BIM 技术在区域能源站施工中的应用

陈玮 杜玉吉 钱辉金

1 中节能建筑节能有限公司

2 中节能城市节能研究院有限公司

区域能源站作为区域能源供给的技术设施，规划建设周期长，建设难度大[1]。在不同的设计阶段，其对设计深度有不同的要求，所需要面对的展示对象也不同。在开发阶段，各个地块和商区的实施进度和用能需求不尽相同，能源站需要分期建设，加大了施工管理难度。现阶段装配式建筑在安装过程中，由于构件的生产精度及现场的安装精度不足，导致在现场安装的过程中会出现各种问题，从而造成返工、延误工期进而增加造价等一系列问题[2]。新兴的建筑信息模型技术BIM（Building Information Modeling）则可有效解决区域能源站施工过程中遇到的各种问题[3]。本文拟以常州新龙国际商务区区域供冷供热能源站1#子站为例，介绍BIM 技术在区域能源站施工中的应用。

1 工程概括

常州新龙国际商务区区域供冷供热能源站项目位于常州新龙国际商务区的核心区域内。根据商务区整体开发建设进度及用能需求进度同步实施，首先建设本项目的一期能源子站及配套管网工程，满足商务区一期的供能要求，主要为政府办公楼、两馆两中心及周边部分商办建筑、住宅建筑等，总建筑面积约109.86 万m2，采用“中水源热泵供冷（供热）+大温差水蓄能”技术形式进行供冷供热。

2 软件应用

本项目应用的BIM 软件主要包括AutoCAD，Revit，Navisworks 和Fuzor 等。

AutoCAD（Autodesk Computer Aided Design）：用于建模前期方案图纸的绘制、优化，导入Revit 建立三维模型。

Revi（tAutodesk Revit Architecture）：用于建筑、结构、机电等专业协同可视化建模及深化设计，并连接造价、项目管理等各类软件，是整个建筑信息模型应用的核心软件。

Navisworks：用于建筑结构及机电管线的检测碰撞，设备材料清单统计等。

Fuzor：用于查看，展示项目模型，施工模拟及图形渲染。

3 总体思路

1）通过Revit 等建模软件进行能源站构件1:1 建模还原，利用BIM 实现建模阶段的建筑、结构与机电等专业之间的协同。

2）通过模型进行碰撞分析，进行管线综合布置，在最短的时间内建立完整施工模型并能指导施工。

3）通过Fuzor 等软件实现漫游、管线碰撞实验，并进行模拟施工和制作演示动画。

4 应用流程

1）模型搭建：能源站方案确定后，各专业在原有二维CAD 方案图纸基础上进行各专业BIM 施工图模型搭建（图1），包括建筑、结构模型、工艺模型、通风给排水模型及电气模型。

图1 区域能源站建模过程

2）管线综合碰撞检查：将各专业Revit 模型分别导入Navisworks 进行碰撞检查，发现各专业的碰撞问题，导出碰撞报告。碰撞检查的结果反馈给各专业工程设计师，进行模型调整，直至各专业无碰撞。

3）空间布局优化：二维绘图过程中为了避免管线占用空间过大，因而预留了较小的管间距，仅保证满足保温层厚度要求。三维模型则可直观清晰地显示出，在支管弯头、三通较密集的情况下，较小的管间距无法满足临近管件的设置要求。本项目通过对管线布局的优化调整（图2），同时结合厂家提供的设备实际尺寸，对整个能源站房机电专业进行优化，将能源站建筑层高从原先的10 m 降至目前8 m，建筑面积由原先4252 m2减少至目前的3335 m2，有效降低了土建投资成本同时降低了施工难度。对工艺管道模型的优化还减少了站房内弯头、三通等阻力件，站房内水力损失降低了3 m，有效减少了水泵能耗，提高了系统能源利用率。

图2 管间距离优化

4）动态漫游：将定稿模型导入到Fuzor 中，对各管道、设备、建筑等进行分类渲染。然后制作虚拟漫游视频，通过虚拟漫游，使得施工人员能够提前熟悉现场，观察机电管线排布及走向位置，发现安全隐患，排除施工难点。设计交底以三维可视化模型为依据，施工单位严格按照图纸施工，有效减少设计变更和实际返工情况发生。

5）施工过程仿真模拟：将模型导入到Navisworks软件中，通过施工过程仿真模拟预先演示施工现场的现有条件，施工顺序，复杂工艺以及重点难点解决方案（图3～6）。通过可视化、交互性的施工模拟方式，让参与方可以统一在同一个平台同一个构思里面讨论问题，不会出现思维的误差而耽误会议的进展。同时也协助项目管理者管理现场的施工进度控制、施工质量控制，达到节约成本，减少工期的目的。通过可视化、交互性的施工模拟方式，让参与方可以统一在同一个平台同一个构思里面讨论问题，不会出现思维的误差而耽误会议的进展。同时也协助项目管理者管理现场的施工进度控制、施工质量控制，达到节约成本，减少工期的目的。设计交底以三维可视化模型为依据，施工单位严格按照图纸施工，能够有效减少设计变更和实际返工情况发生。

图3 现场条件模拟

图4 管线施工模拟

图5 项目整体施工模拟

图6 现场施工技术交底模拟

5 结论

本文以常州新龙国际商务区区域供冷供热能源站1#子站为例，通过可视化、交互性的施工模拟方式，让参与方统一在同一个BIM 信息平台上讨论问题，避免出现思维误差而耽误项目的进展。同时也协助项目管理者管理现场的施工进度控制、施工质量控制，达到节约成本，减少工期的目的。

本项目通过BIM 模型的搭建，准确定位设备、管道、阀件等，通过在工厂内预制管道连接件，直接到现场进行装配式安装，避免现场交叉作业相互影响，缩短了施工工期，在保障施工质量的同时，节约材料，降低成本。

项目采用BIM 技术，高效、优质建成区域供冷供热能源站。项目BIM 应用的优秀经验可用于其他同类区域供能项目上，项目的成功实施给能源基础设施升级发展提供了新思路，同时也为城市信息模型提供了数据依据，为建设数字孪生城市提供基础条件。