BIM 虚拟建造技术在制冷机房的应用实践

汪周建

（杭州太平洋空调工程有限公司,浙江 杭州311200）

1 概述

虚拟建造技术, 在机电安装中对于各专业协调、管线碰撞检查、管线综合排布、预留预埋、净高分析都有很重要的应用。由于在制冷机房中含有大直径管道、大型冷水机组和泵组, 管道错综复杂, 还有传统型钢支吊架和抗震支吊架, 使冷冻机房的空间极其拥挤, 维修通道的净高很难得到满足。采用BIM 三维可视化,可以直接在三维空间检查管线的间距是否满足施工规范、维修、安全等要求, 还可以对现场安装施工队进行视频交底, 减少现场沟通协调成本, 极大地提高施工企业的生产力。由于传统二维CAD 的各专业图纸无法进行直接的数据关联,在进行多专业(建筑结构梁柱、给排水管道、电气桥架、暖通风管水管)协同时,费时费力且容易出现错漏, 也无法实现将各个专业管道放在同一三维空间进行深化设计,很难及时将各专业图纸进行数据交流,而BIM 的虚拟化建造技术完全解决了此类问题。

2 工程概况

2.1 项目概况

建筑规模:总建筑面积约为81684 平方,其中地上建筑面积为50541 平方,地下建筑面积为31143 平方。是由地下车库、餐厅、会议、办公、多功能厅等组成的综合性商业办公建筑。空调冷热源设计:本工程空调冷源采用水冷式机组,冷冻机房设置于地下三层,冷却塔设置于塔楼屋面。制冷机房主要设备参数如表1。

2.2 制冷机房CAD 二维图纸（如图1）。

由于建筑总高度超过50m,属于高层建筑。冷水机组的冷冻循环水泵采用吸入式, 减少了系统静水压力对冷水机组蒸发器的承压要求。同理,由于冷却塔也是放置在大厦10F 的屋面,冷却循环水泵也采用吸入式, 减少了系统静水压力对冷水机组冷凝器的承压要求, 降低了设备采购成本。出于建筑节能考虑,采用了一次泵变流量系统。

表1

图1 制冷机房平面图

2.3 软件与硬件概况

本项目采用3D 建模软件, 通过搭建建筑信息模型的方法来处理冷冻机房的管道深化设计和管线综合排布。主要硬件配置如下:

处理器: Intel i7 Q720 四核处理器

内存: Kingston DDR3 1333HZ 8GB

显卡: nVIDIA Quadro FX880

硬盘: SAMSUNG 128GB 固态+ Seagate 1TB 机械

显示器: 1600×900 真彩色液晶

3 BIM 建模

将二维CAD 制冷机房平面图通过链接的方法导入到三维BIM 软件中,锁定原CAD 图纸,防止在建模过程中,CAD 平面图纸发生移位,导致模型位置偏差和精度不够。在完成了制冷机房的建筑和结构的建模后, 开始对制冷机房的冷冻水和冷却水系统进行建模。首先定位好主要设备,如离心式冷水机组、循环泵组、全程水处理器、分集水器等,保证设备位置的准确性。然后进行三维管道的绘制和连接,最后在三维管道上增加阀门和仪表。如图2 和图3 所示。

图2 制冷机房管线综合图

图3 制冷机房3D 鸟瞰图

为了便于水系统的水力平衡, 在集水器的回水管上安装了静态平衡阀,便于流量的合理分配。同时,由于采用的是一次泵变流量系统,在分集水器之间设置了压差旁通阀,以保证通过冷水机的流量保持稳定。如图4 所示。

图4 集水器三维大样图

考虑到冷水机组的缺水保护,在冷水机组的冷冻水出口和冷却水出口管上安装了水流开关。由于冷水机组大部分位于负荷下运行, 对于多台并联的冷水机组在机组回水管上安装了电动蝶阀,以防止在部分负荷下,大量冷冻水流经不启动的机组,导致了工作中的冷水机组水量不足。如图5 所示:

图5 冷水机组接管三维大样图

最后,为了以后运行和维护的方便,对维修通道进行了净高分析,如图6 所示。

图6 制冷机房净高分析图

可见,机房通道的净高在4090mm,满足了设计要求。避免了机房的管道布置标高过低, 影响设备进出机房和造成维修人员的心理压抑。

4 应用结论

通过在计算机上对高层综合性商业办公建筑的制冷机房进行了虚拟建造,完美解决了管道的标高碰撞、净高分析和多专业协同,有效地减少了现场返工的损失,节省了建造成本,具有良好的经济和社会效益。随着国家最新的BIM 设计规范和BIM 施工应用规范的宣贯和实施,BIM 虚拟建造技术对传统建筑业带来了积极的改变。