基于 BIM 数字建造机电改造低能耗、高效率施工技术及应用

0 引言

随着城市化加速，房地产建设放缓，城市发展重心转向现有房屋改造升级，机电改造成为重要环节，兼具现实与经济意义。本文以河南省投资集团新办公楼项目为例，将 BIM 技术应用于机电改造工程，提升了项目整体管理水平与效益，探索出数字建造与现场设计、生产、物资结合的方法，研究出设备、构配件利旧与应用方案，为建筑行业数字化转型和可持续发展提供了可借鉴案例。

1 技术特点

基于 BIM 的数字建造机电改造施工技术主要体现在以下几个方面[1]。可视化层面，三维模型呈现建筑空间、结构与机电设备布局，助力沟通与施工交底；空间协调上，用变更模型碰撞检查，定位冲突并优化整改，减少人工量、缩短筹备周期；精准拆除时，通过新旧模型比对明确利旧工程量、优化图纸、降低成本；利旧及使用环节，依模型导出设备清单规划运输存放，方便二次利用；结算运维阶段，模型工程量数据为结算提供依据，设施信息为设备维护管理筑牢根基。

2 流程及方法步骤

2.1 施工工艺流程

2.2 施工方法步骤

（1）BIM 模型的构建

作为贯穿整个工艺流程的核心，BIM 模型构建的准确性直接关系到后续方案制定、材料下单及现场施工等多个环节。

1）原始 BIM 模型的构建：收集原一次建筑、机电模型，依据竣工图逐层现场核对，记录遗漏、偏位等不符情况，纠正调整原始模型，形成与现场对应的一次模型。整理导出原设备、管线、构配件清单报业主确认，为后期材料采购及设备利旧提供原始依据。

2）变更 BIM 模型的构建：依据装饰装修图纸信息，组织班组与水电、暖通等专业分包集中交底，汇总施工重难点。多专业同步建模，提前解决施工顺序、管道碰撞、空间及标高问题，设置管线避让参数，提升综合效率，形成指导施工的 BIM 模型。

3）施工图纸确认：利用变更后的 BIM 模型与业主和设计单位进行沟通交流，重点将变更的区域的原因及变更后方案进行详细的汇报，得出一个令各方都认可的方案，最后导出各专业的施工图纸予以签字确认。

（2）机电设备的利旧及安装

作为工程的实际施工阶段，利旧的深浅体现了该施工工法的可行性程度，也反映了项目的整体管理水平和效益。

1）原始设备拆除、编号及运输：将原始及变更后的 BIM 模型进行对比分析，系统导出需要拆除设备的名称、类型、位置等信息，并对于拆除下来的设备重新分类，区分是否能够利旧，对于不能利旧的设备统一归集回收留作备用，对于能利旧的设备依据使用部位逐个赋予编号，拆完后做好保护并集中运送到使用区域予以待用。

2）材料设备下单：针对二次拆改变更区域，系统统计同楼层、同功能房间的设备及构配件，实现批量化生产与统一模数，减少组装差异。导出总体材料设备量，扣减利旧数量形成采购清单。按设备参数下单厂家，要求粘贴二维码，依施工进度分批次发货，到现场后直运对应楼层，与利旧设备同步安装。

3）未利旧设备的二次处理：对于项目完工后最终未能利旧的设备（如喷淋上喷、配电箱模块、风机盘管及构配件等），制作一份未能利旧的工程清单，上传至公司项管平台便于其他项目调拨使用。

（3）BIM 模型与现场施工深入融合

1）开发 BIM 模型手机端，实现施工现场的三维可视化管理：将 BIM模型导入手机端后，现场管理人员可实时调取三维模型，查看设备及管道的型号、进度、位置等施工要点。针对施工重点及难点问题，可在现场进行三维可视化交底，提高工人施工效率和管理水平。同时，现场发现问题可随时标记，并反馈给电脑端进行统一修改调整。

2）施工工艺工序模拟：利用 BIM 模型的施工模拟功能，模拟构配件吊装、支撑、构件连接、安装及机电等其他专业工序及工艺的施工过程，不断优化机电管设备、构配件及管线的装配式方案，并与整体工序装配式协同施工[2]。

3）利用 BIM 模型精准指导材料运输及安装：通过前期拆改，对所有设备及管道进行精准编号，BIM 模型下单时，为所有新设备赋予代表安装区位等信息的二维码。材料运送到指定位置后，通过 BIM 模型可准确清点材料数量及型号，与模型显示是否一致，确保安装一次成活，减少设备损坏率和人工安装成本。

（4）商务结算与运维协调

1）商务结算：通过原始 BIM 模型、变更 BIM 模型及竣工 BIM 模型进行汇总分析，导出最终施工工程量清单数据，得出施工工程量[3]。通过 BIM模型的数据工程量方便管理人员与班组直接进行工程量的核对，提高内部结算效率。外部结算阶段，利用 BIM 对机电设计变更、拆改量、现场签证工程量快速导出，缩短结算周期，为商务结算提供支撑和依据。

2）运维协调：将最终的竣工 BIM 模型移交给业主单位，该模型可以提供详细的设施信息，包括设备位置、型号、规格等，有助于设施管理人员进行设备维护、保养和更新。通过机电 BIM 模型对建筑的能源消耗进行模拟和分析，优化能源使用，降低能耗成本[4]。机电 BIM 模型与监测系统相结合，实时监测设备的运行状态，及时发现故障并进行排除[5]。

3 效益分析

本工法的经济效益关键在于如何更好地利用 BIM 模型，以达到减少拆除量、增大利旧率、优化施工方案及缩短工期的目的。

（1）减少一次拆除量：在方案规划拆除区域，通过 BIM 模型三维分析，在不影响使用功能和设计要求的前提下使施工机电的排布更接近原始机电排布，进而减少拆改工程量，节约劳务成本及工期。

（2）增大一次设备利旧率：对于拆卸下来的一次暖通风机、配电箱、消防管道等设备材料，现场统一进行编号及归类，在二次深化设计阶段重点参考这些设备清单，拿出切实可行的安装利旧方案，尽可能多地进行利旧处理，达到经济效益的最大化。

4 结语

本文基于 BIM 数字建造机电改造低能耗、高效率施工技术，依托于河南省投资集团新办公楼项目，在机电设计及方案阶段充分考虑现有的利旧设备，物资采购有效准确，施工现场高效、精准施工，做到信息互通和动态管理，使整个项目达到了高效、快速、低能耗的管理目标，对日后此类办公楼的机电改造具有指导借鉴意义，拥有广阔的推广应用前景。

参考文献

[1] 赵泳.基于BIM 技术的某纪念馆机电精细化施工技术与管理方法[J].上海建设科技，2021，（03）：62-65.

[2] 黄绍文.装配式建筑一体化数字化建造的应用研究[J].绿色建造与智能建筑，2023，（05）：39-41.

[3] 欧芳连.中国传统建筑装饰色彩的运用研究——以闽南传统建筑为例[J].居舍，2019，（03）：31+66.

[4] 王昌辉.减量化驱动下基于 BIM 的铝模板设计优化[D].山东建筑大学，2021.

[5] 祝铭一.矿山机电设备自动在线监测与故障诊断系统[J].世界有色金 属，2019，（02）：295+298.