BIM 技術在區域能源站施工中的應用

陳瑋 杜玉吉 錢輝金

1 中節能建筑節能有限公司

2 中節能城市節能研究院有限公司

區域能源站作為區域能源供給的技術設施，規劃建設周期長，建設難度大[1]。在不同的設計階段，其對設計深度有不同的要求，所需要面對的展示對象也不同。在開發階段，各個地塊和商區的實施進度和用能需求不盡相同，能源站需要分期建設，加大了施工管理難度。現階段裝配式建筑在安裝過程中，由于構件的生產精度及現場的安裝精度不足，導致在現場安裝的過程中會出現各種問題，從而造成返工、延誤工期進而增加造價等一系列問題[2]。新興的建筑信息模型技術BIM（Building Information Modeling）則可有效解決區域能源站施工過程中遇到的各種問題[3]。本文擬以常州新龍國際商務區區域供冷供熱能源站1#子站為例，介紹BIM 技術在區域能源站施工中的應用。

1 工程概括

常州新龍國際商務區區域供冷供熱能源站項目位于常州新龍國際商務區的核心區域內。根據商務區整體開發建設進度及用能需求進度同步實施，首先建設本項目的一期能源子站及配套管網工程，滿足商務區一期的供能要求，主要為政府辦公樓、兩館兩中心及周邊部分商辦建筑、住宅建筑等，總建筑面積約109.86 萬m2，采用“中水源熱泵供冷（供熱）+大溫差水蓄能”技術形式進行供冷供熱。

2 軟件應用

本項目應用的BIM 軟件主要包括AutoCAD，Revit，Navisworks 和Fuzor 等。

AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）：用于建模前期方案圖紙的繪制、優化，導入Revit 建立三維模型。

Revi（tAutodesk Revit Architecture）：用于建筑、結構、機電等專業協同可視化建模及深化設計，并連接造價、項目管理等各類軟件，是整個建筑信息模型應用的核心軟件。

Navisworks：用于建筑結構及機電管線的檢測碰撞，設備材料清單統計等。

Fuzor：用于查看，展示項目模型，施工模擬及圖形渲染。

3 總體思路

1）通過Revit 等建模軟件進行能源站構件1:1 建模還原，利用BIM 實現建模階段的建筑、結構與機電等專業之間的協同。

2）通過模型進行碰撞分析，進行管線綜合布置，在最短的時間內建立完整施工模型并能指導施工。

3）通過Fuzor 等軟件實現漫游、管線碰撞實驗，并進行模擬施工和制作演示動畫。

4 應用流程

1）模型搭建：能源站方案確定后，各專業在原有二維CAD 方案圖紙基礎上進行各專業BIM 施工圖模型搭建（圖1），包括建筑、結構模型、工藝模型、通風給排水模型及電氣模型。

圖1 區域能源站建模過程

2）管線綜合碰撞檢查：將各專業Revit 模型分別導入Navisworks 進行碰撞檢查，發現各專業的碰撞問題，導出碰撞報告。碰撞檢查的結果反饋給各專業工程設計師，進行模型調整，直至各專業無碰撞。

3）空間布局優化：二維繪圖過程中為了避免管線占用空間過大，因而預留了較小的管間距，僅保證滿足保溫層厚度要求。三維模型則可直觀清晰地顯示出，在支管彎頭、三通較密集的情況下，較小的管間距無法滿足臨近管件的設置要求。本項目通過對管線布局的優化調整（圖2），同時結合廠家提供的設備實際尺寸，對整個能源站房機電專業進行優化，將能源站建筑層高從原先的10 m 降至目前8 m，建筑面積由原先4252 m2減少至目前的3335 m2，有效降低了土建投資成本同時降低了施工難度。對工藝管道模型的優化還減少了站房內彎頭、三通等阻力件，站房內水力損失降低了3 m，有效減少了水泵能耗，提高了系統能源利用率。

圖2 管間距離優化

4）動態漫游：將定稿模型導入到Fuzor 中，對各管道、設備、建筑等進行分類渲染。然后制作虛擬漫游視頻，通過虛擬漫游，使得施工人員能夠提前熟悉現場，觀察機電管線排布及走向位置，發現安全隱患，排除施工難點。設計交底以三維可視化模型為依據，施工單位嚴格按照圖紙施工，有效減少設計變更和實際返工情況發生。

5）施工過程仿真模擬：將模型導入到Navisworks軟件中，通過施工過程仿真模擬預先演示施工現場的現有條件，施工順序，復雜工藝以及重點難點解決方案（圖3～6）。通過可視化、交互性的施工模擬方式，讓參與方可以統一在同一個平臺同一個構思里面討論問題，不會出現思維的誤差而耽誤會議的進展。同時也協助項目管理者管理現場的施工進度控制、施工質量控制，達到節約成本，減少工期的目的。通過可視化、交互性的施工模擬方式，讓參與方可以統一在同一個平臺同一個構思里面討論問題，不會出現思維的誤差而耽誤會議的進展。同時也協助項目管理者管理現場的施工進度控制、施工質量控制，達到節約成本，減少工期的目的。設計交底以三維可視化模型為依據，施工單位嚴格按照圖紙施工，能夠有效減少設計變更和實際返工情況發生。

圖3 現場條件模擬

圖4 管線施工模擬

圖5 項目整體施工模擬

圖6 現場施工技術交底模擬

5 結論

本文以常州新龍國際商務區區域供冷供熱能源站1#子站為例，通過可視化、交互性的施工模擬方式，讓參與方統一在同一個BIM 信息平臺上討論問題，避免出現思維誤差而耽誤項目的進展。同時也協助項目管理者管理現場的施工進度控制、施工質量控制，達到節約成本，減少工期的目的。

本項目通過BIM 模型的搭建，準確定位設備、管道、閥件等，通過在工廠內預制管道連接件，直接到現場進行裝配式安裝，避免現場交叉作業相互影響，縮短了施工工期，在保障施工質量的同時，節約材料，降低成本。

項目采用BIM 技術，高效、優質建成區域供冷供熱能源站。項目BIM 應用的優秀經驗可用于其他同類區域供能項目上，項目的成功實施給能源基礎設施升級發展提供了新思路，同時也為城市信息模型提供了數據依據，為建設數字孿生城市提供基礎條件。