BIM 技术在某大型商业建筑制冷机房装配式深化设计中的应用

李垚君

（上海原构设计咨询有限公司，上海 200030）

1 工程概况

本项目位于安徽省合肥市，是一个综合性大型商业购物娱乐中心，总建筑面积17×104m2，包含商业、餐饮娱乐、影院、超市等多种配套服务业态。制冷机房位于地下1 层汽车坡道拐角处，机房门前区域为超市货车卸货区，机房面积为500m2（见图 1）。

机房主要设备包含：3 台水冷离心式冷水机组（制冷量：4 571kW）、1 台水冷螺杆式冷水机组（制冷量：1 472kW）、12 台循环泵组、分集水器、化学加药装置等。

2 BIM 参与阶段及因素

2.1 BIM 应用原因

图1 制冷机房深化三维示意图

运用BIM 技术为业主提供直观的多元增值服务，涵盖制冷机房设计与施工的图纸深度交圈分析、机房内全专业多参建方的问题分析及深化要点、模块化拆分及施工的复杂节点多方三维分析等。极大减少现场动火、动电、电焊、加工导致的声、光、气污染；减少大量高空作业带来的安全隐患；实现深化设计成果落地性和机房施工工期进度可控性【1】。

2.2 BIM 参与阶段

在工程项目设计阶段的中后期，BIM 技术介入项目中，与设计人员相配合【2】。

在该阶段配合，可以为设计人员提供机房的净高复核、设备安装位置复核、管道占位空间复核、设备基础荷载复核等相关工作。并初步优化机房设备管道的大概排布情况、主要维修通道的路径及机房净高情况、设备更换运输通道的路径复核、排水沟的设置情况等（见图2）。

图2 机房空间示意图

在该阶段，落实暖通专业在制冷机房内通风管道的设计情况，明确机房内风管系统的风机位置、风管尺寸、管底标高及有无保温层等信息。落实给排水专业在机房内的管道入户点位、管道尺寸及路由、设备布置和末端点位等信息。

在该阶段，分析电气专业对制冷机房的供电桥架进线点位确定、机房内桥架路由情况，若机房内有电气配电箱柜，应明确配电装置的安装位置、安装方式、防护等级及管线敷设方式等，确保用电安全。

该阶段完成后，BIM 模型与制冷机房CAD 施工图内容应相互对应。该时间节点，将图纸及模型等项目资料存档备案，之后进入BIM 深化设计阶段。

2.3 BIM 影响因素

BIM 技术在设计阶段介入工程项目，为图纸设计提供优化思路，深化机房排布情况，协调性强。BIM 技术可以加深设计阶段至深化阶段的成果交接内容，弱化工程上下游阶段间隔，减少二次深化带来的设计变更工作量，推进工程信息从设计阶段到施工阶段的交接。

3 BIM 技术应用流程与方法

3.1 机房全专业建模及控制要求

1）全专业建模。依据施工图信息，应用BIM 软件对机房涵盖范围内建筑、结构、电气、给排水、暖通等所有专业进行1∶1比例的模型建立，作为深化设计阶段初始模型。依据施工图信息，对机房范围外1~2m 位置范围内的建筑、结构、电气、给排水、暖通等主要专业进行1∶1 比例的模型建立，用来校验管道进出制冷机房位置的安装空间【3】。

2）建模精度要求。暖通专业应建模出所有尺寸的管道、阀门、设备机组（含冷水机组、冷冻水循环泵、冷却水循环泵、分集水器、螺旋空气杂质分离器、全自动软化水装置、膨胀水箱、化学加药装置等）、设备基础、管道保温、管道附件（含能量计、压差传感器、压力表、温度计、自动排气阀、止回阀等）、进出机房管道的套管，还应包含机房内风机、风管管道、所有风阀、风管保温等。

电气专业应对供电桥架、配电箱柜（若落地安装应将设备基础建模）、配电管线、进出机房预留套管或预留洞位置进行建模。

给排水专业应对消防系统喷淋管道（含套管）至末端喷头、排水沟、集水井及设备等进行建模。

建筑结构专业应按图纸对墙、梁、板、柱等模型构件进行建模。

3.2 装配式深化设计和装配模块划分

1）机电专业深化设计。在该阶段，将基于施工图的模型进行多方优化，包括设备机组位置再次复核、设备管线分层、分区、分系统优化排布等。应考虑到设备机组和管线阀门的安装操作空间，设备机组的检修维护空间和机房主要检修通道净宽与净高，并应考虑设备更换时，有设备更换运输通道空间路由等。

2）机房排布因素影响。机房优化排布时，应先确定制冷机组设备位置，确定连接制冷机组的管道位置、管道空间分层关系、管道附件（如阀门、压力表等）在管道上的安装位置。合理划分空间的同时，还应保证机房的净高要求等。待制冷机组、配电柜等大型及重要设备优化排布后，根据原始模型中的水泵位置和关联管道的路由，结合机房的土建条件，对机房内冷却水泵、冷冻水泵及关联的供回水管道进行合理排布。然后对风机管道进行合理的空间排布，优化机房的主要设备管道空间关系。基于已优化的模型对给排水专业的各类管道、喷头点位及排水沟位置进行调整，对电气桥架、电气管线、灯具位置、插座位置、消防联动点位等末端设备进行排布。

排布完成后，初步深化模型基本完成，达到机房内所有的专业构件没有遗漏，主要设备位置和管道空间分层关系位置等条件已经成熟。在该时间节点将深化图纸及深化模型等项目资料存档备案，之后进行下一步BIM 深化流程。

3）模块划分基本原则。模块是装配式制冷机房的基本组成单元，通过安排各模块进场安装顺序，达到机房的高效安装。在模块划分时，应收集好机房的设备参数资料，含制冷机组、水泵、配电柜、风机等设备的尺寸、重量等。本项目的机房模块划分按照“双水泵+单柱跨”的拆分方式，将每2 个水泵及配套管道优化为1 个模块单元（见图3），设定每柱跨内可安装放置1 个模块；其他机电管线按柱跨或系统进行模块划分。制冷机组优先并单独进场安装，分集水器及关联管道、电气桥架和风机风管作为单独模块穿插安装。

图3 装配模块定位及模块三维示意图

模块划分后，对各个模块进行编号命名，模块之间的管道应断开并根据设计说明中管材的连接方式预留接口，如法兰连接预留管道法兰片。模块划分后进行支吊架深化，针对不同模块深化不同的支吊架方案，确保支吊架深化到位。支架深化过程中，应考虑设备管线减震装置、管道固定装置等，可与支吊架组合安装形成一体式模块。

模块划分完成后，进行综合校审，机房工程相关的各参建方需参加，针对机房优化进度和各个模块优化深度进行校审，并将会议记录和校审意见整理成文，反馈修改至模型中，将文档与模型整理并归档。

4）设备机房其他影响因素。设备机房的顺利建造需各方倾心配合，无信息滞后等影响。在机房深化模块划分过程中，注意各设备机组参数应落实、模型中机房各专业构件应完备、各参建方提供参数应精确、机房工程施工工期和项目总工期流水排布应提前交圈等。

5）某一模块深化加工图。机房模型深化模块划分后，将其中一个模块继续深化到加工图深度。该流程需参建方中的加工厂、装配厂等参与。不仅校验机房中模块深化深度是否达到加工要求，并且保证机房模型精度可传递到下游行业中的加工厂内，可预制加工组装。应核实机房模块在工厂至项目所在地之间是否存在运输问题。机房工程安装过程中，应与总承包管理单位达成协调，预留好模块进场安装的施工条件。

3.3 各参建方提资与校审

1）设备参数明确。机房深化初期，应提供机房范围内所有设备确定的选型参数。明确管材参数、管道附件选型参数、管道保温层材质等，还应再次复核机房土建条件。

2）明确预制加工厂商信息。机房深化中期，应选择确定加工预制厂商信息，预制加工单位应提前介入机房深化阶段，保证BIM 模型深化程度可延展到加工精度。

3）与总承包管理方协调。在机房深化后期，明确模块数量及安装进场流程，与总承包管理方进行沟通协调，保证机房模块进场条件，实现没有二次拆改情况。

3.4 机房装配式安装模拟

利用BIM 系列软件对机房深化模型中模块进行进场安装流程动画模拟，用以校验机房安装总工期、模块进场安装顺序确定、安装空间合理性等，明确呈现出机房安装工期天数对应的安装工作量、模块安装数量、进厂数量及加工数量等，工程量工期可控即达到成本可控，形成工期可控的装配式机房加工安装流程文件【4】。

4 结语

该项目中，通过BIM 技术在设计阶段介入，并延续至深化加工阶段，加深BIM 技术在建筑工程流程中的应用，加强BIM技术对项目的管理，实现了BIM 技术基于项目施工级别的指导。通过对整体项目BIM 技术回顾，总结出BIM 实际应用点、BIM 技术在机房工程中的使用流程，实现为建设方提供多项增值服务，节约了投资成本，明显缩减机房安装工期，把控建筑机房建设进度，为今后BIM 技术推广起到了一定的作用。