華南理工大學(xué)國際校區(qū)裝配式制冷機(jī)房技術(shù)應(yīng)用及與傳統(tǒng)施工成本對比

華南理工大學(xué)國際校區(qū)裝配式制冷機(jī)房技術(shù)應(yīng)用及與傳統(tǒng)施工成本對比摘要：制冷機(jī)房是每個項目空調(diào)系統(tǒng)的心臟，為整個教學(xué)校的空調(diào)系統(tǒng)運行提供冷熱能量，制冷機(jī)房的施工既是空調(diào)系統(tǒng)施工的重點也是難點。傳統(tǒng)制冷機(jī)房施工采用機(jī)房現(xiàn)場管道切割和現(xiàn)場組焊施工工藝。近年來，工業(yè)化和預(yù)制化的快速發(fā)展，不僅加快了建筑施工進(jìn)度，而且滿足了綠色建筑的要求。本文以華南理工大學(xué)國際校園預(yù)制式冷藏室為例，系統(tǒng)介紹了冷藏室的預(yù)制施工工藝，闡述了BIM技術(shù)、工廠預(yù)制技術(shù)、裝配施工等技術(shù)的應(yīng)用，以及施工要點和成本比較分析，為今后類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式；制冷機(jī)房；工廠預(yù)制；BIM

引言

在市場經(jīng)濟(jì)的激烈競爭下，對施工質(zhì)量、成本、安全、工期提出了更高的要求。制冷機(jī)房空間狹小、管道集中、布置復(fù)雜是機(jī)電安裝工程的重點和難點。本文結(jié)合華南理工大學(xué)國際校區(qū)制冷機(jī)房的建造實例，實現(xiàn)制冷機(jī)房建設(shè)的質(zhì)量和成本，安全和工期的多維度優(yōu)化的提升。

1項目概況

本項目位于廣州市番禺區(qū)南村華南理工大學(xué)國際校區(qū)，本機(jī)房負(fù)責(zé)向A組團(tuán)、B組團(tuán)和C組團(tuán)總建筑面積約174000m2供冷。制冷機(jī)房位于本項目B組團(tuán)地下負(fù)一層，機(jī)房采用5臺制冷量為3340kw（950）RT離心制冷機(jī)和1臺1230kw（350RT）螺桿機(jī)共5100RT作為冷源。機(jī)房面積有900多平方米，最大管徑達(dá)DN700，是安裝公司目前最大的預(yù)制化制冷機(jī)房之一，900多平方米的面積還沒有兩個標(biāo)準(zhǔn)籃球場大，可就是這塊地方卻調(diào)節(jié)著3個組團(tuán)的溫度，為今后使用的所有用戶提供一個舒適、優(yōu)越的辦公學(xué)習(xí)環(huán)境。制冷機(jī)房主要設(shè)備詳見表l.

原制冷機(jī)房施工圖內(nèi)管線管線密集，排布復(fù)雜，施工空間有限。如果按照傳統(tǒng)的施工工藝進(jìn)行，則會有施工工序多、難度大、周期長等困難。為了提高施工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短施工周期，本工程經(jīng)綜合考慮，決定實施基于BIM技術(shù)的裝配式制冷施工。

2BIM建模與優(yōu)化

裝配式制冷機(jī)房的施工主要組裝制冷機(jī)房的建設(shè)可以分為三個主要階段：BIM建模和優(yōu)化，工廠預(yù)制和現(xiàn)場安裝，BIMm模型的建立和優(yōu)化的是組裝制冷機(jī)房建設(shè)關(guān)鍵，也是機(jī)房預(yù)制和現(xiàn)場安裝基礎(chǔ)。

2.1模型信息采集

項目前期利用專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)圖紙對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步建模，并利用三維激光掃描儀進(jìn)行現(xiàn)場掃描，并根據(jù)檢查數(shù)據(jù)對制冷機(jī)房建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化和修改，以保證建筑結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性和實時性。

土建模型建立后，根據(jù)廠家提供的參數(shù)建立各類設(shè)備、管道、閥門等相關(guān)配件的BIM族庫。然后根據(jù)機(jī)電圖紙進(jìn)行BIM機(jī)電建模，在建模中輸入設(shè)備參數(shù)，如管道材料、壁厚、保溫層厚度、彎頭尺寸、法蘭尺寸等。機(jī)電模型建立后，在工廠預(yù)制后期和現(xiàn)場裝配時，必須對設(shè)備和管件的參數(shù)進(jìn)行校核，確?，F(xiàn)場條件與模型一致。

2.2模型優(yōu)化

模型建立后，應(yīng)綜合考慮設(shè)計、工廠和施工的要求，在滿足各種設(shè)計規(guī)范的前提下，從設(shè)備和管件運輸條件、施工安裝條件、工廠加工工藝、后期運行維護(hù)等方面進(jìn)一步優(yōu)化模型。

3管件預(yù)制與運輸

3.1管件分解及預(yù)制

確定制冷機(jī)房的系統(tǒng)方案和管道布置后，根據(jù)設(shè)備運輸通道和吊裝孔確定預(yù)成型管段的最大尺寸。另一方面，考慮到工廠加工設(shè)備和組裝情況，對管道預(yù)制件進(jìn)行合理劃分。盡量利用各類管件的法蘭作為構(gòu)建的首末端，以減少法蘭的數(shù)量，保持管道的完整性，減少泄漏風(fēng)險。

確定管道截面形式后，通過BIM對模型進(jìn)行分割，生成各管段的材料規(guī)格和最終加工圖紙。在工廠預(yù)制階段，管道電腦全自動控制設(shè)備進(jìn)行切割，機(jī)器人焊接，以保證切割精度和焊接質(zhì)量。其中管件精度要求為5mm。焊接后應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工誤差檢測和無損檢測，避免管道出現(xiàn)裂紋和泄漏，并在工廠預(yù)裝配一次。

3.2工廠預(yù)裝配及運輸

每個管件應(yīng)該在工廠按照模型的部分進(jìn)行預(yù)裝配。將預(yù)裝后各預(yù)制件的實際尺寸反饋到bim模型中，并利用bim軟件在制冷機(jī)房進(jìn)行虛擬預(yù)裝，驗證現(xiàn)場裝配的可行性。并能進(jìn)一步優(yōu)化裝配順序，降低安裝難度，提高安裝效率。運輸人員根據(jù)預(yù)制件的安裝順序和重量等因素確定裝載順序。確保最佳的運輸方式。通過對工廠管件的預(yù)裝配和運輸進(jìn)行優(yōu)化，保證了施工現(xiàn)場的快速裝配，減少了現(xiàn)場施工節(jié)點和工序。

4、裝配施工

吊裝開始前，需先對吊裝方案、模塊定位、結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行詳細(xì)檢查復(fù)核，保證各吊裝點、支撐吊架位置準(zhǔn)確，保證一次性吊裝完成。檢查完成后，按照設(shè)計的吊裝順序?qū)δK進(jìn)行組裝，項目部嚴(yán)格安裝吊裝方案確定的吊裝順序，各環(huán)節(jié)互不影響，確保模塊一次到位。制冷機(jī)房建成后，施工時間僅為20天，采用拼裝施工技術(shù)，大大縮短了工期。同時管件出廠預(yù)制可以提高相關(guān)管材的焊接質(zhì)量，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的無火操作，有效保證了施工安全。

5、成本分析

根據(jù)本項目制冷機(jī)房制安與傳統(tǒng)施工方法進(jìn)行費用比較。主要體現(xiàn)在如下幾方面。

（1）施工圖紙繪制：傳統(tǒng)機(jī)房的施工只需要大致的施工圖和構(gòu)件分段圖；裝配式機(jī)房施工需要詳細(xì)的BIM綜合施工圖、構(gòu)件分段圖、構(gòu)件加工圖，與傳統(tǒng)工藝相比，圖紙成本增加20萬元。

（2）原材料采購：傳統(tǒng)機(jī)房需要2種施工工藝基本一致。

（3）建設(shè)場地：對于傳統(tǒng)施工，應(yīng)在施工區(qū)內(nèi)建設(shè)大面積的管道加工場地和儲存場地。裝配式施工采用工廠加工預(yù)制，可以大大省略施工用地占用。

（4）管道加工安裝：采用傳統(tǒng)施工方式，施工現(xiàn)場采用焊接、人工消耗大，質(zhì)量差，而采用裝配式施工，采用機(jī)械配合人工吊裝，效率高，節(jié)省了工期，成本降低120.5萬元。與傳統(tǒng)管道建設(shè)相比，本項目直接成本成本節(jié)省了100.5萬元，降低率為9.02%。

裝配式制冷機(jī)房BIM圖與安裝成果圖

6總結(jié)

本工程通過在制冷機(jī)房進(jìn)行裝配式施工中采用BIM技術(shù)，實現(xiàn)了多維優(yōu)化，提高了施工質(zhì)量、成本、安全和工期。主要成果如下：

（1）在工廠預(yù)制機(jī)房現(xiàn)場裝配施工中，原有的限制性工序可調(diào)整為平行或超前施工的工序，管道加工和預(yù)制工作可提前進(jìn)行，不受土木工程等專業(yè)的限制；

（2）機(jī)房現(xiàn)場施工人員大大減少，節(jié)省人力，加快施工進(jìn)度，大大降低施工成本。

（3）減少高空作業(yè)，提高施工安全條件；

（4）機(jī)房現(xiàn)場施工，操作環(huán)境良好，避免了焊接作業(yè)，減少了煙塵污染，不會對施工人員的身體造成傷害，不受外界環(huán)境因素的干擾；

（5）預(yù)制施工全部由機(jī)器人操作，質(zhì)量控制容易實現(xiàn)，有利于保證施工質(zhì)量。

隨著我國建筑機(jī)電安裝行業(yè)的快速發(fā)展。資源浪費、環(huán)境污染、施工安全、效率低下等問題日益突出。因此，安全高效、節(jié)能環(huán)保、文明施工，已成為行業(yè)健康發(fā)展的迫切需要。在此指導(dǎo)下，“工廠預(yù)制現(xiàn)場裝配”的發(fā)展方向，將成為機(jī)電安裝行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇和趨勢。該項目的成功完成為廣州建設(shè)集團(tuán)的裝配式施工機(jī)電安裝奠定了良好的基礎(chǔ)，為裝配式機(jī)電安裝的快速發(fā)展樹立了榜樣。

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