BIM 技術在某大型商業建筑制冷機房裝配式深化設計中的應用

李垚君

（上海原構設計咨詢有限公司，上海 200030）

1 工程概況

本項目位于安徽省合肥市，是一個綜合性大型商業購物娛樂中心，總建筑面積17×104m2，包含商業、餐飲娛樂、影院、超市等多種配套服務業態。制冷機房位于地下1 層汽車坡道拐角處，機房門前區域為超市貨車卸貨區，機房面積為500m2（見圖 1）。

機房主要設備包含：3 臺水冷離心式冷水機組（制冷量：4 571kW）、1 臺水冷螺桿式冷水機組（制冷量：1 472kW）、12 臺循環泵組、分集水器、化學加藥裝置等。

2 BIM 參與階段及因素

2.1 BIM 應用原因

圖1 制冷機房深化三維示意圖

運用BIM 技術為業主提供直觀的多元增值服務，涵蓋制冷機房設計與施工的圖紙深度交圈分析、機房內全專業多參建方的問題分析及深化要點、模塊化拆分及施工的復雜節點多方三維分析等。極大減少現場動火、動電、電焊、加工導致的聲、光、氣污染；減少大量高空作業帶來的安全隱患；實現深化設計成果落地性和機房施工工期進度可控性【1】。

2.2 BIM 參與階段

在工程項目設計階段的中后期，BIM 技術介入項目中，與設計人員相配合【2】。

在該階段配合，可以為設計人員提供機房的凈高復核、設備安裝位置復核、管道占位空間復核、設備基礎荷載復核等相關工作。并初步優化機房設備管道的大概排布情況、主要維修通道的路徑及機房凈高情況、設備更換運輸通道的路徑復核、排水溝的設置情況等（見圖2）。

圖2 機房空間示意圖

在該階段，落實暖通專業在制冷機房內通風管道的設計情況，明確機房內風管系統的風機位置、風管尺寸、管底標高及有無保溫層等信息。落實給排水專業在機房內的管道入戶點位、管道尺寸及路由、設備布置和末端點位等信息。

在該階段，分析電氣專業對制冷機房的供電橋架進線點位確定、機房內橋架路由情況，若機房內有電氣配電箱柜，應明確配電裝置的安裝位置、安裝方式、防護等級及管線敷設方式等，確保用電安全。

該階段完成后，BIM 模型與制冷機房CAD 施工圖內容應相互對應。該時間節點，將圖紙及模型等項目資料存檔備案，之后進入BIM 深化設計階段。

2.3 BIM 影響因素

BIM 技術在設計階段介入工程項目，為圖紙設計提供優化思路，深化機房排布情況，協調性強。BIM 技術可以加深設計階段至深化階段的成果交接內容，弱化工程上下游階段間隔，減少二次深化帶來的設計變更工作量，推進工程信息從設計階段到施工階段的交接。

3 BIM 技術應用流程與方法

3.1 機房全專業建模及控制要求

1）全專業建模。依據施工圖信息，應用BIM 軟件對機房涵蓋范圍內建筑、結構、電氣、給排水、暖通等所有專業進行1∶1比例的模型建立，作為深化設計階段初始模型。依據施工圖信息，對機房范圍外1~2m 位置范圍內的建筑、結構、電氣、給排水、暖通等主要專業進行1∶1 比例的模型建立，用來校驗管道進出制冷機房位置的安裝空間【3】。

2）建模精度要求。暖通專業應建模出所有尺寸的管道、閥門、設備機組（含冷水機組、冷凍水循環泵、冷卻水循環泵、分集水器、螺旋空氣雜質分離器、全自動軟化水裝置、膨脹水箱、化學加藥裝置等）、設備基礎、管道保溫、管道附件（含能量計、壓差傳感器、壓力表、溫度計、自動排氣閥、止回閥等）、進出機房管道的套管，還應包含機房內風機、風管管道、所有風閥、風管保溫等。

電氣專業應對供電橋架、配電箱柜（若落地安裝應將設備基礎建模）、配電管線、進出機房預留套管或預留洞位置進行建模。

給排水專業應對消防系統噴淋管道（含套管）至末端噴頭、排水溝、集水井及設備等進行建模。

建筑結構專業應按圖紙對墻、梁、板、柱等模型構件進行建模。

3.2 裝配式深化設計和裝配模塊劃分

1）機電專業深化設計。在該階段，將基于施工圖的模型進行多方優化，包括設備機組位置再次復核、設備管線分層、分區、分系統優化排布等。應考慮到設備機組和管線閥門的安裝操作空間，設備機組的檢修維護空間和機房主要檢修通道凈寬與凈高，并應考慮設備更換時，有設備更換運輸通道空間路由等。

2）機房排布因素影響。機房優化排布時，應先確定制冷機組設備位置，確定連接制冷機組的管道位置、管道空間分層關系、管道附件（如閥門、壓力表等）在管道上的安裝位置。合理劃分空間的同時，還應保證機房的凈高要求等。待制冷機組、配電柜等大型及重要設備優化排布后，根據原始模型中的水泵位置和關聯管道的路由，結合機房的土建條件，對機房內冷卻水泵、冷凍水泵及關聯的供回水管道進行合理排布。然后對風機管道進行合理的空間排布，優化機房的主要設備管道空間關系。基于已優化的模型對給排水專業的各類管道、噴頭點位及排水溝位置進行調整，對電氣橋架、電氣管線、燈具位置、插座位置、消防聯動點位等末端設備進行排布。

排布完成后，初步深化模型基本完成，達到機房內所有的專業構件沒有遺漏，主要設備位置和管道空間分層關系位置等條件已經成熟。在該時間節點將深化圖紙及深化模型等項目資料存檔備案，之后進行下一步BIM 深化流程。

3）模塊劃分基本原則。模塊是裝配式制冷機房的基本組成單元，通過安排各模塊進場安裝順序，達到機房的高效安裝。在模塊劃分時，應收集好機房的設備參數資料，含制冷機組、水泵、配電柜、風機等設備的尺寸、重量等。本項目的機房模塊劃分按照“雙水泵+單柱跨”的拆分方式，將每2 個水泵及配套管道優化為1 個模塊單元（見圖3），設定每柱跨內可安裝放置1 個模塊；其他機電管線按柱跨或系統進行模塊劃分。制冷機組優先并單獨進場安裝，分集水器及關聯管道、電氣橋架和風機風管作為單獨模塊穿插安裝。

圖3 裝配模塊定位及模塊三維示意圖

模塊劃分后，對各個模塊進行編號命名，模塊之間的管道應斷開并根據設計說明中管材的連接方式預留接口，如法蘭連接預留管道法蘭片。模塊劃分后進行支吊架深化，針對不同模塊深化不同的支吊架方案，確保支吊架深化到位。支架深化過程中，應考慮設備管線減震裝置、管道固定裝置等，可與支吊架組合安裝形成一體式模塊。

模塊劃分完成后，進行綜合校審，機房工程相關的各參建方需參加，針對機房優化進度和各個模塊優化深度進行校審，并將會議記錄和校審意見整理成文，反饋修改至模型中，將文檔與模型整理并歸檔。

4）設備機房其他影響因素。設備機房的順利建造需各方傾心配合，無信息滯后等影響。在機房深化模塊劃分過程中，注意各設備機組參數應落實、模型中機房各專業構件應完備、各參建方提供參數應精確、機房工程施工工期和項目總工期流水排布應提前交圈等。

5）某一模塊深化加工圖。機房模型深化模塊劃分后，將其中一個模塊繼續深化到加工圖深度。該流程需參建方中的加工廠、裝配廠等參與。不僅校驗機房中模塊深化深度是否達到加工要求，并且保證機房模型精度可傳遞到下游行業中的加工廠內，可預制加工組裝。應核實機房模塊在工廠至項目所在地之間是否存在運輸問題。機房工程安裝過程中，應與總承包管理單位達成協調，預留好模塊進場安裝的施工條件。

3.3 各參建方提資與校審

1）設備參數明確。機房深化初期，應提供機房范圍內所有設備確定的選型參數。明確管材參數、管道附件選型參數、管道保溫層材質等，還應再次復核機房土建條件。

2）明確預制加工廠商信息。機房深化中期，應選擇確定加工預制廠商信息，預制加工單位應提前介入機房深化階段，保證BIM 模型深化程度可延展到加工精度。

3）與總承包管理方協調。在機房深化后期，明確模塊數量及安裝進場流程，與總承包管理方進行溝通協調，保證機房模塊進場條件，實現沒有二次拆改情況。

3.4 機房裝配式安裝模擬

利用BIM 系列軟件對機房深化模型中模塊進行進場安裝流程動畫模擬，用以校驗機房安裝總工期、模塊進場安裝順序確定、安裝空間合理性等，明確呈現出機房安裝工期天數對應的安裝工作量、模塊安裝數量、進廠數量及加工數量等，工程量工期可控即達到成本可控，形成工期可控的裝配式機房加工安裝流程文件【4】。

4 結語

該項目中，通過BIM 技術在設計階段介入，并延續至深化加工階段，加深BIM 技術在建筑工程流程中的應用，加強BIM技術對項目的管理，實現了BIM 技術基于項目施工級別的指導。通過對整體項目BIM 技術回顧，總結出BIM 實際應用點、BIM 技術在機房工程中的使用流程，實現為建設方提供多項增值服務，節約了投資成本，明顯縮減機房安裝工期，把控建筑機房建設進度，為今后BIM 技術推廣起到了一定的作用。