鄧煜

（中正捷消防安全工程有限公司，四川 成都 610065）

與民用住宅建筑和工業(yè)建筑相比，公共建筑具有特殊的使用功能要求，公共建筑內(nèi)人員集聚，因此對(duì)建筑內(nèi)部的空間和結(jié)構(gòu)提出了更大的要求，使用者對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也與人員密度較小的一般建筑不同[1]。為了保證室內(nèi)空氣質(zhì)量和流通性，通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的工作性能要求更高，需要配備大風(fēng)量機(jī)組，這些機(jī)組的設(shè)備尺寸、功能單元以及安裝工藝更為復(fù)雜[2-3]。在公共建筑中配備的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的功能強(qiáng)大、設(shè)備尺寸龐大，配備的管線眾多、管線尺寸大小不一，特別是對(duì)于超高層的公共建筑，存在各專業(yè)管線交叉沖突現(xiàn)象，這些都給通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備和管線的安裝帶來挑戰(zhàn)[4]。

1 公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的安裝工藝分析

在公共建筑中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是它最為重要的組成系統(tǒng)之一，其運(yùn)行效果的優(yōu)劣直接關(guān)系到建筑的工作狀態(tài)和使用品質(zhì)。大型的超高層建筑或者體量龐大的醫(yī)院、政府辦公樓等，由于其具備的公共建筑屬性，人員密集，對(duì)室內(nèi)的空氣質(zhì)量和流通性，室內(nèi)溫度的恒定性都具有較高的要求，但公共建筑又存在人員流動(dòng)的問題，造成室內(nèi)空氣與室外空氣頻繁交換，導(dǎo)致公共建筑的耗能加大。為了提供更為優(yōu)質(zhì)的空氣質(zhì)量和恒定的室內(nèi)溫度，所配備的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜，涉及的安裝內(nèi)容眾多，包含空調(diào)冷熱水循環(huán)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)以及空調(diào)機(jī)組等，這些系統(tǒng)都配備了不同材質(zhì)的風(fēng)管、水管，管材的質(zhì)量、尺寸大小不一，影響著設(shè)備和管材的安裝質(zhì)量[5]。

在施工準(zhǔn)備階段需要對(duì)公共建筑的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行確定，比如，冷水機(jī)組的性能系數(shù)COP、季節(jié)能效比、水泵的水力學(xué)和熱力學(xué)計(jì)算水泵效率、冷卻塔等能換效率等。冷水機(jī)組的性能系數(shù)COP定義為制冷設(shè)備的制冷量Q與輸入功率N之比，見公式（1）和公式（2）[6]。

式中，Q為供冷季節(jié)需要提供新風(fēng)冷負(fù)荷量；G為建筑物每小時(shí)接受到的新鮮冷風(fēng)總量，h0為室外的空氣比熵，hi為室內(nèi)的空氣比熵。

按水力學(xué)的伯努利方程，水泵的揚(yáng)程可以按照公式（3）計(jì)算[7]：

式中，H 為水泵的揚(yáng)程，ρ 為水的密度，g 為重力加速度，p2為水泵出水位置的壓力，z2為水泵出水位置的水頭標(biāo)高，v2位水泵出水位置的水流速，p1為水泵進(jìn)水位置的壓力，z1為水泵進(jìn)水位置的水頭標(biāo)高，v1位水泵進(jìn)水位置的水流速。按能量平衡原理確定冷卻塔的能換效率，見公式（4）。

式中，T1為冷卻塔進(jìn)口端的水溫度，T2為冷卻塔出口端的水溫度，Ts為冷卻塔室外基本溫度。

2 公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的安裝難點(diǎn)

綜合分析公共建筑的通風(fēng)空調(diào)工程的安裝難點(diǎn)，大致分為以下三個(gè)方面。

2.1 設(shè)備和管線安裝的施工組織復(fù)雜，施工協(xié)調(diào)的工作量大。公共建筑不僅配備了通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，還配備了給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控和信號(hào)系統(tǒng)等，各個(gè)專業(yè)之間相互交叉，各個(gè)系統(tǒng)之間施工工序相互重疊，工作面重疊，另外，涉及各個(gè)專業(yè)的負(fù)責(zé)部門眾多，施工的主管部門也眾多，這些部門的綜合協(xié)調(diào)工作量大，需要緊密配合協(xié)調(diào)才能保證各個(gè)專業(yè)設(shè)備和管線的正確安裝，避免設(shè)計(jì)變更，保證設(shè)備管線的安裝順利進(jìn)行。

2.2 通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的安裝工作量大，物質(zhì)需求量大，施工周期快，存在施工作業(yè)面分散現(xiàn)象。在公共建筑中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的管線和設(shè)備非常多，特別是大體量的購(gòu)物商場(chǎng)、政府辦公樓、超高層商業(yè)樓等，管線多而雜，每層樓都需要安裝相應(yīng)專業(yè)的管道和末端設(shè)備，因此在安裝過程中，對(duì)于設(shè)備、管道、配件的物質(zhì)需求巨大，安裝存在點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)。另外，由于通風(fēng)空調(diào)的安裝是在主體結(jié)構(gòu)完成之后，結(jié)構(gòu)移交的時(shí)間不確定，建設(shè)單位對(duì)建筑盡快進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期的期望較大，因此通風(fēng)空調(diào)的安裝周期比較緊。

2.3 通風(fēng)空調(diào)安裝完成后的調(diào)試過程較長(zhǎng)、調(diào)試工作量大。公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)涉及的專業(yè)廣，如機(jī)電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)和供暖系統(tǒng)等，各個(gè)專業(yè)的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)多，節(jié)點(diǎn)多，調(diào)試參數(shù)多，導(dǎo)致公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試過程十分復(fù)雜，調(diào)試質(zhì)量的要求高，工作量巨大。

3 基于BIM 技術(shù)的公共建筑通風(fēng)空調(diào)安裝實(shí)例

以成都市某公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)安裝為例，建筑工程位于成都市東側(cè)2019-CM地塊，建筑功能定位為科技辦公大樓，建筑的總面積約92500m2，地上建筑為11層，設(shè)計(jì)的建筑空間包含辦公室、會(huì)議室、產(chǎn)品展示廳、商業(yè)零售、門廳、公共衛(wèi)生間、餐廳、活動(dòng)室以及網(wǎng)絡(luò)中心等，地下建筑為3 層，地下1 層為廚房、地下2 層為車庫(kù)、地下3 層為人防空間。在供暖和供風(fēng)設(shè)計(jì)中，除了門廳需要全空氣系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)中心需要單體空調(diào)加新風(fēng)系統(tǒng)外，所有的建筑空間均采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)管。在新風(fēng)量方面，辦公室和會(huì)議室的新風(fēng)量為35m3/h，門廳、活動(dòng)室的新風(fēng)量為30m3/h，商業(yè)零售的新風(fēng)量為25m3/h，餐廳的新風(fēng)量為20m3/h?？照{(diào)系統(tǒng)冷水循環(huán)泵5 臺(tái)，3 臺(tái)服務(wù)離心冷水機(jī)械，2 臺(tái)服務(wù)螺桿式冷水機(jī)組，空調(diào)冷卻水輸送能效比為0.012。

本項(xiàng)目在實(shí)施階段充分利用了前期的BIM模型，制作了公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)虛擬模型見圖1，對(duì)模型進(jìn)行分解、梳理及安排，從而編制施工組織計(jì)劃，確定具體施工方案。項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)是隨著施工進(jìn)度的推進(jìn)而開展的，由于公共建筑工程設(shè)涉及的管線復(fù)雜、種類眾多、數(shù)量巨大、材質(zhì)不一，包含給排水管線、暖通管線、網(wǎng)絡(luò)通信管線等，各個(gè)管線之間相互穿插，存在交叉碰撞的可能，基于BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)管線復(fù)雜部位的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。

圖1 基于BIM 系統(tǒng)的公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)虛擬模型

在公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，需配備制冷機(jī)房設(shè)備，這些設(shè)備的安裝位置一般在地下，空間較小，而設(shè)備的重量大、管線復(fù)雜、交叉嚴(yán)重，因此在一般的平面設(shè)計(jì)中難于提供可視化的定位，難于滿足制冷機(jī)房設(shè)備的安裝精度要求，通過BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)4D 虛擬模擬，可以有效確立設(shè)備基礎(chǔ)位置、設(shè)備的運(yùn)輸路徑以及吊裝過程等，可以實(shí)現(xiàn)安裝技術(shù)交底，見圖2。

圖2 基于BIM 系統(tǒng)的公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)制冷機(jī)房設(shè)備安裝

在公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)安裝完成后，對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)試和評(píng)價(jià)，基于BIM系統(tǒng)對(duì)實(shí)體設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的參數(shù)包括冷水機(jī)組的性能系數(shù)COP值、機(jī)組負(fù)荷率和設(shè)備的能效比EER，監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度為10d，結(jié)果見圖3。從圖3 中可以看出，冷水機(jī)組的性能系數(shù)COP值、機(jī)組負(fù)荷率和設(shè)備的能效比EER隨著時(shí)間的延長(zhǎng)均呈現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)，冷水機(jī)組的性能系數(shù)COP平均值為4.633，機(jī)組負(fù)荷率的平均值為50.37%，設(shè)備的能效比EER平均值為273，監(jiān)測(cè)參數(shù)表明通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)良好，安裝質(zhì)量評(píng)估為優(yōu)良。

圖3 公共建筑通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備安裝調(diào)試監(jiān)測(cè)結(jié)果

4 結(jié)論

以成都市某公共建筑的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的安裝為研究對(duì)象，在分析通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)安裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討了公共建筑通風(fēng)空調(diào)的安裝特點(diǎn)和安裝難點(diǎn)，并通過高水準(zhǔn)的工程案例展示了BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，BIM技術(shù)的實(shí)施提高了項(xiàng)目的通風(fēng)空調(diào)安裝效率，避免了管線的碰撞，達(dá)到了節(jié)約成本的目的，同時(shí)基于BIM 技術(shù)對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了工程質(zhì)量的控制，保障了施工安全，讓項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)和參與各方的信息交流更加暢通，實(shí)現(xiàn)了命令的方便快捷傳遞，促進(jìn)了整個(gè)項(xiàng)目的管理提升。