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特大型绿色数据中心建筑中BIM技术的应用探讨

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BJ-BIM-卜爷 发表于 2017-9-26 20:04:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
BIM技术在数据中心应用的必要性
由于近几年国内大数据云计算技术的兴起,各大运营商、百度、腾讯、阿里、金融等行业数据中心的建设也日益蓬勃,建设的规模也越来越大,但由于数据中心涉及专业多、管线错综复杂、工艺复杂,建设过程中出现的问题也不断呈现,主要有采用的技术越来越复杂,缺少全生命周期管理,施工工期和造价缺少控制。比如,在设计阶段出现各专业之间协同问题,反复修改,施工阶段出现超预算,超工期问题,在运营阶段出现人员数量、能力与为DC运维专业性的矛盾;设备多、分散,人力成本高;经验传承;应急处理等问题。
BIM-Building Information Modeling,建筑信息模型。对于数据中心工程师而言,应用该技术可实现如下目标:
1、项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在三维可视化的状态下进行;
2、可建立建筑、结构、机电模型,进行协调作业,清晰的表示各专业的模型以及局部相对关系,可以较直观的同步调整设备管线位置、高度,较隐蔽的碰撞则可进行管线综合分析以及碰撞报告分析;
3、对方案、特殊工艺设计、施工工艺优化;
4、施工进度保障;
5、与定额预算软件的对接;
6、项目整体造价控制。
运用BIM协同设计平台体系可实现数据中心项目的全生命周期阶段贯彻协同设计、绿色设计和可持续设计理念。
所以,大型数据中心建设越来越迫切需要运用BIM技术实现数据中心全寿命周期的绿色节能
BIM技术在北京某特大型数据中心的成功应用经验1项目概述
北京某特大型机房单栋建筑建筑面积为90202㎡,其中地上建筑面积47776㎡,地下建筑面积42411㎡。其中地上五层、地下三层,建筑高度为29.95米。
由于该项目机电专业涉及范围广,管线错综复杂,通过BIM设备模型的搭建,直观反映了设备安装所需空间,从而对建筑层高进行控制,准确提出制冷机房、走道等关键节点的净高要求,结合数据中心建筑的特殊性,利用BIM设计,达到以工艺需求决定建筑方案的目的。
2运用BIM技术实现的功能
该项目运用BIM技术实现了优化管线排布、机房层高、走道净高等功能。此项目机房发热量较大,对空调需求量很高,空调主管道直径较大,制冷机房管线复杂,通过BIM设计,对制冷机房进行三维模型的搭建,管线的优化,将原本方案机房净高9500mm,调整至净高8700mm,释放了800mm的层高,优化了建筑方案。如图1:
图1、BIM管线优化示意图
地下走道部分,集合了暖通、给排水、消防、强电、弱电工艺等设备专业的管线,利用BIM设计进行走道的管线排列,做到既满足各设备专业的运行要求,又达到走道内的净空需求,并且通过模拟走道管线排布,在建筑总高不变的前提下,重新优化各层层高。如下图:
图2、走廊管道布线示意图
运用BIM协同设计平台体系加强了设计信息、专业交互,保证信息传递与交换的正确性、完整性、及时性,减少错漏碰缺和设计重复,提高了设计质量和效率,实现在项目的全生命周期阶段贯彻协同设计、绿色设计和可持续设计理念。具体如下图:
图3、BIM的协同设计
BIM化的设计摆脱了二维CAD图纸表达的局限性,将各个专业整合到统一的3D可视模型中,提供设计者与甲方更加直观的体验,为设计人员提供多专业信息共享的三维可视化平台。
3三维可视化协同
通过BIM协同可清晰的表示各专业的模型以及局部相对关系,可以较直观的同步调整设备管线位置、高度,较隐蔽的碰撞则可进行管线综合分析以及碰撞报告分析。
图4  BIM碰撞检查示意图
在可视化模型中,自定义机电设备族文件,形成信息共享的专业族库,完善相关设备信息,要求设备族与设备运维管理规格对应,通过审批流程控制族库使用。
通过搜索机电专业与墙、梁以及楼板的冲撞,精确定位建筑所需开孔位置,避免管道穿剪力墙,与梁冲突部位,在模型中定位ID,专业之间进行协同调整,减少后期因此类问题造成的设计变更量。
对于数据中心建筑,机电专业管线较多,二维图纸难以清晰描述其安装标高及与其它各专业的空间相对位置,BIM设计在3D可视条件下完成,各专业在空间准确定位、彼此透明,减少了沟通调整的工作量,确保正确性。
图5、BIM中的设备定位示意图
经计算分析、修改确认后的结构构件在Revit中同步反提建筑及设备专业,在三维平台实现信息共享,便于后续净空分析、管线碰撞检测等工作。
将模型导入CFD软件进行机房气流组织模拟,预测模拟机房内部风环境和温度场。使用CFD软件对机房进行模拟:机房冷热交换模拟;地板送风效果与气流组织;空调冷却效果展示;对机房内部布置进一步优化。
                                                                                                                                                                图6、机房内气流模拟图
图7  油机房进风、排风CFD气流模拟

施工进度控制:

利用BIM制定相对精确的施工进度安排,优化使用施工资源以及科学的进行场地布置优化,指导重要节点和重大设备的安装。
本项目中利用Revit搭建各专业共享的3D可视BIM模型,保证了设计的一致性、实现专业间的透明、为协同设计提供基础;Revit提供了分析检测及便利的剖切轴测功能,便于设计及校审人员查检缺漏与专业间的冲突,保证工作效率与质量;BIM模型完整保存了各专业土建、设备构件及彼此组合构建的数字化信息,借助其可扩展实现建筑分析、施工指导等多种应用,极大提高了项目前期方案选型与后期服务的可实施性和便利性。
BIM软件的其他特点是三维的绘图体验和其背后强大的数据库的支持。这些优点将有助于推进建筑设计制图三维化和全程化,而这也许是未来建筑业制图发展的一个趋势。此外,BIM是一种高度集成化的工作模式,它能够将建筑师从机械化的绘图工作中解放出来,使其将注意力更集中在设计创意上。从而更大的发挥设计师的价值!
BIM技术与物联网、云计算的结合在数据中心的应用1BIM与DCIM技术结合
近年来,互联网企业高速扩张,企业计算平台更多转向云架构,云计算技术得到广泛认可,信息处理的工业化规模效应十分明显。数据中心基础设施作为承载信息系统运行的物理环境,其规模也越来越大,已经由过去一个建筑内部的特定功能区域升华成一种独立的、专业的新型工业建筑。如何建设并运营一个高效的数据中心,并使基础设施的性能与生产要求相适应是目前数据中心正常运行的重大挑战。
数据中心基础设施管理DCIM(Data Center Infrastructure Management)是近年来在数据中心运营管理领域兴起的热点,是通过一整套包含硬件设施、传感器和特定软件组成的管理平台与工具,实现数据中心所有关联系统协调统一管理,包括IT基础设施(服务器、存储、网络、虚拟机)和场地基础设施(配电、制冷、布线、机柜),对数据中心的容量规划、集中监控、智能管理、事故处置、模型预测、成本控制等目标进行管理,是信息技术和设施管理的综合集成。
                                                                 图8  数据中心基础设施DCIM监控对象、三维可视化界面

图9  BIM和DCIM平台结合的界面

将BIM技术和DCIM基础设施管理平台有机结合,以3D可视的手段帮助梳理数据中心日益密集的电气管道与网络线路,让管理与技术人员从平面的图纸及网络跳线表中解脱出来,更加直观的了解数据中心的管线分布及走线情况,更加快速排查及修复管线类故障,提高管线管理水平和故障解决效率,将更加直观地指导数据中心全生命周期管理,提高运维人员的管理效率,实现绿色节能。

2BIM与物联网、云计算技术结合应用
通过BIM技术与物联网、大数据、云计算技术的结合应用,可实现数据中心实施过程的完全可视化,并可与施工进度表无缝对接,所有管线可按颜色进行区分,实现施工进度的完全管控,真正实现数据中心的智慧管理。
图10  施工进度展示
运用BIM技术和物联网等技术结合可实现虚拟3D和实景视频相结合的可视化管理;自动预警,准确定位,远程监控,运营决策支持。
另外还可以实现数据中心内所有设备如冷水机组、水泵等设备的额定参数与实测参数的直观对比,使得运维人员完全掌控设备的运营情况。
图11  设备参数展示图

BIM技术在数据中心的应用发展展望
国家“十三五“规划全文15次提到”网络“、19次提到”信息“,首次把”网络强国战略“、”大数据战略“上升为国家战略,”信息化“地位进一步提升,这将对未来数据中心宏观发展产生深远影响。
数据中心作为互联网行业的基础设施,承载者互联网的所有数据,其地位相当于互联网行业的“心脏”,互联网行业的发展离不开数据中心作为基础设施的支撑。
未来绿色数据中心管理将是基于云平台架构的顶层设计架构管理模式,实现应用软件定义数据中心,采用大数据、云计算技术通过统一的硬件和软件平台对IT关键设备和基础设施进行综合管理,将数据中心IT 关键设备和基础设施所有关联系统的信息与管理进行整合,最终实现监控云、管理云、服务云的资源全面整合,根本上解决目前数据中心管理系统信息孤岛、资源浪费、使用率低等问题,实现未来平滑地增加管理模块的建设目标,确保客户价值最大化。
将BIM技术和CFD气流模拟、DCIM基础设施统一管理平台将大大提升数据中心的全生命周期管理水平,提高数据中心运维人员的管理效率,实现真正意义上的绿色数据中心。

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