发明内容
本发明的目的是:提供一种制冷机房施工方法,有效减轻作业人员的劳动强度,同时避免管道焊接的麻烦,有效降低施工成本。
为了实现上述目的,本发明提供了一种制冷机房施工方法,包括以下步骤:
(1)建立制冷机房BIM模型:对制冷机房进行优化设计,并根据优化后的制冷机房设计图纸,结合施工要求建立制冷机房BIM模型;其中,对制冷机房的优化设计中包括将冷水机组的蒸发器的进/出水端与冷凝器的进/出水端布设在相反的两侧;
(2)优化系统管线和设计大平面基础:结合消防、给/排水、配电、送/排风的管线分布要求,在实测值和设计值的误差范围内,设计用于固定制冷机房设备及管线的大平面基础,通过BIM技术对制冷机房BIM模型的管线布设结构及制冷机房设备基础进行优化;
(3)模拟装配:利用3D打印技术在一定比例下将制冷机房BIM模型打印成实物构件,将构件之间相互组装以对制冷机房装配次序进行优化,并制定管线装配方案;
(4)预制管道:将优化后的制冷机房BIM模型的管线分割成多条管道,利用Revit软件对各条管道进行编号、以及生成各条管道的加工图,将管道加工图外发至加工厂进行预制加工;
(5)吊装制冷机房设备和管道:在预安装的密闭空间的顶部开设有吊装口,采用起重设备、以及由吊装滑轮组和钢丝绳组成的辅助设备将制冷机房设备和管道通过吊装口吊装至密闭空间;
(6)装配制冷机房设备和管道:根据优化后的制冷机房设计图纸对制冷机房设备进行设备基础浇筑,结合制冷机房BIM模型对浇筑完成的设备基础进行复测;多个管道采用预制支架组合成模块化管排,结合管线装配方案将模块化管排与制冷机房设备相连接。
作为优选方案,所述步骤(1)中对制冷机房进行优化设计中还包括:
将冷冻水泵、冷水机组和冷却水泵沿预定水平直线依次布设,冷冻水泵与蒸发器的进/出水端连通,冷却水泵与冷凝器的进/出水端连通。
作为优选方案,所述步骤(3)中利用3D打印技术在一定比例下将制冷机房BIM模型打印成实物构件的具体步骤包括:
将制冷机房BIM模型按一定的比例生成待打印模型;
规划待打印模型的打印路径,3D打印机根据待打印模型的打印路径分别打印形成多个构件;
对构件的表面打磨修葺,并在构件的表面涂覆有颜料。
作为优选方案,所述步骤(4)中将优化后的制冷机房BIM模型的管线分割成多条管道,利用Revit软件对各条管道进行编号的具体步骤包括:
结合管线装配方案和制冷机房BIM模型的管线尺寸,利用Revit软件对制冷机房BIM模型的管线依次分割成多条管道,其中,制冷机房BIM模型的管线尺寸包括管线的长度、直径、弯曲度;
利用Revit软件对分布在同一条管线上的管道分类在同一组,且对同一组的管道进行归类编号。
作为优选方案,所述步骤(4)中将管道加工图外发至加工厂进行预制加工的具体步骤包括:
结合管道加工图选取管材;
清除管材表面的铁锈;
结合管道加工图在其中一个管材的侧壁上开设坡口,并在坡口通过焊接工艺与另一个管材的一端固定连接;
在管材的开口焊接有法兰构件,并通过法兰连接测试管材的气密性;
对管材的外表面喷漆后形成模块化的管道。
作为优选方案,所述步骤(6)中还包括在预安装的密闭空间内设置有多个用于分别支撑冷冻水泵和冷却水泵的惰性块。
作为优选方案,所述惰性块包括惰性块主体,以及多个用于固定在地面上的阻尼弹簧减振器;冷冻水泵和冷却水泵分别安装在所述惰性块主体的顶部,多个所述阻尼弹簧减振器依次环设在所述惰性块主体的侧壁。
作为优选方案,还包括:
(7)管道试压:采用自来水通过试压泵增压到预设压力P后通入管道内,在时间T内检查管道外表面的渗漏状态。
作为优选方案,所述预设压力P为1.5Mpa,所述时间T为600s。
本发明实施例一种制冷机房施工方法与现有技术相比,其有益效果在于:
(1)对制冷机房的布局结构进行优化,降低安装难度且方便日后对制冷机房内的设备检修维护。
(2)利用BIM技术对制冷机房生成相对应的BIM模型,再结合消防、给/排水、配电、送/排风的管线分布要求,对制冷机房BIM模型的管线布设结构进行优化改造。同时,根据制冷机房的布局结构和管线布设结构设计大平面基础,方便日后对制冷机房设备及管道的模块化转移,减小转移的麻烦。
(3)利用3D打印技术将制冷机房BIM模型打印成实物构件,通过模拟制冷机房的装配来进一步优化管线的排布,同时制定相应的管线装配方案,解决实际装配时存在装配问题,提高实际装配施工效率。
(4)利用BIM技术将管线合理分段并进行预制加工成模块化结构,管线安装时根据制冷机房设计图纸及BIM模型通过法兰连接进行配合,避免管线之间的焊接作业,提高施工安全性。
(5)由于制冷机房是位于地下室的密闭空间,大型设备及管材难以运输到地下室,因此本发明在密闭空间的顶部开设有吊装口,通过起重设备将制冷机房设备和管道通过吊装口吊装至密闭空间,并同步进行装配工作,有效提高吊装施工效率。
本发明的制冷机房施工方法通过BIM技术及3D打印技术,将管道合理分段并模块化预制加工,方便运输,将BIM深化设计技术与管道工厂化预制技术相结合,使大型设备及管道的运输和安装同步进行,提高了施工效率,推动了制冷机房智能化和模块化的发展。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示,本发明优选实施例的一种制冷机房施工方法,包括以下步骤:(1)建立制冷机房BIM模型;(2)优化系统管线和设计大平面基础;(3)模拟装配;(4)预制管道;(5)吊装制冷机房设备和管道;(6)装配制冷机房设备和管道;(7)管道试压。
具体地,步骤(1)的建立制冷机房BIM模型包括:对制冷机房进行优化设计,并根据优化后的制冷机房设计图纸,结合施工要求建立制冷机房BIM模型。其中,对制冷机房的优化设计中包括将冷水机组的蒸发器的进/出水端与冷凝器的进/出水端布设在相反的两侧。
需要说明的是,现有技术中制冷机房包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、集水器以及分水器等制冷组件,冷水机组包括螺杆式冷水机组和离心式冷水机组,其中,冷水机组一般由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀组成,参考图集《空调用电制冷机房设计与施工》07R202的制冷机房设计方案中,冷水机组中的蒸发器和冷凝器的进/出水端均采用同侧布置的方式,考虑机房空间的利用率,冷水机组均靠机房墙面布置,冷冻泵组和冷却泵组集中布置在冷水机组的同一侧,导致后期使用过程中,由于冷水机组与墙面过近而导致维修空间较小,清洗冷凝器和蒸发器时均需要先拆除与冷水机组连接的管道后才能拆除机组端盖,不利于日后运行维护。为此,将冷水机组的蒸发器的进/出水端与冷凝器的进/出水端布设在相反的两侧,同时将连接蒸发器的冷冻水泵及管道设置在冷水机组的一侧,连接冷凝器的冷却水泵及管道设置在冷水机组的另一侧,使得安装过程中冷水机组布设在机房的中央位置,增大使用空间便于日后的检修维护。
作为一种实施例,参考图2,将冷冻水泵10、冷水机组20和冷却水泵30沿预定水平直线依次布设,冷冻水泵10与蒸发器的进/出水端连通,冷却水泵30与冷凝器的进/出水端连通。冷冻水泵10、冷水机组20以及冷却水泵30三者位于同一直线上,同时由于冷冻水泵10和冷却水泵30分设在冷水机组20的两侧,可分别直接采用直线型管材与冷水机组20相连接,管材长度较短,大大降低了管材成本,同时使管道的布局变为更加简洁。本发明的冷冻水泵10和冷却水泵30异侧布设与冷冻水泵10和冷却水泵30同侧布设相比,减少了不必要的弯道或管道的交叉结构,减小了冷水在弯头或交叉部分的损耗量,有效提高冷量的利用率。可选地,冷冻水泵10、冷水机组20及冷却水泵30的数量分别为多个,多个冷冻水泵10、多个冷水机组20及多个冷却水泵30一一对应形成多个制冷模块,以满足大量的制冷需求。
步骤(2)中的优化系统管线和设计大平面基础包括:结合消防、给/排水、配电、送/排风的管线分布要求,在实测值和设计值的误差范围内,设计用于固定制冷机房设备及管线的大平面基础,通过BIM技术对制冷机房BIM模型的管线布设结构及制冷机房设备基础进行优化。
制冷机房中除了对冷冻水泵、冷水机组和冷却水泵三者之间的管线布设,还包括消防、给/排水、配电、送/排风的管线布设,因此设计人员去现场预安装的密闭空间进行勘查测量后获得管线布设的实测值,并将消防、给/排水、配电、送/排风的管线与冷冻水泵、冷水机组和冷却水泵三者的管线综合布局的设计值进行对比,对制冷机房的管线布设进行优化处理。
进一步地,制冷机房设备及管道都需要采用基础进行固定,在考虑用于设备安装的运输通道及日后运维期间的检修通道后,将用于承载或固定制冷机房设备及管道的设备基础制作成一体式的大平面基础结构,方便日后对制冷机房设备及管道的模块化转移,以减小转移的麻烦。步骤(3)的模拟装配包括:利用3D打印技术在一定比例下将制冷机房BIM模型打印成实物构件,将构件之间相互组装以对制冷机房装配次序进行优化,并制定管线装配方案。
具体地,3D打印技术对制冷机房BIM模型的打印步骤具体包括:将制冷机房BIM模型按一定的比例(其中比例根据具体尺寸自行选择,如50:1或100:1等)生成待打印模型,待打印模型的格式为STL格式;规划待打印模型的打印路径,待打印模型根据打印路径分割成多个可相互拼接的切片模型及记录切片的路径信息,3D打印机根据待打印模型的打印路径将多个切片模型分别打印形成构件,最终形成多个实物构件;采用电动打磨机对构件的表面打磨修葺,确保构件表面光滑,方便后期构件之间相互粘接组装;在构件的表面涂覆有颜料,将可相互拼接的构件涂覆相同的颜色,根据颜色提高组装效率,同时使利用3D打印技术形成的制冷机房模型更具有美观性。
进一步地,采用胶粘剂(502胶水、双面胶等)将相互拼接的构件组装起来,组装过程中实际模拟制冷机房BIM模型的管线的安装步骤,并对制冷机房装配次序进行优化,一般遵循由下往上、先主管后支管的方式有序组装,最终制定管线的装配方案。同时模拟管线装配的过程中,可以对管线的布设结构进行调整或再优化,根据实际装配步骤对管线分布结构逆向优化。
步骤(4)的预制管道包括:将优化后的制冷机房BIM模型的管线分割成多条管道,利用Revit软件对各条管道进行编号、以及生成各条管道的加工图,将管道加工图外发至加工厂进行预制加工。
具体地,结合管线装配方案和制冷机房BIM模型的管线尺寸,利用Revit软件对制冷机房BIM模型的管线依次分割成多条管道,其中,制冷机房BIM模型的管线尺寸包括管线的长度、直径、弯曲度;利用Revit软件对分布在同一条管线上的管道分类在同一组,且对同一组的管道进行归类编号。由于相连通的管线长度尺寸较大,较长的管道加工及运输较为困难,因此将相连通的管线依次分割成多条管道,先对管线做一个大类或组的编号(如HG-),再对位于同一条管线上的管道做小类的数字编号(如HG-1、HG-2…HG-*),利用Revit软件记录并生成各管道的尺寸、材料以及加工工艺要求等参数,生成对应的加工图纸。
进一步地,加工厂根据管道加工图进行预制加工包括:结合管道加工图选取管材;采用物理方法(如打磨)清除管材内/外表面的铁锈;结合管道加工图通过机加工在其中一个管材的侧壁上开设坡口,并在坡口通过焊接工艺与另一个管材的一端固定连接;在管材的开口焊接有法兰构件,并通过法兰连接测试管材的气密性;对管材的外表面喷漆后形成模块化的管道。由于多条管道之间通过坡口焊接的方式在场外进行预焊接,剩余管线与管线之间采用法兰连接的方式在施工现场进行无焊接化装配,有效提高施工安全性。
步骤(5)的吊装制冷机房设备和管道包括:在预安装的密闭空间的顶部开设有吊装口,采用起重设备、以及由吊装滑轮组和钢丝绳组成的辅助设备将制冷机房设备和管道通过吊装口吊装至密闭空间。
由于考虑空间的使用情况,目前大面积的制冷机房一般设置在地下室,传统的设备吊装方式是在预安装的密闭空间的侧面设置有倾斜的运输口,类似停车场的出入口,采用起重设备或运输车辆将大型设备或管材从侧面的运输口运输至预安装的密闭空间,大型设备及管材受运输口尺寸的限制,吊装及运输较为困难,需要额外使用大批员工监控,且设备及管材进入运输口后还需要进行二次运输,容易出现设备及管材堵塞运输口的现象,大大降低运输效率,导致吊装工期较长。
本发明在密闭空间的顶部开设吊装口,该吊装口作为密闭空间与外界连接的唯一连接通道,采用起重设备、以及由吊装滑轮组和钢丝绳组成的辅助设备将制冷机房设备和管道通过吊装口吊装直接运输至密闭空间的内部中心,安全性可靠且操作简便;且根据装配方案将设备及管道按一定顺序有序地吊装至密闭空间的内部,同时将设备及管材可直接摆放或输送至预先规划的位置,做到“一步到位”的吊装目的,有效提高制冷机房设备和管道的吊装速率,同时方便通过围蔽施工区域来提高施工的安全系数。
步骤(6)的装配制冷机房设备和管道包括:根据优化后的制冷机房设计图纸对制冷机房设备进行设备基础浇筑,结合制冷机房BIM模型对浇筑完成的设备基础进行复测;多个管道采用预制支架组合成模块化管排,结合管线装配方案将模块化管排与制冷机房设备相连接。
进一步地,在预安装的密闭空间内设置有多个用于分别支撑冷冻水泵和冷却水泵的惰性块。惰性块用于吸收冷冻水泵和冷却水泵运转时产生的振动,防止发生位移。作为一种实施例,惰性块包括惰性块主体,以及多个用于固定在地面上的阻尼弹簧减振器;冷冻水泵和冷却水泵分别安装在惰性块主体的顶部,多个阻尼弹簧减振器依次环设在惰性块主体的侧壁。
步骤(7)的管道试压包括:采用自来水通过试压泵增压到预设压力P后通入管道内,在时间T内检查管道外表面的渗漏状态。为了避免管道在使用前发生漏气现象,在装配结束后对管道的气密性进行检测,采用水流在预设压力P下持续一段时间,检测管道外表面是否有渗漏情况,若发现渗漏情况则进行维修,避免制冷机房日后使用中发生漏气现象,避免日后检修维护的麻烦。作为优选,预设压力P为1.5Mpa,时间T为600s;在该压力下的水流有效持续一段时间后,即可有效反应管道的渗漏情况。
综上,本发明实施例提供一种制冷机房施工方法与现有技术相比,具有以下优点:
(1)对制冷机房的布局结构进行优化,降低安装难度且方便日后对制冷机房内的设备检修维护。
(2)利用BIM技术对制冷机房生成相对应的BIM模型,再结合消防、给/排水、配电、送/排风的管线分布要求,对制冷机房BIM模型的管线布设结构进行优化改造。同时,根据制冷机房的布局结构和管线布设结构设计大平面基础,方便日后对制冷机房设备及管道的模块化转移,减小转移的麻烦。
(3)利用3D打印技术将制冷机房BIM模型打印成实物构件,通过模拟制冷机房的装配来进一步优化管线的排布,同时制定相应的管线装配方案,解决实际装配时存在装配问题,提高实际装配施工效率。
(4)利用BIM技术将管线合理分段并进行预制加工成模块化结构,管线安装时根据制冷机房设计图纸及BIM模型通过法兰连接进行配合,避免管线之间的焊接作业,提高施工安全性。
(5)由于制冷机房是位于地下室的密闭空间,大型设备及管材难以运输到地下室,因此本发明在密闭空间的顶部开设有吊装口,通过起重设备将制冷机房设备和管道通过吊装口吊装至密闭空间,并同步进行装配工作,有效提高吊装施工效率。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。