大型民用單體鍋爐機房設計施工一體化

張雪靜

(國家林業局林產工業規劃設計院,北京 100010)

大型民用單體鍋爐機房設計施工一體化

張雪靜

(國家林業局林產工業規劃設計院,北京 100010)

針對大型民用單體鍋爐機房設計施工一體化,結合案例,在闡述設計流程的基礎上,對其特點、優勢與作用進行了論述.

民用建筑;單體鍋爐機房;設計施工;一體化

鍋爐機房設計施工事關民用建筑的性能發揮,對于設計單位而言,從提高建筑能源利用率和提升建筑結構功能多樣性的角度,科學合理設計施工鍋爐機房,始終是一項重要議題.然而,從設計角度,當前有關大型民用單體鍋爐機房設計施工一體化的研究比較少見.由此,根據日常設計經驗,結合民用建筑工程實際,對于單體鍋爐房設計一體化的流程、特點等展開了分析.

1 工程概述

某民用建筑項目由一棟主樓和一棟6層裙帶樓組成,其中主樓地下2層,地上36層,總建筑面積為4.2萬平方米.為確保鍋爐機房運行的穩定性,將其設置在地下2層,其主要作用為整棟民用建筑提供采暖和加濕,總負荷為1.5萬千瓦,由3臺2噸的蒸汽鍋爐和3臺1.4MW的熱水鍋爐共同組成.由于此類鍋爐機房的規模相對比較大,同時設計施工空間有限,因此,傳統CAD圖紙設計很難滿足設計施工的具體需求,因此采用靜態三維機房模型(BIM-3D)的方式,來直接引導大體鍋爐機房施工.通過設計施工一體化施工方法,能夠及時發現設計施工存在的問題,從而提高單體鍋爐機房設計施工的穩定性和質量.

2 大型民用單體鍋爐機房一體化設計施工的流程設計

2.1 前期準備

在進行大型民用單體鍋爐機房一體化設計前,要根據該民用建筑的實際情況,以及設備參數信息,對單體鍋爐機房相關設備的施工位置等進行詳細復核,在確保設備尺寸無誤的情況下,逐步深化設計內容.并明確設備、管線的具體位置走向,確保后期施工能順利進行.

2.2 模型組建

組建靜態三維機房模型(簡稱BIM-3D)的關鍵在于能否充分利用revit相關軟件,此軟件應用了全球較先進的三維數字技術,確保單體鍋爐機房設計施工全過程的可視化.在單體鍋爐房設計中應用BIM-3D模型,可以充分實現圖紙和整體構件的可視化,同時具有非常強大的族庫支持,為BIM-3D模型構建奠定了堅實基礎.同時族在BIM技術中占據非常重要的位置,直接決定三維模型精準的程度.鍋爐機房的設計施工具有極強的專業性,如果涉及到蒸汽鍋爐的機房,其專業則更加突出,就此民用建筑而言,在BIM-3D模型在構建過程中為達到調試和使用功能的需求,通過專業技術來確保單體鍋爐機房設計的合理性無疑是重中之重.

2.3 設備選擇

蒸汽管道彎頭選擇的合理與否,直接決定了整個民用建筑采暖和加濕效果.由于本工程單體鍋爐機房的規模相對比較大,因此在蒸汽管道彎頭選擇中,盡量選擇大倍率彎頭,選擇彎頭曲率半徑為管道外徑3倍以上的彎頭,作為鍋爐蒸汽管道轉彎處的連接部分,此類設計可以有效的緩沖高壓高速的蒸汽流,最大限度上減小氣流在流動過程中遇到的阻力.

2.4 附件考慮

就此民用建筑單體鍋爐機房而言,在內部設置了很多附件,因此,在設計過程中要明確附件的主次,對有特殊要求的附件要優先考慮.比如蒸汽計量表的設計和使用,在此民用建筑鍋爐房中使用了斯派莎克蒸汽流量表,此種蒸汽計量表要求直管段是上游直徑的6倍,是下游直徑的3倍,如圖1所示.

圖1 計安裝示意

2.5 減壓閥組篩選

蒸汽系統當中有一個非常明顯的特點,也就是高壓輸送低壓使用,因此,凡是接入用戶蒸汽管道當中,都必須設置科學合理的減壓閥組.就民用建筑工程而言,從鍋爐流出蒸汽的壓力約為10kg的壓力,同時在鍋爐機房當中有大量的汽水交換板以及除氧水箱等,都屬于用氣的設備,其承受蒸汽的壓力也就只有2~3kg,明顯的高于此類設備承受范圍,因此,必須在蒸汽入口處設計一組減壓閥組,才能確保相關設備運行穩定性.

3 大型民用單體鍋爐機房一體化設計施工的優勢

3.1 促使單體鍋爐機房設計更加直觀準確

和傳統CAD鍋爐機房設計相比,一體化設計應用revit軟件構建了三維模型,把原來相對枯燥的工程設計演變為直觀可視設計過程,同時通過revit軟件可以自動生成單體鍋爐機房的正視圖、側視圖、俯視圖等,為施工人員提供更加真實的參考,不但可以提高施工效率,而且也可以減少人員失誤的案例發生.也可以實現事物和模型1:1的精準程度,目前為止該民用建筑單體鍋爐房體一體化模型的精度已經達到了LOD400.

3.2 一體化設計更加省時

通過搭建BIM-3D模型可以有效指導施工,比如在管線施工前,必須和土建專業人員進行1~3次溝通和交流,確定預留預埋相關工作.在大型民用單體鍋爐機房設計施工應用BIM-3D 技術,可以確保鍋爐房的預留孔洞更加精確,從而避免后期墻體施工返工問題的發生,并為機電安裝工作奠定堅實基礎,在一定程度上縮短了民用單體鍋爐機房安裝施工的周期,以保護業主的基本利益.

3.3 提高施工效率

通過應用BIM-3D技術,可以軟件繪制出和實物相同的機房,為后期鍋爐機房安裝施工提供強有力的基礎保障,比如鍋爐機房各種構配件按照實際參數,在專業加工廠預先制造好,然后運輸到施工現場進行裝配,從而減少了傳統鍋爐機房施工現場加工配件的步驟,不但提高了施工效率,而且避免了勞動力浪費.就此民用建筑而言,鍋爐機房的負荷比較大,大大增加了系統的復雜性,需要敷設的管線程序繁雜,數量龐大,導致鍋爐機房施工任務成倍增加,因此,在管道敷設安裝過程中,經常出現搶工期的現象,在一定程度上影響了鍋爐管道安裝的質量和全過程使用壽命.

在該民用建筑單體鍋爐機房一體化設計中,充分應用了工廠預制化附件加工模式,不但保證了管道施工的質量,而且增加了施工速度,減少了管道焊接數量,從根本上提高了鍋爐機房施工的質量.同時BIM-3D技術,為工廠預制化加工奠定了堅實基礎,很大程度上確保了模型和實物的一致性,避免了盲目加工導致預制管道無法現場安裝現象的發展.

4 大型民用單體鍋爐機房設計施工一體化的作用

4.1 降低成本,避免浪費

通過BIM-3D技術有效實現了該民用建筑單體鍋爐機房設計施工的一體化,同時BIM-3D模型可以進一步優化管線的敷設道路,很大程度上提高管線敷設科學性和合理性.不但提高管材的利用率,而且蒸汽流動的阻力降低了30%以上,有效的降低了單體鍋爐機房相關設備的運行成本,在提高經濟效益的同時,也體現了"綠色、環保、和諧"的發展理念.

大型民用單體鍋爐機房的管線敷設數量龐大而繁瑣,在具體敷設中難免會遇到管線交叉碰撞的現象.通過一體化的設計理念,可以在BIM-3D模型中先對需要敷設管線進行優化,通過該模型可視化的作用和功能科學合理的解決建筑管道敷設交叉和碰撞問題,以減少返工的現象發生,最大限度上降低返工成本的浪費.

4.2 提升社會口碑

在"一帶一路"的大背景下,我國建筑行業快速發展,傳統的經驗施工已經難以滿足具體發生需求,而技術施工則具有施工精確、效果高、成本低的特性.而諸如BIM-3D等新興技術在一定程度上代表了施工企業綜合實力.從該民用建筑單體鍋爐機房設計施工中應用一體化,有效實現了業主和施工方的相互對接,可以非常形象直觀、透視化、精細化的全方位展示.同時也充分展示了我國對BIM技術應用的實力,也為提高施工現場管理水平奠定了堅實基礎.

5 結語

大型民用單體鍋爐機房設計施工中應用以BIM-3D模型為基礎的一體化模式,是發展趨勢,提高了鍋爐機房設計施工的效率.

[1]紀鑫,李豐,胡海燕,喬磊,宋吉斌,呂健,董帥,陳潤普.淺談大型民用單體鍋爐機房設計施工一體化[J]. 施工技術,2016,45(S2):890-892.

[2]張博. 鍋爐等離子點火裝置安裝及單體調試技術淺析[J]. 安裝,2013,(S1):41-45.

[3]仝營,鐘崴,童水光. 基于機制模型與數據驅動的超臨界鍋爐性能在線預測方法[J].中國電機工程學報,2015,35(10):2487-2494.

[4]胡月琪,馬召輝,馮亞君,王琛,陳圓圓.北京市燃煤鍋爐煙氣中水溶性離子排放特征[J].環境科學,2015,36(06):1966-1974.

[5]王慧麗,雷宇,陳瀟君,賀晉瑜,高麗華.京津冀燃煤工業和生活鍋爐的技術分布與大氣污染物排放特征[J].環境科學研究,2015,28(10): 1510-1517.

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1671-0711(2017)11(上)-0171-02