大型民用单体锅炉机房设计施工一体化

张雪静

(国家林业局林产工业规划设计院,北京 100010)

大型民用单体锅炉机房设计施工一体化

张雪静

(国家林业局林产工业规划设计院,北京 100010)

针对大型民用单体锅炉机房设计施工一体化,结合案例,在阐述设计流程的基础上,对其特点、优势与作用进行了论述.

民用建筑;单体锅炉机房;设计施工;一体化

锅炉机房设计施工事关民用建筑的性能发挥,对于设计单位而言,从提高建筑能源利用率和提升建筑结构功能多样性的角度,科学合理设计施工锅炉机房,始终是一项重要议题.然而,从设计角度,当前有关大型民用单体锅炉机房设计施工一体化的研究比较少见.由此,根据日常设计经验,结合民用建筑工程实际,对于单体锅炉房设计一体化的流程、特点等展开了分析.

1 工程概述

某民用建筑项目由一栋主楼和一栋6层裙带楼组成,其中主楼地下2层,地上36层,总建筑面积为4.2万平方米.为确保锅炉机房运行的稳定性,将其设置在地下2层,其主要作用为整栋民用建筑提供采暖和加湿,总负荷为1.5万千瓦,由3台2吨的蒸汽锅炉和3台1.4MW的热水锅炉共同组成.由于此类锅炉机房的规模相对比较大,同时设计施工空间有限,因此,传统CAD图纸设计很难满足设计施工的具体需求,因此采用静态三维机房模型(BIM-3D)的方式,来直接引导大体锅炉机房施工.通过设计施工一体化施工方法,能够及时发现设计施工存在的问题,从而提高单体锅炉机房设计施工的稳定性和质量.

2 大型民用单体锅炉机房一体化设计施工的流程设计

2.1 前期准备

在进行大型民用单体锅炉机房一体化设计前,要根据该民用建筑的实际情况,以及设备参数信息,对单体锅炉机房相关设备的施工位置等进行详细复核,在确保设备尺寸无误的情况下,逐步深化设计内容.并明确设备、管线的具体位置走向,确保后期施工能顺利进行.

2.2 模型组建

组建静态三维机房模型(简称BIM-3D)的关键在于能否充分利用revit相关软件,此软件应用了全球较先进的三维数字技术,确保单体锅炉机房设计施工全过程的可视化.在单体锅炉房设计中应用BIM-3D模型,可以充分实现图纸和整体构件的可视化,同时具有非常强大的族库支持,为BIM-3D模型构建奠定了坚实基础.同时族在BIM技术中占据非常重要的位置,直接决定三维模型精准的程度.锅炉机房的设计施工具有极强的专业性,如果涉及到蒸汽锅炉的机房,其专业则更加突出,就此民用建筑而言,在BIM-3D模型在构建过程中为达到调试和使用功能的需求,通过专业技术来确保单体锅炉机房设计的合理性无疑是重中之重.

2.3 设备选择

蒸汽管道弯头选择的合理与否,直接决定了整个民用建筑采暖和加湿效果.由于本工程单体锅炉机房的规模相对比较大,因此在蒸汽管道弯头选择中,尽量选择大倍率弯头,选择弯头曲率半径为管道外径3倍以上的弯头,作为锅炉蒸汽管道转弯处的连接部分,此类设计可以有效的缓冲高压高速的蒸汽流,最大限度上减小气流在流动过程中遇到的阻力.

2.4 附件考虑

就此民用建筑单体锅炉机房而言,在内部设置了很多附件,因此,在设计过程中要明确附件的主次,对有特殊要求的附件要优先考虑.比如蒸汽计量表的设计和使用,在此民用建筑锅炉房中使用了斯派莎克蒸汽流量表,此种蒸汽计量表要求直管段是上游直径的6倍,是下游直径的3倍,如图1所示.

图1 计安装示意

2.5 减压阀组筛选

蒸汽系统当中有一个非常明显的特点,也就是高压输送低压使用,因此,凡是接入用户蒸汽管道当中,都必须设置科学合理的减压阀组.就民用建筑工程而言,从锅炉流出蒸汽的压力约为10kg的压力,同时在锅炉机房当中有大量的汽水交换板以及除氧水箱等,都属于用气的设备,其承受蒸汽的压力也就只有2~3kg,明显的高于此类设备承受范围,因此,必须在蒸汽入口处设计一组减压阀组,才能确保相关设备运行稳定性.

3 大型民用单体锅炉机房一体化设计施工的优势

3.1 促使单体锅炉机房设计更加直观准确

和传统CAD锅炉机房设计相比,一体化设计应用revit软件构建了三维模型,把原来相对枯燥的工程设计演变为直观可视设计过程,同时通过revit软件可以自动生成单体锅炉机房的正视图、侧视图、俯视图等,为施工人员提供更加真实的参考,不但可以提高施工效率,而且也可以减少人员失误的案例发生.也可以实现事物和模型1:1的精准程度,目前为止该民用建筑单体锅炉房体一体化模型的精度已经达到了LOD400.

3.2 一体化设计更加省时

通过搭建BIM-3D模型可以有效指导施工,比如在管线施工前,必须和土建专业人员进行1~3次沟通和交流,确定预留预埋相关工作.在大型民用单体锅炉机房设计施工应用BIM-3D 技术,可以确保锅炉房的预留孔洞更加精确,从而避免后期墙体施工返工问题的发生,并为机电安装工作奠定坚实基础,在一定程度上缩短了民用单体锅炉机房安装施工的周期,以保护业主的基本利益.

3.3 提高施工效率

通过应用BIM-3D技术,可以软件绘制出和实物相同的机房,为后期锅炉机房安装施工提供强有力的基础保障,比如锅炉机房各种构配件按照实际参数,在专业加工厂预先制造好,然后运输到施工现场进行装配,从而减少了传统锅炉机房施工现场加工配件的步骤,不但提高了施工效率,而且避免了劳动力浪费.就此民用建筑而言,锅炉机房的负荷比较大,大大增加了系统的复杂性,需要敷设的管线程序繁杂,数量庞大,导致锅炉机房施工任务成倍增加,因此,在管道敷设安装过程中,经常出现抢工期的现象,在一定程度上影响了锅炉管道安装的质量和全过程使用寿命.

在该民用建筑单体锅炉机房一体化设计中,充分应用了工厂预制化附件加工模式,不但保证了管道施工的质量,而且增加了施工速度,减少了管道焊接数量,从根本上提高了锅炉机房施工的质量.同时BIM-3D技术,为工厂预制化加工奠定了坚实基础,很大程度上确保了模型和实物的一致性,避免了盲目加工导致预制管道无法现场安装现象的发展.

4 大型民用单体锅炉机房设计施工一体化的作用

4.1 降低成本,避免浪费

通过BIM-3D技术有效实现了该民用建筑单体锅炉机房设计施工的一体化,同时BIM-3D模型可以进一步优化管线的敷设道路,很大程度上提高管线敷设科学性和合理性.不但提高管材的利用率,而且蒸汽流动的阻力降低了30%以上,有效的降低了单体锅炉机房相关设备的运行成本,在提高经济效益的同时,也体现了"绿色、环保、和谐"的发展理念.

大型民用单体锅炉机房的管线敷设数量庞大而繁琐,在具体敷设中难免会遇到管线交叉碰撞的现象.通过一体化的设计理念,可以在BIM-3D模型中先对需要敷设管线进行优化,通过该模型可视化的作用和功能科学合理的解决建筑管道敷设交叉和碰撞问题,以减少返工的现象发生,最大限度上降低返工成本的浪费.

4.2 提升社会口碑

在"一带一路"的大背景下,我国建筑行业快速发展,传统的经验施工已经难以满足具体发生需求,而技术施工则具有施工精确、效果高、成本低的特性.而诸如BIM-3D等新兴技术在一定程度上代表了施工企业综合实力.从该民用建筑单体锅炉机房设计施工中应用一体化,有效实现了业主和施工方的相互对接,可以非常形象直观、透视化、精细化的全方位展示.同时也充分展示了我国对BIM技术应用的实力,也为提高施工现场管理水平奠定了坚实基础.

5 结语

大型民用单体锅炉机房设计施工中应用以BIM-3D模型为基础的一体化模式,是发展趋势,提高了锅炉机房设计施工的效率.

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TU832.21

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