内风机、风管管道、所有风阀、风管保温等。

　　电气专业应对供电桥架、配电箱柜（若落地安装应将设备基础建模）、配电管线、进出机房预留套管或预留洞位置进行建模。

　　给排水专业应对消防系统喷淋管道（含套管）至末端喷头、排水沟、集水井及设备等进行建模。

　　建筑结构专业应按图纸对墙、梁、板、柱等模型构件进行建模。

　　3.2 装配式深化设计和装配模块划分

　　1）机电专业深化设计。在该阶段，将基于施工图的模型进行多方优化，包括设备机组位置再次复核、设备管线分层、分区、分系统优化排布等。应考虑到设备机组和管线阀门的安装操作空间，设备机组的检修维护空间和机房主要检修通道净宽与净高，并应考虑设备更换时，有设备更换运输通道空间路由等。

　　2）机房排布因素影响。机房优化排布时，应先确定制冷机组设备位置，确定连接制冷机组的管道位置、管道空间分层关系、管道附件（如阀门、压力表等）在管道上的安装位置。合理划分空间的同时，还应保证机房的净高要求等。待制冷机组、配电柜等大型及重要设备优化排布后，根据原始模型中的水泵位置和关联管道的路由，结合机房的土建条件，对机房内冷却水泵、冷冻水泵及关联的供回水管道进行合理排布。然后对风机管道进行合理的空间排布，优化机房的主要设备管道空间关系。基于已优化的模型对给排水专业的各类管道、喷头点位及排水沟位置进行调整，对电气桥架、电气管线、灯具位置、插座位置、消防联动点位等末端设备进行排布。

　　排布完成后，初步深化模型基本完成，达到机房内所有的专业构件没有遗漏，主要设备位置和管道空间分层关系位置等条件已经成熟。在该时间节点将深化图纸及深化模型等项目资料存档备案，之后进行下一步BIM深化流程。

　　3）模块划分基本原则。模块是装配式制冷机房的基本组成单元，通过安排各模块进场安装顺序，达到机房的高效安装。在模块划分时，应收集好机房的设备参数资料，含制冷机组、水泵、配电柜、风机等设备的尺寸、重量等。本项目的机房模块划分按照“双水泵+单柱跨”的拆分方式，将每2个水泵及配套管道优化为1个模块单元（见图3），设定每柱跨内可安装放置1个模块；其他机电管线按柱跨或系统进行模块划分。制冷机组优先并单独进场安装，分集水器及关联管道、电气桥架和风机风管作为单独模块穿插安装。

　　图3 装配模块定位及模块三维示意图   

　　模块划分后，对各个模块进行编号命名，模块之间的管道应断开并根据设计说明中管材的连接方式预留接口，如法兰连接预留管道法兰片。模块划分后进行支吊架深化，针对不同模块深化不同的支吊架方案，确保支吊架深化到位。支架深化过程中，应考虑设备管线减震装置、管道固定装置等，可与支吊架组合安装形成一体式模块。

　　模块划分完成后，进行综合校审，机房工程相关的各参建方需参加，针对机房优化进度和各个模块优化深度进行校审，并将会议记录和校审意见整理成文，反馈修改至模型中，将文档与模型整理并归档。

　　4）设备机房其他影响因素。设备机房的顺利建造需各方倾心配合，无信息滞后等影响。在机房深化模块划分过程中，注意各设备机组参数应落实、模型中机房各专业构件应完备、各参建方提供参数应精确、机房工程施工工期和项目总工期流水排布应提前交圈等。

　　5）某一模块深化加工图。机房模型深化模块划分后，将其中一个模块继续深化到加工图深度。该流程需参建方中的加工厂、装配厂等参与。不仅校验机房中模块深化深度是否达到加工要求，并且保证机房模型精度可传递到下游行业中的加工厂内，可预制加工组装。应核实机房模块在工厂至项目所在地之间是否存在运输问题。机房工程安装过程中，应与总承包管理单位达成协调，预留好模块进场安装的施工条件。

　　3.3 各参建方提资与校审

　　1）设备参数明确。机房深化初期，应提供机房范围内所有设备确定的选型参数。明确管材参数、管道附件选型参数、管道保温层材质等，还应再次复核机房土建条件。

　　2）明确预制加工厂商信息。机房深化中期，应选择确定加工预制厂商信息，预制加工单位应提前介入机房深化阶段，保证BIM模型深化程度可延展到加工精度。

　　3）与总承包管理方协调。在机房深化后期，明确模块数量及安装进场流程，与总承包管理方进行沟通协调，保证机房模块进场条件，实现没有二次拆改情况。

　　3.4 机房装配式安装模拟

　　利用BIM系列软件对机房深化模型中模块进行进场安装流程动画模拟，用以校验机房安装总工期、模块进场安装顺序确定、安装空间合理性等，明确呈现出机房安装工期天数对应的安装工作量、模块安装数量、进厂数量及加工数量等，工程量工期可控即达到成本可控，形成工期可控的装配式机房加工安装流程文件[4]。

　　4 结语

　　该项目中，通过BIM技术在设计阶段介入，并延续至深化加工阶段，加深BIM技术在建筑工程流程中的应用，加强BIM技术对项目的管理，实现了BIM技术基于项目施工级别的指导。通过对整体项目BIM技术回顾，总结出BIM实际应用点、BIM技术在机房工程中的使用流程，实现为建设方提供多项增值服务，节约了投资成本，明显缩减机房安装工期，把控建筑机房建设进度，为今后BIM技术推广起到了一定的作用。

　　参考文献

　　[1]吴小建,李彦强,艾鹏飞,等.基于BIM的装配式制冷机房施工技术[J].施工技术,2018(17):9-13.

　　[2]何晨琛,王晓鸣,吴晶霞,等.基于BIM的建设项目进度控制研究[J].建筑经济,2015(2):33-35.

　　[3]陈辰,李庆平.基于BIM技术的三维管线综合[J].土木建筑工程信息技术,2012(3):83-86.

　　[4]李恒,郭红领,黄霆,等.BIM在建设项目中应用模式研究[J].工程管理学报,2010(5):525-529.