建筑信息模型与未来数据中心建设

　　1、数据中心的概况

　　数据中心(Data Center):指用于安置计算机系统及相关部件的设施，一般由主机房、辅助区、支持区、行政管理区组成，包括装修、电气、空调与通风、机房环境监控、防雷接地、综合布线、KVM、消防等多个专业。

　　数据中心的本质是为数据提供传递、处理、存储服务。现今数据中心的建设，越来越向大型化、高密度的方向发展，主要表现为信息数据量高度集中、设备密度大，对机房环境的品质、可靠性要求高，需要大量优质的基础设施为其服务。数据中心基础设施可以划分为通信、电力电气、暖通空调、建筑与结构四大部分，也可以划分成弱电、强电、建筑结构三大部分。

　　在一个数据中心里面汇集了电力电线电缆、视频监控线、控制线、光纤、双绞线铜缆、空调气管、液管、消防管路、风管等众多专业的管线，而且密度较大。如何合理规划设备的布置、线缆的路由，充分提高设备的运行效率，减少能源的浪费，是当今数据中心规划与建设的重中之重。

　　传统的设计方式之下，设计单位一般是采用平面布局图纸、设计方案、效果图等方式与业主进行沟通，经过多次修改才能定型，管线图一般都在招投标或深化设计阶段才进行具体设计。在设计方案反复修改的过程中：平面布局、各种材料、设备的型号以及数量和位置都在不断的调整，各种数据不断的在变化，容易导致设计疏漏的发生，增加了设计过程中计算分析的时间。设计师不得不将大量的精力花在图纸的修改、各种参数的计算与校核当中。

　　2、BIM 用于数据中心项目的主要优势

　　BIM 的出现则完全颠覆了整个设计工作。建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)是指建筑项目在设计和建造过程中，通过参数化建模、编码，仿真模拟建筑物所具有的真实信息，达到内部协调与一致的目的。BIM 用于数据中心项目的主要优势如下：

　　2.1 信息化建模

　　在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的材质、耐火等级、传热系数、表面工艺、造价、品牌、型号、产地等。实际上，BIM 就是通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，对每一个建筑信息模型进行编码，如数据中心中的墙体、门、窗、天花、以及其他一切材料与设备，构建一个完整的、一致的、逻辑的建筑信息库。

　　此外，这个模型中所有建筑构件所包含的信息，除了几何形状外，还有建筑或工程的数据，如面积、重量、功率等。这些数据提供程序系统充分的计算依据，使这些程序能根据构件的数据，自动计算出查询者所需要的准确信息。只要对模型做出更改，例如，房间的面积、净空、线缆的长度、灯盘、插座的数量等等，由此产生的所有结果会立即在整个设计文件的清单、2D 图纸等的各个组成部分中自动更新，各个视图中的平、立、剖面图自动修改。使得2D 图纸的制作变得更加轻松，再也不会出现平、立、剖面不一致之类的错误。

　　BIM 能提供各类准确的信息，协助决策者做出正确的判断，同时相比于传统绘图方式，在设计初期能大量减少设计团队成员所产生的各类错误，为后续承建商的工作提供了一个更为坚实可靠的平台。另外，采用BIM 进行设计，经过在可视化设计环境中的反复验证和修改，导出的材料设备数据有很高的可信度，应用BIM 模型导出的数据可以直接应用到工程预算中，为造价控制、施工决算提供了有利的依据。以往施工决算的时候都是拿着图纸在量，现在有了模型以后，数据是完全自动生成，大大提高了做决算、预算的准确性。

　　2.2 管线碰撞检测

　　不同专业的管线路由规划一直是数据中心设计当中的一个繁琐费时的工作。通常一个项目里面各个专业的管线是由各个专业的设计师去完成的，到最后汇总的时候就会发现很多管道碰撞的问题。由于二维图纸往往不能全面反映各专业各系统之间的碰撞可能，设计图纸上出现疏漏在所难免，总有一些管线碰撞的问题到了施工过程中才能发现。更多的实例是，到了建筑项目的建设阶段，才由工程承包商在实施过程中召集各个专业的工程师在工地现场开会，解决各专业的管线路由规划问题，最后再根据现场调整的情况补充修改管线图纸。而运用BIM 则可以将整个设计整合到一个共享的建筑信息模型中，结构与设备、设备与设备间的冲突会直观地显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，查找可能存在问题的地方，并及时调整自己的设计，从而极大地避免了施工中的浪费。我们可以在设计阶段，利用BIM的可视化功能进行管线的碰撞检测，用图形表达的方式知会查询的人员关于各类的构件在空间中彼此碰撞或干涉情形的详细信息，为实际解决问题提供信息参考，在第一时间尽量减少现场的管线碰撞和返工现象。相比目前的设计和施工建造的流程，这样的方法能以最实际的方式体现降本增效，贯彻低碳施工的理念。

　　2.3 专业计算

　　设计师利用回路创建和自动化导线路径布局工具，可以自动为电气装置、设备和电源插座创建单回路或多回路导线。定义导线类型、电压范围和配电系统，确保电路连接的兼容性，防止过载和错配电压等问题。使用回路分析工具可以快速合计并平衡负载，根据回路工具自动计算导线尺寸，并生成用于制作精确文档的配电盘明细表。

　　通过BIM 的配电盘负载跟踪工具，软件自动平衡所有相位的负载。软件可以自动显示“现实”的回路信息，确保回路负载平衡，避免电压大幅下降。根据实际的负载需求轻松调整断路器尺寸，并自动根据回路功率计算、验证和调正导线尺寸。

　　以上功能对大型数据中心、UPS、精密空调、新风、排风的设计非常有帮助。可以将设计人员从繁琐的计算过程中解放出来，无论怎么修改模型，随时能得到最新的冷量计算分析结果、风管的尺寸；我们还可以设定每一个机柜的耗电量，从而得到更真实的UPS 负载以及设备发热情况。还可以将建筑模型导入到更专业的CFD(Computaional Fluid Dynamics，计算流体动力学)软件中进行模拟。从而得到更精确的气流组织分析结果。

　　2.4 协同设计与协调

　　建筑信息模型(BIM)使建筑、结构、给排水、空调、电气等各个专业基于同一个模型进行工作，从而使真正意义上的三维集成协同设计成为可能。一个团队里面的各个设计师同时在同一个文件上进行实时同步工作，完成各自的工作任务，甚至协助对方修改模型，这样做相当于边设计边汇总，可极大的加快工程的设计进度，而传统的2D 制图，则等到汇总的时候才能发现各个专业存在的配合问题。

　　另外，像数据中心这种结构复杂、系统庞大、功能众多的项目，各施工单位之间的协调管理显得尤为重要。有BIM 这样一个信息交流的平台，施工协调管理变得更加便捷：信息数据共享、四维施工模拟、施工远程的监控，BIM 下的这些功能模块的应用使得项目各参与者之间建立了一个有效的信息交流平台，可以使业主、设计院、顾问公司、施工总承包、专业分包、材料供应商等众多单位在同一个平台上实现数据共享，使沟通更为便捷、协作更为紧密、管理更为有效。

　　2.5 BIM 应用的便捷与功效

　　BIM 的出现和应用，将设计工作从二维模式转变为三维模式，将设计师从大量传统的设计计算和手工绘图中解放出来，增加了他们的思考时间，把更多的时间和精力放在方案优化、改进和复核上，而且还使各个专业更加精细化，各个专业得以在同一个平台上分工协作、同时展开设计，大大提高了工作效率，缩短了设计周期，提高了设计质量。

　　3、结束语

　　未来数据中心的建设，是一个参数化的过程，虚拟现实技术的运用使得整个建设过程可以在真正施工之前就一目了然，所见即所得的概念从二维扩展到了三维。随着BIM 技术的完善，模型将可以更加细致的反映整个数据中心建设的方方面面。从建筑装修的细节到电量冷量的分析，到施工过程的模拟、维护数据的统计，以及与设备运行状态实时监控的结合，BIM 为未来绿色数据中心的建设带来了无限可能。

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