山東港口大廈項目裝配式冷熱機房的應用探索

彭啟超，王貴葉

（1.青島市工程建設監理有限責任公司，山東 青島 266075；2.青島北海船舶重工有限責任公司，山東 青島 266520）

冷熱機房作為暖通系統工程向大樓提供冷熱的核心部位，為整個大廈提供“能量”。冷熱機房的施工技術體現了暖通系統工程整體的施工水平。現如今國內的建筑業處于轉型升級的新時期，其建造方式發生了重大的變革。采用建造裝配化、工業化、一體化的方式施工，已是整個建筑業未來轉型發展的必由之路。裝配式整裝集成機房基于“即插即用”的原則，以5D建筑數字化技術為基礎，采用整體式+離散式裝配技術，通過工廠預制、模塊運輸、現場拼裝而成，革新傳統現場作業模式，對于新建、改擴建項目具有無限拓展空間和靈活性。

1 裝配式機房施工特點

冷熱機房傳統施工主要采用CAD圖紙施工技術，空調設備安裝與土建作業交叉進行，同時機電安裝作業只有在土建能提供出相應的工作面時，才能進行相應的機電深化設計和設備與管道的安裝。對有些冷熱機房的安裝作業，很多時候土建只能夠分步驟的提供施工場地，進而各相關設備、管系及其構配件的定位尺寸要通過多次測量才能完成，技術及施工人員只能量一段、做一段，分段深化設計、分段下料加工、分段定位安裝，施工作業的效率特別低。

區別于安裝人員現場手工作業的傳統模式，裝配式冷熱機房施工采用BIM技術進行建模并深化設計，技術員只進行測量機房區域施工場地的基本參數數據，不再等土建施工完畢后提供暖通空調施工作業的全部場地，就可以利用BIM進行建模型和深化設計相關工作。在設備的采購周期中，可在工廠內完成構件的加工預制，與設備同時進場，簡單拼裝調試后投入使用。通過采用BIM建模，工廠預制生產、自動焊接、模塊運輸、整體安裝的DPTA施工技術，從而保證工程項目能短周期、低風險、高質量的順利完成。

2 工程概況

山東港口大廈是一棟42層超高層建筑，建筑物為六邊形漸變至三角形塔體造型，建筑高度為198.9m，地上建筑面積73000m2,本項目主要用于青島港（集團）、青島海事局、山東港口集團等單位，作為港口配套服務辦公的場所。樓層設計主要包括辦公室、餐廳、檔案室和數據網絡機房等。本項目辦公樓層及地下餐廳采用集中冷熱機房作為集中冷熱源，設計供冷總負荷為8030kW，供熱總負荷5840kW。制冷機房、換熱站、水泵間位于地下一層，面積834m2。制冷機房內共配置2臺制冷量2812.8kW的電動離心式冷水機組及2臺制冷量1230.6kW的電動螺桿式冷水機組、3臺制冷板換、4臺換熱板換，24臺各類水泵等設備。制冷機房及換熱站負擔地下餐廳及地上辦公樓空調供冷供暖負荷。機房兼顧冷暖兩種工況，采暖以市政供暖加換熱站為熱源設備，制冷以離心式和螺桿式冷水機組為冷源設備，過渡季采用自然冷源，降低運行費用。

3 裝配式機房施工流程

3.1 信息采集

根據本項目冷熱機房區域現場實際狀況，結合機房平面圖利用激光測距儀、線墜、激光投線儀、卷尺、全站儀、測量機器人等進行機房場地的基本數據測量，同時根據設計要求，收集閥門、接頭法蘭等設備技術指標和規格尺寸。

3.2 BIM優化設計

根據現場測量的基本數據和收集到的技術參數，對機房內冷熱設備和管道進行綜合排布。利用BIM技術對冷熱機房內的機組設備、管道及管件、支吊架體系進行建模并利用BIM技術對設備及管系進行優化設計，降低管系局部走向的流體阻力，調整管系的流向比摩阻，優化管系的空間布置，從而使暖通空調管系設計布局合理，減少管系的彎頭數量，泵組出水口采用順水三通，降低管路系統水阻，提高運行效率，降低運行費用。綜合考慮現場裝配環境及工廠加工情況，對預制管道進行合理拆分，最大程度保持管道的整體性。通過三維設計對機房內各組成部分進行工藝分解，分解為可以在車間預制加工的模塊。

3.3 工廠預制及運輸

在本項目冷熱機房系統施工方案和冷熱機房的BIM模型以及優化設計完成了以后，就可以從BIM軟件系統中導出機電管系構件的零部件加工圖，工廠預制生產工段根據導出的零部件加工圖進行精準下料、加工制作。管系構件加工完成后，預制工廠再將管系構件和設備組件進行模塊組裝。

3.3.1 管道預制加工流程

圖1

3.3.2 管道預制加工技術要點

在工廠預制階段，全部管道均在工廠采用數控設備切割，通過管道預制焊機，將傳統人工焊接改為機械焊接，控制好坡口形式、坡口形狀及焊接的飽滿度等，所有焊接完成管道均達到一級探傷合格標準；所有管道涂裝防腐在工廠制造中心涂裝車間操作完成，全程機械化操作，一次成型，避免因施工現場條件限制造成噴漆漆膜不均勻，漏刷現象。在工廠將工程的大部分設備和管道預制組裝完畢，現場只進行法蘭連接；最大程度節省安裝成本，避免因現場工人安裝技能參差不及齊而出現問題。

3.3.3 機電管系運輸吊裝

預制管件運輸前，根據機房裝配圖，在工廠生產出的所有設備管道部件進行分類編碼，根據現場安裝順序進行裝載運輸，一次運送到現場后按對照編碼拼裝，實現快速化安裝。機電設備及管系運至現場后吊裝前，根據工地現場條件制定專項吊裝方案并報批，同時對管系模塊定位尺寸進行再次復核，確保機電管系模塊吊裝一次性成功。由于機房現場出入口狹窄，轉運通道無法滿足大模塊轉運，采取將所有模塊化整為零，到達冷熱機房區域后再組裝成較大的模塊，然后由大模塊根據機房裝配圖進行系統安裝定位。

3.4 機電設備及管系現場裝配

3.4.1 設備及管系安裝流程

圖2

3.4.2 設備及管系安裝技術要點

機電設備及管系安裝作業前，技術及施工人員對作業現場的設備及管系施工圖要進行熟悉，掌握施工現場機電設備及管系的裝配位置和定位方向。為確保機電設備和管系各個模塊在施工時的精準定位，技術人員利用測量機器人對設備及管系的空間定位進行精準測量，并對施工作業人員進行可視化交底，把施工作業過程中可能發生的相關問題加以歸集，提前策劃研究并制定相關施工方案，為后續裝配施工做好準備。

本項目的螺桿式冷水機組、空氣源熱泵等設備直接利用施工塔吊或汽車吊將設備吊至相應的樓層，然后利用拖排將設備運輸就位安裝。設備吊裝前做好技術交底，嚴格按照施工規程進行吊裝作業。在吊裝設備時注意吊裝的繩索必須掛在設備專用的吊環上，不得掛在組件的盤管、設備接管等部位。設備就位前事先用枕木及鋼板鋪設斜坡，同時在基礎上墊置枕木，以保護地腳螺栓。將拖排牽引索通過滑輪組接至卷揚機，由卷揚機將設備拖至基礎上。

機電管系模塊吊運到現場后，施工人員按照機房裝配圖紙，對照每個管件的編碼，將其運輸至相應設備前對管安裝，利用管段法蘭和螺栓連接起各個模塊，實現全程無焊接作業，就能在極短的時間內將機房安裝完成。為模塊化施工打下良好的基礎。為了保證機電設備和管系安裝的精度，施工人員采用活套法蘭來校正泵組安裝的誤差，保證了設備和管系嚴密連接，管路采用成品支架體系，并將支架體系整體進行固定提升。規范保溫作業工位，下腳料等固廢集中堆放處理，杜絕污染。優化粘接工藝，采用自帶背膠橡塑保溫板（管），確保每一個接口粘接牢固。施工中堅持自檢、互檢和專業檢查相結合的原則，對每一施工環節進行檢查合格后，方可進行后序工作。

3.5 效益分析

本項目冷熱機房施工應用BIM技術和DPTA施工技術，采用裝配式整裝作業方法，優化了現場空間布局，節省占地面積約100m2；現場拼裝相較于傳統施工節約安裝周期80%。冷熱機房現場拼裝只進行法蘭連接，實現了零焊接作業，所有下腳料等固廢物集中堆放，集中處理，杜絕二次污染，同時根據不同機組安裝條件，增加抗振及降噪措施，降低對環境的影響，符合真正的綠色施工要求。

4 結語

裝配式整裝冷熱機房具有設計標準化、生產工廠化、現場裝配化、機電一體化的特點。通過運用BIM技術和DPTA施工技術，實現工廠整裝預制和現場組裝的完美結合，有利于實現項目的精細化管理。同時裝配式機房的施工突破現場作業環境條件約束，給機房的施工帶來極大的方便，從而實現建筑機電安裝向集約化、工廠化、精益建造轉變。