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BIM技术辅助污染整治-工程项目管理案例

入冬以来,中国许多地方出现严重雾霾天气,PM2.5大大超标,帝都更是启动了首个雾霾红色预警。中国工程院钟南山先生在接受央视采访时表示:大气污染比非典可怕得多,非典可以隔离,但是大气污染任何人都跑不掉。的确,没有人在这种环境下还可以做到自强不“吸”,究竟如何应对比非典还可怕的雾霾,目前也是各执一词。不可否认的是,随着人们生活水平的提高,产生的生活垃圾也越来越多,如果仅是采用填埋方式处理,不仅占用大量土地,还会造成更大的污染,因此垃圾发电应运而生。垃圾发电可以变废为宝,不但充分利用了垃圾的热值,又能对燃烧产生的有害成份通过烟气处理系统进行统一处理,减少对环境的污染,也是减轻雾霾的一种可行办法,因此可持续性发展的生活垃圾发电厂被国家越来越重视,相关项目正等待上马。

不过,在此类厂房设计中,往往会遇到管道庞大且复杂设备布置要求相对集中等困难,若沿用原有的设计方案,很有可能造成工程重复返工、资源浪费等,与绿色减排宗旨相背。可以看到,建筑业为了降低雾霾也是操碎了心!其中,有一个项目,即上海老港再生能源利用中心受到了各界的一致关注。原来,该项目运用了BIM技术进行施工设计,实现了绿色施工和节能减排,得到上海市相关领导部门的高度赞誉。在此,我们也呼吁,多些类似可持续发展的项目,为子孙后代能够呼吸新鲜空气!

下面,小编就带你一起看看这个项目是如何通过BIM技术实现节能减排的。

项目介绍

老港再生能源利用中心位于上海市浦东新区0号大堤以西、宣黄公路以北、老港固体废弃物综合利用基地的东南角,建设用地面积159898 m2,总建筑面积49805 m2;垃圾处理量100万吨;设计点年发电量3.252×108 kWh;项目总投资14.7878亿元。以投资额、建筑面积、发电量综合而言,老港再生能源利用中心是目前为止在亚洲地区的生活垃圾发电厂里最大的项目。

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项目难点

生活垃圾发电厂房项目需符合发电行业要求标准,具有以下难点:

1、在厂房设计中,设备布置要求相对集中且需分布合理,具有空间复杂、设计标准高和施工难等特点。在厂房的布置中,应满足以下要求:

(1)最大限度地满足工艺生产、设备维修的要求;

(2)充分有效地利用本车间的建筑面积和建筑体积;

(3)为将来的发展和厂房扩建留有余地;

(4)劳动安全与工业卫生设计符合有关的规范和规定。

2、生活垃圾发电厂房项目中,系统较多、管道直径大、管材型号多、管道走向复杂,同时设备排布较多。场地布置具有密集、高(最高处达20多米)等特点。在该厂房项目中,涉及大小管道众多,风管面积18万m2,其中最大风管规格为1200mm×800mm。管道安装难度高、体量大。

3、该项目为上海市重点工程,计划建成亚洲最大的生活垃圾发电厂,对以后的类似厂房建设项目树立标杆作用,因此项目质量要求过高。

BIM应用过程

1、软件选择

在厂房机电设计方面,BIM小组考察了市面上的几款主流机电BIM类软件,经过软件功能与实际需求的对比,最终决定在欧特克公司的Revit及广联达软件股份有限公司的MagiCAD for AutoCAD软件之间进行最后的比较(见表1),择优选其一。

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表1 Revit与MagiCAD for AutoCAD对比

通过对以上功能的对比,选择了广联达MagiCAD for AutoCAD作为机电专业BIM软件,并建立BIM小组,主要从事BIM设计工作。随后,广联达MagiCAD的软件培训师对小组人员进行了为期三天的专业MagiCAD软件操作培训,考虑到将来涉及的项目对机电安装、工艺设备等设计有较高要求,不仅要解决管线碰撞、管线综合排布等BIM常规问题,还需要进行专业的水力计算,对系统运行进行模拟校核,在完成BIM模型的前提下还需要出施工图。所以软件培训师不仅对我们进行了基础建模和配合机电设计应用的培训,更重要的是向我们介绍MagiCAD模型中丰富的机电设备管件信息,可以用来进行设备选型、系统校核等深度应用。这些高效和专业化的功能都可以帮助我们在将来的BIM设计项目中提高工作效率。

2、项目应用

1)三维建模

在项目前期,BIM小组采用MagiCAD进行BIM三维设计,设计能够做到直观和高效(如图1所示)。建模初期,按照图纸要求,依据专业分为暖通、电气、给排水、热机等小组,先进行专业间的初步综合,排定各专业的标高范围,然后利用MagiCAD分别进行建模,最后用MagiCAD协同工作的方式将模型整合并进行模型检查。

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图1 MagiCAD模型

在三维建模过程中,由于行业不同,其相应设备都有其自身特点,且其体量都比较大,普通的三维产品库都缺乏此类设备。MagiCAD软件所包含的产品库,其中拥有数百万种产品构件。在该项目中,可通过在MagiCAD产品库中搜索项目所需的产品,将其插入三维模型中,从而如实反映实际设备布置和管线排布情况,以保证在密集空间内,既完成选定设备布置,又能综合考虑空间及设计要求。

2)碰撞检测

碰撞检测的顺序一般为:在单专业内进行碰撞检测,调整本专业内的碰撞错误;而后进行机电综合模型碰撞检测,调整机电专业内的碰撞问题;最后是机电与建筑之间的碰撞检测,解决机电与建筑结构之间的碰撞问题。在MagiCAD软件中,可通过本图内部碰撞、外部参照碰撞和与AutoCAD实体碰撞的选项,一键获得检测报告(见图2),而后可根据碰撞检测结果对原设计进行综合管线调整,并进行人工审核,从而得到修改意见,极大的提升了BIM小组的模型质量。

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图2 MagiCAD碰撞检测报告

3)解决主要问题

得到碰撞检测结果后,便可得出碰撞检测报告。BIM小组针对碰撞检测报告进行小组讨论、人工审核,得到汇总结果。由于模型中大小管道交叉,尤其是水专业的管道,更是如此,绝大多数碰撞检查的功能是“眉毛胡子一把抓”,这样做的结果就是调整时没有重点可言,往往是调整了一堆小管道的碰撞后,发现还有一根大管道的碰撞没有解决。MagiCAD的碰撞检测提供了水系统管径过滤的功能,可以借助该功能,对碰撞位置按重要性进行分级,第一时间抓住主要矛盾,解决主要问题。

4)系统调试

当BIM小组完成综合管线调整后,便可在该BIM模型的基础上进行系统调试,以校核模型中的设备是否能够按照设计方案正常运行。此时可通过MagiCAD中的计算功能,利用模型中的真实产品构件,进行系统的运行工况模拟,从而获得准确的设备工作状态点(如阀门开度等),从而进一步对系统方案进行优化,在传统深化设计的基础上,达到绿色节能的效果。

应用成效

在老港再生能源利用中心项目中,BIM小组付出了很大的艰辛,所幸其效果还是非常显著的。在广联达MagiCAD软件的帮助下,我们在设计过程中节约了9个月时间,并且通过对模型的深化设计,节约成本数百万,实现了节能减排、绿色环保的成效,响应了国家号召,真正实现了老港再生能源利用中心的存在价值。

作者:张新胜/中国五洲工程设计集团有限公司