BIM技术在数据中心架构和项目建设中的应用
作者：预制化开发部 刘建峰

摘要：
随着信息产业的崛起和信息化建设的全面推进，数据中心建设不断增长，由于数据中心项目涉及到诸多专业设备的应用，且设备布设与施工安装繁锁而复杂，因此必须确保项目设计的科学合理性，为了达到这一目标，有必要在项目建设过程中引入BIM技术。艾特网能多年的数据中心建设中，BIM的应用一直发挥着重要的作用，对项目的设计与施工进行了非常精确的指导。


1.BIM 技术在数据中心建设项目中应用的优势

1.1 增强对项目建设阶段的信息技术支持
通过应用BIM技术，可以在建设过程中获取项目成本、项目进度、工程质量等多种不同类型的信息，打破部门之间、参与方之间的沟通壁垒，从而高效管理工程项目实施过程中的资金投入与成本控制；

基于BIM技术还能向业主展示现场实际施工进度情况，借助BIM三维数字模型进行工作协调，可以提高各参与方与业主的沟通效率，并能减少管理人员的主观判断对工程建设造成的影响，从而有效地保证施工周期，确保工程项目的正常进行；

利用BIM三维数字模型的可视化的特点，并结合现场的实际情况，绘制建筑设备模型、周转材料模型、临时设施模型，以模拟施工过程。基于可视化的三维模型模拟过程，编制符合实际、科学性高的施工组织设计与施工方案，从而提高工程文档管理的质量，在一定程度上提升技术方案与管理资料的优化水平。


1.2 协调项目建设全生命周期的信息交流

通过应用BIM技术实现的数字模型，包含设计信息（设计对象的技术参数信息、设备安装的空间信息等）、施工信息（施工管理信息、设备安装信息等）、运维信息（设备运行的状态信息、运维管理的人员信息、运维管理的质量信息等），通过从设计、施工到运维阶段的BIM三维数字模型传递，不断收集、交换、存储、更新信息，从而提供及时、准确、完善的信息，支持各参与方在项目建设不同阶段的信息交流与共享。


1.3 降低项目建设周期内的错误修正频率

利用BIM三维数字模型的一体化、参数化、可优化性高的特点，不仅能够大大加快设计进度，还能够极大地缩短设计修改的时间。BIM技术将建筑、结构、给排水、空调、电气等各个专业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的显现出来，工程师们可在三维模型中随意查看，并能准确查看到可能存在问题的地方，并及时调整，从而极大避免了施工中的突发问题；设计人员与管理人员对设计或文档部分做的任何改动，都可以在其他相关联部分自动反应出来，所以参数化设计的特点可以大大提高模型的生成和修改速度，降低修正错误的频率。


2.BIM 技术在数据中心项目中的应用

2.1 方案比选

在数据中心的方案深化设计过程中，建筑结构布局是非常关键的部分。通常是按照客户提供的平面布局要求，在各层地面设置各专业模块。
△方案比选：AIO方案

△方案比选：双层堆叠方案

△方案比选：四层堆叠方案


利用BIM技术建立模型后，发现一些管线高度受到楼层层高的限制，通过BIM三维数字模型可以直观地呈现给业主，并进行可视化的方案比较，从而确定机房最优的建筑层高和布局方案。与常规设计相比，节省了大量针对设计问题的讨论以及选择方案的时间，大大缩短了项目比选的时间。


2.2 协同设计

在传统的数据中心设计中，各个专业通过定期和节点性的提资方式展开合作，这种方式导致数据交换程度不足、设计意图不能完全理解，使得项目交流的成本大幅度增加。

利用BIM技术建立一种以点为中心的信息交换的协作设计模型，在各个参与方之间建立一层控制性、唯一性较强且具备连续性的数据和信息集成平台，使得数据共享水平达到一个新的高度，促使信息的交流更加顺畅。

△协同设计

在整个数据中心工程建设过程中，采用专业内部的“工作共享”模式，在各专业之间通过相互链接的中心文档进行协作，从而达到实时沟通和交互设计的目标，同时也能快速地传达信息，大大提高设计的效率。与传统的设计相比，在复杂的数据中心中，其精确的信息传输可以提高40%的协作效率。


2.3 可视化设计

采用BIM技术可以有效地提高项目团队的沟通质量，并能让业主和决策者更好地了解和做出正确的决策。

△可视化设计

在制作参观游览通道时，利用BIM三维数字模型，将深化设计的效果完美地呈现出来，并通过不同方案对比，使决策者迅速做出决定，选择最佳设计方案。

机房内的机电工程项目普遍存在管线复杂、管径大、占地面积大等问题。在方案设计中，利用BIM技术建立三维数字模型，并结合项目机柜的使用情况，制定科学的机房设备安装顺序，降低设备安装过程对于其他设备和管线产生的影响。在引入BIM技术之后，使得方案选择流程更加简单快捷，同时为施工方案的完善和优化提供了重要的数据依据。


2.4 模拟仿真

由于数据中心机房的工作性质比较复杂，其内部气流组织受到多种因素的影响，采用不同的机柜结构方案以及空调终端形式，特别是机架功率的不同，使得传统的计算流体力学难以准确地达到设计阶段的要求。
△模拟仿真

基于BIM三维数字模型，借助CFD进行数值仿真，以检验方案的设计合理性，并对空调系统进行优化，可有效降低PUE值。在数据中心项目深化设计过程中，将参数化数字模型用于精密空调、新风排风等系统的设计，并对模型中各装置以及管路的有关参数进行修正，得到相应的计算结果。利用室内空气的混合和室内的冷热交换仿真，得到室内送风效果以及气流组织，从而进一步优化机房的布局。通过调整终端空调系统的设计，使PUE值得到进一步优化；并且利用CFD仿真计算，可直观地显示数据机房空调系统的运行情况，迅速地确定最佳设计方案。


结语：
数据中心项目在功能性、实用性、安全性、节能以及创新性等诸多方面都有较高要求，因此开展数据中心项目深化设计与交付时，必须进行多方面的综合考虑。艾特网能将持续参考和借鉴实际工程交付案例，深入分析BIM技术在数据中心设计中的应用途径与技巧，学习和积累数据中心项目设计和施工的BIM技术应用经验，不断提升数据中心项目建设水平。


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