能源中心BIM工厂模块预制技术在华为云数据项目的运用

谢海林 谢明君 张本坚 虞都

中国建筑第四工程局有限公司 广东广州 510000

1 工程概况

贵安华为云数据中心项目毗邻七星湖，为一个集数据中心与配套设施，以及华为大学为一体的华为工业园区，总体规划将优美的自然生态环境和现代化工作场所相融合；总建筑面积42万平方米；建筑主要功能为数据机房、办公、多功能厅、报告厅、食堂、宿舍、能源动力站及附属配套用房、停车库等。能源中心涵盖中温冷冻水、中温冷却水、低温冷冻水、低温冷却水、生产用水等系统，特别是中温水系统双路加N+1冗余设计管路繁多、系统极为复杂。

2 BIM深化

BIM深化的前置条件：能源中心图纸版本确定，设备阀门部件型号确定。图纸版本包括土建的建筑图纸和机电的图纸，在图纸版本确定的前提下着手建模，包括柱子、墙体、梁板的复核。设备包括中低温制冷主机、中低温一次冷冻泵、中低温冷却水泵、中低温冷却塔、中低温砂滤装置、中低温加药装置、中低温软水装置、中低温定压补水装置、中低温中低温二次冷冻泵、热水泵、热回收热泵主机、真空燃气锅炉、板换、蓄冷罐、储热罐等主要设备的选型及外形尺寸和接口样式。阀门部件包括蝶阀、Y型过滤器、止回阀、金属软接头、流量计、能量计、波纹补偿器、弯头、异径管、法兰盘、温度计、压力表、弹簧减震器的选型、公称压力等级及外形尺寸。

BIM深化过程步骤：建模→管线碰撞检查→优化模型→补充支架→出加工图及装配图。建模主要是建筑结构、设备阀门部件、设备基础、水泵减震台座、机电管线等建模，按照实物1:1高精度建模；建模完成后管线碰撞检查优化，主要采用漫游场景检查将有碰撞或者不合理处优化处理；支架的选择对整个安装和支撑起到很大的作用，模型优化后计算选型支架补充支架建模；完整的模型调整完成后分割模型，按照模块功能划分出加工图和装配图。

BIM深化注意事项：注意水泵管道出口和管道汇合分开处采用顺水三通；水泵进出口异径管和法兰盘由10cm缓冲短管；异径管采用偏心型；弯头选择长曲弯头；水泵减震台座按水泵重量的1.5～2倍计算；预留模块运输通道；预埋模块固定预埋件；考虑保温和非保温管道的公用支架形式；考虑设备接口螺栓连接和保温施工空间；考虑检修通道；考虑阀门、仪器仪表设置观察使用及维修空间；考虑密封垫片尺寸。

3 工厂模块预制

工厂模块预制流程为：管道喷砂除锈→管道下料切割→管道组对焊接→管道油漆喷涂→固定支架制作→管道阀门设备拼装→成品保护施工→二维码标识制作→模块装车出厂。

为提高运输效率对大型设备譬如蓄冷罐、冷却塔、制冷主机、锅炉等不和设备做整体模块预制而只对连接管道部件做模块预制处理；小型设备如水泵、加药装置、软水处理器等做整体预制。

BIM分解图纸导出后按使用材料计划采购型钢、管道、法兰盘、弯头、大小头、螺栓、垫片等配件，按安装先里后外、先上后下得原则对用全自动生产线管道和型钢进行下料加工焊接备货，设备阀门到后组装在固定支架上，特别注意水泵要制作惯性平台，将惯性平台集成到固定支架里一起模块化，固定支架预留吊装运输吊耳。对预留法兰接口等采用塑料盲板保护、管道采用气泡膜对管道和设备进行保护，保护完成后在固定支架上粘贴生产二维码，以便识别模块信息。

4 现场拼装施工

现场拼装施工流程为：施工好的预埋件放线定位→预制模块运输就位→预制模块调平安装→预制模块固定→预制模块和模块预留接口密封连接→强度严密性试验→气泡膜拆除→标识标牌施工。

拼装主要考虑对现场的组织和安装工艺精度的把握，一定要清理好现场，除预留运输通道外所有的墙体和顶棚都需乳胶漆喷涂完毕、门窗安装完毕。室外进楼层考虑吊车配合地坦克及牵引机和液压千斤顶进行运输和就位，调平采用1～5mm厚的铜片垫平后螺栓固定模块，模块和模块之间管道及支架连接固定均采用螺栓连接。整体安装完毕后将设备进口阀门关闭对预制系统进行强度严密性试验，冲洗管道合格后酸洗镀膜，气泡膜拆除标识标牌施工。

5 技术难点

能源中心BIM工厂模块预制施工难点在于两个方面：一是系统复杂体量大，数据中心项目的能源中心是数据中心和非数据中心的机房一起，且数据中心是双管路冗余设计，中低温水泵一百多台，中低温主机十三台，中低温冷却塔二十六台，蓄冷罐八个，管道两万三千米，阀门三千五百个，整体建模和预制加工组装及现场拼装及物料组织工作量大，应对措施是采用BIM的5D可视全周期管理系统对物料的计划、生产、组装、安装、拼接做全方位跟踪；二是模块预制和现场拼装误差消除，为确保模块预制和现场拼装的误差控制在±2mm预制焊接采用分段焊接减少变形量，模块组装采用和现场拼装采用激光三维定位安装。

6 技术优点

能源中心BIM工厂模块预制技术优点在于：

可缩短现场施工工期。可以在土建结构未施工的情况下先对管道设备模块预制和土建结构施工同步进行，缓冲了结构施工对机电施工的影响，有效利用土建时间同步进行机电预制施工工作。

可提高施工工艺。模块预制均在工厂加工制造整体成型，包括管道喷砂除锈、坡口施工、氩弧焊接、油漆喷涂等均为全自动数码机械流水作业，生产过程远比现场施工工人稳定可靠，在这种情况下，预制模块加工质量非常稳定持续可靠，减少人为因素影响，提高制作安装工艺。

可节能减排更安全。工厂模块预制不需要在施工现场环境中的切割、打磨、焊接、油漆等工序，从而减少现场的火灾安全隐患、噪声污染、光污染和气体污染，大大改善作业环境；同时采用螺栓连接冷作业，对焊机和用电负荷等几乎和传统相比减少95%以上，减少现场机具使用和对临电的依赖。

7 结语

经过以上分析以及结合能源中心BIM工厂模块预制技术在华为云数据项目目前施工情况来看，能源中心BIM工厂模块预制技术是现代施工的趋势，很适合数据中心的能源中心和大型复杂的城市综合体能源中心使用。

5G是新时代的象征，下一波互联网正在如火如荼进行中，大区域数据中心即将迎来爆发性增长，无人驾驶、万物互联、虚拟社会将需要更加强劲的数据中心支持，而数据中心的核心部位就是能源中心机房的施工，能源中心BIM工厂模块预制技术也必然会迎来一个美好的机遇。抓住这个机会，加强技术积累、提升综合管理水平，必将使机电安装企业登上新的征程！