Projektowanie instalacji mechanicznych z wykorzystaniem technologii BIM

Około 90% projektów instalacji HVAC w Polsce powstaje w środowisku CAD. Zdecydowana większość z nich prezentowana jest tylko w postaci rysunków 2D. Często spotykaną sytuacją jest podawanie jedynie przybliżonych ścieżek kanałów czy rur, z informacją o ich rzędnych – z tego powodu większość kolizji pojawia się dopiero na budowie.

Rzadko kiedy projekty instalacji mechanicznych powstają w formie trójwymiarowej, a model 3D elementów architektonicznych, instalacji i konstrukcji daje zdecydowanie lepszy obraz całości projektu wielobranżowego. Modelowanie 3D oczywiście nie likwiduje problemów wynikających z konieczności wielokrotnego wprowadzania tych samych elementów, trudności w koordynacji rysunkowej, niemożności automatycznego wykrywania kolizji czy pełnego generowania zestawień, ale prezentuje więcej danych i informacji [9].

Technologia BIM (ang. Building Information Modeling) to nie tylko projektowanie w 3D, ale również modelowanie parametryczne, które pozwala na tworzenie wielu rozwiązań projektowych i automatyczne generowanie dokumentacji [13]. Zastosowanie technologii BIM umożliwia minimalizowanie kolizji na wczesnych etapach projektowania [10], tworzenie dokumentacji wysokiej jakości [5] i usprawnia proces zarządzania projektem oraz inwestycją, a także użytkowaniem obiektu w całym jego cyklu życia [3].

Technologia BIM

Modelowanie informacji o budynku staje się coraz powszechniej stosowane. Z powodzeniem wykorzystywane jest w krajach skandynawskich, USA czy Wielkiej Brytanii, a niezwykle dynamiczny rozwój obserwuje się w krajach azjatyckich, ale też w Australii czy Singapurze [12]. Tradycyjny proces projektowy oraz wykonawczy obiektu kojarzony jest z ogromną liczbą rysunków i opisów tworzących dokumentację jego budowy.

Technologia BIM, będąca cyfrowym odwzorowaniem charakterystyki obiektu oraz cech fizycznych zastosowanych materiałów, ma na celu udoskonalenie formy prowadzenia dokumentacji procesu budowlanego [8]. BIM otwiera nowe perspektywy dla budownictwa, przede wszystkim w zakresie współpracy międzybranżowej na linii architekt – konstruktor – projektant instalacji [11].

Zintegrowanie wszystkich funkcji w jeden proces nazywane jest w literaturze IPD (z ang. Integrated Project Delivery) [7]. Zaprojektowanie instalacji HVAC w modelu BIM zapewnia oszczędność czasu i pracy, zarówno podczas sporządzania projektu budowlanego, jak i pracy z projektem wykonawczym.

Projektowanie instalacji mechanicznej

Tworzenie instalacji mechanicznej rozpoczęto od wczytania modelu architektoniczno-konstrukcyjnego (rys. 1).

Model 3D budynku został stworzony w aplikacji Revit na wysokim poziomie szczegółowości (co najmniej LoD3). Podłączony model w środowisku MEP wyświetla się jako krawędziowy, co zapewnia lepszą widoczność projektowanych elementów instalacji.

Planowanie instalacji rozpoczęto od stworzenia przestrzeni na pierwszej kondygnacji budynku (rys. 2).

Przestrzenie połączono w strefę, a następnie nadano pomieszczeniom odpowiednie parametry, takie jak: funkcja, typ przestrzeni, liczba osób w pomieszczeniu, obciążenie elektryczne itd. Dzięki tym parametrom wygenerowano raport obciążenia ogrzewania i chłodzenia. Obliczenia posłużyły do zaplanowania liczby terminali wentylacyjnych czy wyposażenia mechanicznego.

Modelowanie instalacji w BIM rozpoczęto od wstawienia nawiewów o określonym przepływie powietrza. Nawiew wraz z wyposażeniem mechanicznym połączono w jeden system nawiewu zimnego powietrza (rys. 3).

System kanałów można stworzyć w sposób automatyczny, generując różne rozwiązania: od obwodowych, poprzez sieci, po własne rozwiązania użytkownika. Widoki aksonometryczne czy perspektywiczne zaprojektowanych rozwiązań dają lepszy ogląd finalnego efektu niż widoki 2D (rys. 4).

Podczas generowania systemu kanałów można dowolnie dobierać profile, przekroje, złączki i materiały, z których wykonana będzie instalacja. Zaprojektowane kanały można modyfikować w zależności np. od prędkości przepływu. Program BIM sam dobiera przekroje kanałów do ustawionych wartości (rys. 5).

Dokumentacja instalacji

Moduł zmian parametrycznych zaimplementowany w aplikacjach typu BIM umożliwia również automatyczne generowanie dokumentacji na podstawie wymodelowanej bryły budynku. Generować można rzuty, przekroje, przekroje łamane, elewacje, legendy czy schematy. Jeden z takich schematów stworzono w oparciu o ilość nawiewanego powietrza (rys. 6). Kanały wyświetlono w wybranych barwach i dobrano równe przedziały.

Program Revit umożliwia prezentację widoków na niskim, średnim i wysokim poziomie szczegółowości (rys. 7). Gotowy model instalacji należy przejrzeć pod kątem spójności.

Następnie zaprojektowano instalację przeciwpożarową z suchymi tryskaczami. W trakcie oceny wizualnej modelu wykryto kolizje, tzn. przecinanie lub pokrywanie się kanałów i rur (rys. 8).

Aplikacje BIM mają narzędzia do automatycznego wykrywania kolizji, gdyż sama ocena wizualna może nie wystarczyć do zidentyfikowania ich wszystkich. Straty związane z kolizjami występującymi na budowie mogą sięgać nawet 10% wartości projektu [2]. Dotychczasowe wyniki badań pokazują, że mniejsza liczba kolizji zwiększa bezpieczeństwo na budowie [4, 6]. Mniej kolizji to również mniejsze antagonizmy pomiędzy branżami, których one dotyczą.

Proces wdrożenia BIM staje – jak każda nowa technologia – przed wieloma barierami technicznymi i społecznymi. Na przeszkodzie stoją też koszty narzędzi i przeszkolenia pracowników. Z tymi barierami polskie firmy będą musiały się zmierzyć [1].

Podsumowanie

Technologia BIM wynosi projektowanie na nowy poziom – wszystkie gałęzie branży budowlanej mogą dzięki niej zwiększyć swoją efektywność. Szybki czas projektowania, eliminacja kolizji, sprawne kosztorysowanie – to tylko kilka z licznych zalet BIM.

Szanse, jakie niesie ze sobą BIM, są dużo większe niż wyzwania, które stoją przed projektantami.

Wdrażanie tej technologii jest jednak procesem czasochłonnym, wymaga też wiedzy i doświadczenia. Polskie firmy powinny jak najszybciej dostrzec jej potencjał. Im szybciej staną się konkurencyjne na rodzimym i europejskim rynku, tym lepiej dla całej branży budowlanej.

Literatura

1.  Anger A., Lisowski B., Piwkowski W., Wierzowiecki P., Ogólne założenia procesu wdrażania BIM w realizacji zamówień publicznych na roboty budowlane w Polsce, „Przegląd Budowlany” nr 10/2015, s. 6–9.
2. Araszkiewicz A., Building Information Modelling: an innovative way to manage risk in construction projects, „International Journal of Contemporary Management” Vol. 14, 2015, No. 3, p. 23–40.
3. Bohatkiewicz J., Bohatkiewicz J., Rozwój systemów projektowania i zarządzania w budownictwie drogowym – od Euklidesa i systemów CAD do eLBIM w terenach wrażliwych środowiskowo i społecznie, „Budownictwo i Architektura”nr 1/2016, s. 269–279.
4. Eastman C., Teicholz P., Sacks Ra., Liston K., BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, 2nd Edition, 2011.
5. Janota-Bzowski J., Realizacja przedsięwzięcia budowlanego zgodnie z BIM, „Materiały Budowlane” nr 10/2016, s. 66–68.
6. Ku K., Mills T., Research needs for Building Information Modeling for Construction Safety, Virginia Tech Blacks­burg.
7. Miecznikowski P., Zintegrowany proces planowania, projektowania i realizacji inwestycji z wykorzystaniem BIM, „Rynek Instalacyjny”nr 9/2014, s. 21–25.
8. Nalepka M., Mrozek R., Zalety i wady technologii BIM, „Builder” nr 6/2017, s. 118–123.
9. Przybyłowicz P., Włochyński L., Od 2D do BIM, „Materiały Budowlane” nr 5/2013, s. 71–72.
10. Sempaio A.Z., BIM as a Computer-Aided Design Methodology in Civil Engineering, „Journal of Software Engineering and Applications” Vol. 10, 2017, p. 194–210.
11. Shafiq M.T., Matthews J., Lockley S.R., A study of BIM collaboration requirements and available features in existing model collaboration systems, „Itcon” Vol. 18, 2013, p. 148–161.
12. Silva M.J.F., Salvado F., Couto P., Azevedo A.V., Roadmap Proposal for Implementing Building Information Modelling (BIM) in Portugal, „Open Journal of Civil Engineering” Vol. 6, 2016, p. 475–481.
13. Węgierek P., Borkowski A.S., Revit Architecture. Podstawy projektowania, ELPRO Ośrodek Doskonalenia Zawodowego Sp. z o.o., Lublin 2016.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!