中建八局第三建设有限公司 江苏南京 210000
摘要：在空调系统当中，制冷机房和锅炉房是该项系统的核心机构，而机房当中的施工工艺能够将机电整体施工水平展现出来，从而体现核心竞争力。在建筑市场不断发展的背景下，建筑行业中出现一个明显的问题和挑战，那就是施工周期较为紧张，但是这也是建筑行业之后发展的趋势。装配式技术的出现，有效的将这一个问题解决，这就说明在进行制冷机房施工的时候应用装配式制冷机房是一个不错的选择。
关键词：装配式制冷机房；探索；研究
制冷机房对于空调系统来说可以称之为核心，想要让建筑物中的空调系统有效运行，就需要制冷机房为其提供能量，而制冷机房的施工在空调系统施工当中是一个重难点。在制冷机房施工中使用传统工艺，一般会将机房当中的管道进行现场的切割，并在现场进行组队焊接等。随着我国工厂化和模块化的快速发展，不光可以将我国施工的速度提升起来，还可以满足现阶段的环保和绿色施工要求。而对于装配式制冷机房来说，是将BIM技术当做基础，根据之前的施工经验，设计出一套完整并一体化的施工方法，其在施工的时候可以将缩短工期和绿色施工的效果展现出来，并能够让企业提升经济效益。
本文就以作者实际项目工程为例，探讨装配式制冷机房的应用。
一、施工的原理
现阶段比较流行的一种主体结构施工方法就是装配式施工，这种施工方法在制冷机房施工中还处在初级使用和探索的阶段，主要分为管段工厂化预制加工还有在施工现场进行组装等。在进行制冷机房施工的时候可以利用先进的BIM技术，帮助施工人员合理排布机房中的设备和专业管线将管线和设备的安装位置以及高度确定下来。除此之外，还可以将管道预制加工段和安装位置等进行分析和划分。之后就会有专门的工厂根据BIM技术所呈现出来的加工图将预制加工管段和支吊架中填上编号，并让物流公司将其送到施工现场。最后由施工人员根据施工图和编号确定吊装的顺序从而顺利的完成组装和吊装的施工。这样的施工可以确保施工高效和准确，在保证施工质量的同时将施工速度提升上去[1]。
二、装配式制冷机房的施工优点
（一）可以将工期缩短
装配式施工方法在实际施工的时候和安装是分开的，可以在工程结构施工阶段就提前进行方案设计和预制加工，并且不会受到周围环境和条件的限制，能够让部分现场施工工序提前到工厂完成，大量缩短施工现场安装的时间。
（二）节省施工材料
BIM技术在使用的时候可以将施工的设计进行优化，并且还具有虚拟的装配技术，能够为工作人员呈现出一个虚拟的空间布局图，将管线进行提前优化排布，摒弃传统式施工“现装现设计”的弊端，从而合理安排空间布局，使机房安装观感效果更好，检修空间更大，将所对应的材料最大化的合理利用，减少材料损耗。
（三）将施工质量提升
将装配式施工和传统的施工相比，具有更强的专业性，可以在规模化生产的时候使用数字化生产的方法，使生产效率显著提升，将BIM技术与数字化生产相结合，模型数据输入数字化生产设备，快速完成构件的切割与焊接，焊接质量更优。
（四）节省施工的费用
装配式施工可以将设备的使用率提升上去，在具体施工中可以将施工现场所需要用的焊机、滚槽机等一些设备减少使用，或者是直接取消使用。与此同时还可以将设备的养护维修等费用省去，从而在根本上将施工的费用节省。
（五）安全文明施工
使用装配式施工方法，在现场生产的时候只有安装工作，减少现场安装人员的使用。将现场加工焊接转移至数字化加工厂，大幅减少现场施工噪音、施工垃圾。采用数字化焊接，避免现场焊接，从源头规避危险源这样可以防止许多生产区的出现。将施工现场的安全隐患减少，从而提高现场安全文明施工能力。
三、装配式施工方法在施工中所面临的挑战
现阶段的装配式施工方法一般会在制定的项目中使用，并不是推广到所有的项目当中。在制冷机房中使用装配式施工技术可能在每一段管节装配的时候都出现几毫米的误差，在之后的装配中，这些出现的误差会叠加起来，超过五毫米之后就会让装配无法进行，这就造成后期漏水的问题出现。为了可以保证这项施工技术的高精准度，一般需要机器人全站仪或者是扫描仪等一些仪器不断的进行复核，所以这就造成需要具有较强的技术和加大的资金投入，这也就会将企业的成本增加。
四、装配式制冷机房的施工流程
机房在施工前根据工程设计文件，利用BIM技术进行三维建模、支吊架自动布置、BIM模块智能化拆分、焊接管理等工艺技术，结合3D扫描及放样机器人推广装配化施工，具体流程详如下图：
.png)
（一）建模数据录入
机房建模需要和实际现场情况相结合，确定标高基准线和确定平面的基准点，现代工艺通常会使用激光投线仪、测距仪和钢卷尺等测量工具对制冷机建筑尺寸、基础位置及尺寸、管道的进水口和出水口、弯头阀门度以及水泵的进水口和出水口等进行测量，在测量完毕之后需要将这些数据统计出来，再进行整理和核对，确保数据的准确性[2]。
同时，根据现代电子测量仪器的进步与发展，3D全景扫描技术也得到了很广泛的普及与应用，例如本工程的应用展示：.png)
（二）使用BIM技术进行管线综合排布
在测量和整理完相关模型数据之后可以对制冷机房当中的专业管道进行合理的排布，这时就需要使用BIM技术。使用BIM技术将设备、阀门和仪表等进行排布，将机房当中的设备和管道等进行建模，确保其具有高精准度。最后再根据施工现场空间、运输的空间和管道部件组合以及吊装设备的功能等，对管道进行合理的拆分，并将制冷机房施工的平面度和管道加工的样图设计出来，让之后的施工按照图纸和方案来进行。
本工程机房的平面布置与BIM模型如下：
.png)
为保证机房整体施工效果，在进行机房空调管道优化排布的同时，还应综合考虑其他专业的施工空间问题，实现BIM设计的优势最大化；
机房项目综合考虑土建结构墙柱梁、通风排烟风管、强弱电电缆桥架、消防喷淋水管等，经管综排布后，完成空调水管道、风管、桥架等主要管道的安装位置及标高的确定，净高分析后须无系统碰撞。
机房的BIM排布后的局部剖面如下：
.png)
（三）管道模块化
在设计当中最难进行的就是管道模块化，这和装配式施工能否顺利进行有着很大的关联。需要将管道的拆分情况和制冷机房施工现场的实际情况相结合，再经过详细的计算和模拟施工流程，从而得出管道模块和吊装顺序。之后就可以使用二维码技术对模块进行信息化的管理，将信息准确的记录下来，让二维码中的信息呈开放形式，这可以在后期补充材料和维护当中提供有效数据，从而保证有一个全面和精准的信息化管理，提高管理效率，也可以为之后的管理提供保证。并且将二维码技术和BIM技术相结合，生成一个二维码的信息库可以让工作人员使用手机扫描二维码就可以上传数据和查看数据，与BIM平台相对应，实现精细化管理[3]。.png)
.png)
.png)
.png)
（四）设计管道综合支架
根据现在建筑工程对管道支吊架设计及施工的要求，管径大于等于DN300的管道且图集05R417-1中并未明确标注的大型管道综合支吊架的制作形式、型钢规格选择、连接方式等，须经过设计管理人员依据《钢结构设计标准》（GB50017-2017）进行详细的受力及强度计算，并书面提交总包、监理、原设计及顾问单位进行安全复核，审核通过后进行实施。主要步奏如下：
（1）在BIM建模之后需要对其进行调整，调整完成后就可以根据施工图纸中每一段管道的设计来确定管道支架的初期形式。通过支架之间的间距，计算出支架中每一段管段在满水的时候重量是多少，从而将每一个支架的受力程度明确，也对其数据进行分析。之后就可以按照相关手册，进行支架的选材。
（2）将详细的支架模型确定下来。调整支架布局的时候需要根据现场的需求和情况来进行调整，但在调整时应该确保支架布局的合理性和满足施工的要求。在确定之后需要将每一个支架的位置进行全面的剖析，其中包括管道的管径大小、标高以及安装的位置和结构尺寸等一些信息。
（3）根据设计出来的支架详细图，将每一个支架的组成、尺寸等信息进行完善，主要的配件有挂板式和侧梁式底座、单拼和双拼槽钢底部连接件等一些配件。图例如下：
1、机房主要支架体系的建立
.png)
2、机房管道挂梁支架与落地支架大样
.png)
3、进行支架受力计算
①管道理论重量与螺栓强度分析：
.png)
②构件强度分析与受力分布图：
.png)
③不利点分析：
.png)
.png)
.png)
（五）工厂化预制加工
图纸完成设计之后，BIM设计人员和制冷机房项目的负责人可以对技术进行研究。想要达到提高施工质量和减少施工时间的目的，使用全自动的切割机或者是进行焊接的机器人等一些加工设备，这样就可以在保证质量和效率的同时，将施工的速度提升上去。值得注意的是，需要每天派人检查，最好定期复核，保证每一次都可以合格。
（1）管材下料
操作工艺：依据技术下发图纸，对管道进行下料。将钢管吊起固定于设备支架，依据图纸尺寸对设备进行参数控制，自动切割下料，完成后利用米尺进行尺寸复核。
控制要点：在切割前利用水平尺测量管道水平度，调整设备支撑架以保证割抢与切割件垂直成90度。
.png)
全自动相贯线切割
（2）焊接组对
操作工艺：管道或管件组对时内壁应平齐，内壁错边量不应超过管壁厚度的10%且不大于2mm；焊口的局部间隙过大时，应设法修整到规定的尺寸，严禁在间隙内加填赛物；
控制要点：严禁强力组对焊口，更不允许用火焰烤等热膨胀法对口；定位焊的焊接工艺与正式焊的焊接工艺相同，定位焊缝应分布均匀，保证焊透，无焊瘤，熔合良好，无焊接缺陷。
.png)
（3）管道焊接
操作工艺：管道焊接前按工艺规定进行预热，完成后根据管道实际情况调整焊接电流，准备就绪后，操作设备开始自动焊接。
控制要点：管口正式焊接时，必须谨慎调节好焊接电流，严禁在母材表面试验电流，引弧时应在坡口内；各层焊缝接头应错开20mm以上，不允许接头重叠；
.png)
相贯线焊接机 悬臂式自动焊接机
（4）生产质量控制
生产自检：生产过程中，严格执行公司焊接工艺卡要求，通过保证人工、机械、固定支架及合理的装配程序等，控制构件加工过程的质量及位置精度，确保装配过程中的精确度。焊接完成后，依据公司焊接工艺要求对焊接件进行检验。
监理检验：根据项目整体进度目标，邀请监理单位到工厂进行质量验收。
.png)
压力试验 尺寸检验
（5）焊接检验
1、焊接参数控制.png)
2、焊缝外形尺寸要求（低碳钢），单位（mm）
.png)
3、支管插入主管深度尺寸：支管底部与主管内径之间的尺寸应控制在3-5mm。
4、插入式相贯线焊接层数为两层，首层焊丝与支管和主管之间缝隙成45°夹角偏支管侧，第二层焊丝在第一层焊缝中间进行焊接。
5、焊缝应进行外观自检和专检，自检率为100%，专检率根据设计要求执行。外观检查质量应符合设计要求，当设计无规定时，应符合以下要求：
①焊缝外观成型良好，与母材圆滑过渡，其宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。
②焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅等存在。
③设计温度低于-29℃的管道、不锈钢和淬硬倾向较大的合金钢管道焊缝表面，不得有咬边现象。其他材质管道咬边深度不大于0.5mm，连续咬边长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%。
④焊缝表面不得低于管道表面。焊缝余高≤1+0.2焊缝坡口宽度，且不大于3mm。
⑤焊接接头错边不应大于壁厚的10% ，且不大于2mm。
⑥管道焊接预制阶段，根据《焊接工艺》及《焊接作业指导书》和施工图纸进行施工，对发现违反焊接工艺的行为应及时制止。
（6）焊缝超声波无损检测
1、压力管道焊缝无损检测方法：抽检率、合格等级和执行的标准应按设计要求执行。
2、按百分比抽检的焊接接头，应由质量检查员根据焊工和现场的情况指定检测位置。
3、同管线的焊接接头抽样检验，若有不合格时，应按该焊工的不合格数加倍检验，若仍不合格，则应全部检验。
4、不合格的焊缝同一部位的返修次数，非合金钢管道不得超过3次，其余钢种管道不得超过2次。经返修后的焊缝按原要求复检合格。
（7）防腐与试装
焊接完成的预制构件经检验合格后，做防腐蚀处理，涂刷防锈漆、面漆，做好成品保护，特殊易变形件应制作工装，妥善放置。对组合式泵组模块、误差控制薄弱位置在工厂进行试装，将所有更改、修整等焊接工作全部工厂完成。
.png)
（六）运输预制管道
加工厂和项目运输都需要厂家和物流公司取得联系和合作，使用合理的方法来进行预制管道的运输，保证运输质量。
（1）物料标识化
对加工完成的所有预制构件均需标注系统类型、装配顺序编号、模型整体尺寸等信息标识，对所有构件张贴二维码，一方面便于物料运输管理，便于所有物料的制作、发货、收货的集中控制，防止物料错误、丢失现场；另一方面增加现场组装效率，减少现场寻找管件的工时浪费。
.png)
（2）物料运输
1、为了避免装配模块及构件在运输过程中的损坏与变形，根据不同模块的结构量身制作运输支架，支架设置三角式吊装点，根据装配模块结构大小、现场布局，同时综合考虑车辆空间使用效率最大化进行装运；
2、发货做好成品保护，利用拉伸膜、草绳对构件宜碰撞位置进行包装；
3、利用BIM技术，进行预制装配单元和预制管组的装车运输模拟，合理摆放预制成品构件，充分利用运输车的空间，最大限度提升运输效率。
.png)
（3）物料跟踪
利用PC端数据管理平台整理所有物料数据，编辑构件信息并生成二维码，构件经过喷漆处理后，在构件表面粘贴二维码，随物料一起运输、安装，并可在保温完成后再次制作二维码，便于后期系统的查验和维修。
通过手机即可扫描构件二维码中的内容：项目名称、构件系统属性、构件编码及构件两端应连接的其他构件编码，也可根据项目临时需要设置其他信息。到货后，现场人员扫描二维码，可自动生成物料到货清单，对比发货清单，防止物料遗漏。
项目名称： XXX项目制冷换热机房
构件部位： 冷却水泵立管
.png)
构件配套： LQG-1-1、LQG-2-4
（七）管道模块的组装吊装的组装吊装
在进行吊装工作之前，需要再检查一遍吊装的方案、模块定位和基础尺寸等内容，做好技术复核工作的同时，保证每一个模块吊点和拼装点的位置都是准确、可靠的。利用在BIM模型中完成部件定位详图的绘制并进行现场放样，运用BIM+4D技术编制机房模拟安装进度，根据4D安装进度模拟将部件成品运输至现场。根据BIM施工模拟及现场组装进度要求，完成部件现场组装，确保每一个拼装环节都不会产生交叉碰撞影响。组件安装进度模拟见下表：.png)
.png)
.png)
结束语
总而言之，装配式制冷机房在施工的过程中会迎接一些挑战，主要原因是我国这种施工工艺的管理水平和技术等方面都处在初期阶段需要在不断使用中探索和研究。这就需要在实际施工当中得到相关工作人员的重视，不断的将制冷机房施工的问题解决，从而根据相关流程和先进技术确保制冷机房的施工质量，缩短施工工期，提升企业经济效益。
参考文献：
[1]舒明峰, 李现朝, 董小飞,等. 装配式制冷机房的探索与研究[J]. 中国房地产业, 2018, (9):252-252.
[2]郑贤来, 方健, 杨方伟,等. 预制装配式制冷机房实施的创新探索[J]. 冶金丛刊, 2019, 4(4):253-254.
[3]曹兴国, 吕建春, 朱鹏. 装配式建筑在通信机房领域的应用研究[J]. 建筑技术开发, 2019, 46(5):16-17.