Как согревались люди?

Известно, что ещё в каменном веке наши предки использовали первые отопительные приборы в своих пещерах — костры. Место очага тщательно продумывалось и оберегалось. Можно сказать, что тогда и зародились ранние принципиальные решения системы отопления: в крыше над очагом делали отверстия для выхода дыма, а сам очаг обкладывался камнями, чтобы сквозняк не потушил огонь. Эту важную информацию первобытный человек передавал потомкам через наскальную живопись, создавая таким образом наглядные пособия по грамотному обогреву жилища (рис. 1).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 1

В Древнем Египте для отопления использовали бани, а инженеры Древнего Рима создали камин, который дошёл до наших дней. Камин устанавливали в центре помещения и окружали теплоаккумулирующими каменными материалами со всех сторон для избегания перегрева в процессе и резкого охлаждения по окончанию протапливания. Проектировали и вентиляцию помещений, создавая тягу в дымоходе. Предварительные эскизы и подробные зарисовки сооружений выполнялись на папирусе, пергаменте, отбелённых деревянных досках, а также на плоских каменных плитах (рис. 2).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 2

В Средние века в Европе широкое развитие получило печное отопление. Оно лучше обогревало помещения, кроме того, от печей дуло меньше, чем от каминов. Следующим шагом после индивидуального печного отопления стало появление централизованных систем. В 1777 году французский инженер М. Боннеман изобрёл первую водную систему с естественной циркуляцией. Её основные принципы применяются для отопления жилых зданий до сих пор. В то время уже повсеместно было распространено слово «чертёж», которое обозначало схематичное изображение с большим количеством подписей и комментариев. Такие изображения элементов системы отопления использовали в инженерном деле.

Развитие промышленности и широкое применение паровых машин в XIX веке дало массовое распространение водяным и паровым системам отопления. В XX веке насосы стали электрическими, а системы отопления обзавелись принудительной циркуляцией и обеспечивались постоянным перемещением воды по замкнутому контуру.

Параллельно с развитием и совершенствованием инженерной отрасли, начиная с XVII века, шли попытки создания вычислительных механизмов. В середине прошлого столетия произошла настоящая революция, и появились быстродействующие вычислительные машины. Специалисты по отопительным системам стали использовать возможности компьютеров для создания 2D-чертежей, которые отличались высокой точностью и аккуратностью в сравнении с ручными аналогами. С этого момента с большой скоростью стали развиваться инструменты для автоматизации действий инженера в процессе проектирования. Помимо программных продуктов для 2D-моделирования, появились 3D-системы, где основная работа ведётся с объёмным рисунком.

Сегодня при проектировании систем отопления решаются прежде всего задачи снижения тепловых потерь, учёта расхода тепла, использования энергосберегающих технологий и поиска новых источников топлива. Например, в современных многоквартирных жилых домах всё чаще применяется горизонтальная разводка трубопроводов отопления, установка индивидуальных счётчиков тепла и терморегуляторов в каждой квартире, которые позволяют экономить тепловую энергию (рис. 3).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 3

Высокая стоимость устанавливаемого энергоэффективного оборудования, наличие большого количества элементов сетей и трудоёмкие инженерные расчёты делают работу проектировщика сложной, длительной и требующей высокой квалификации. Но САПР XXI века не отстали от технологического прогресса строительной отрасли и предложили принципиально новый подход, удовлетворяющий тенденциям нового времени в концепции сокращения используемых ресурсов, минимизации ошибок, точной оценки времени и стоимости строительства. Наступила эра технологии информационного моделирования.

Русские системы

На всём протяжении развития систем отопления русские инженеры не оставались в стороне от поиска новых способов обогрева, открывая миру новые возможности. В своё время печная техника в России достигла высокого уровня. Прогрессивные конструкции изготовления отопительных печей с вытяжным устройством через дымоход в Европе называли «русскими». Первый в мире прототип калорифера был представлен российским военным инженером Николаем Аммосовым. А чуть позже российский промышленник с немецкими корнями Франц Карлович Сан-Галли создал принципиально новое обогревательное устройство — радиатор водяного отопления. В начале XX века в Российской империи занимались разработками в области панельного отопления, которые впоследствии стали основой лучистого отопления.

Старались не отстаивать в развитии и системы автоматизированного проектирования. После появления вычислительных машин советские IT-специалисты активно работали в направлении создания отечественных программных продуктов для 2Dи 3D-моделирования. Широкую популярность среди инженеров отопительных систем приобрели продукты семейства «Компас-3D» и NanoCAD.

С переходом мирового строительного рынка на технологию информационного моделирования стало ясно, что пришло время двигаться вперед и соответствовать высоким стандартам международного уровня. В конце прошлого года компания Renga Software представила пользователям первую российскую систему для проектирования внутренних инженерных сетей по технологии информационного моделирования Renga MEP.

Первой в программе была реализована возможность проектировать раздел водоснабжения и водоотведения. А уже этим летом, благодаря появившемуся в Renga MEP новому функционалу, профильные специалисты начали создавать информационные модели систем отопления и индивидуальных тепловых пунктов (ИТП).

Умные инструменты Renga MEP в помощь инженеру

Для тех, кто только сейчас знакомится с технологией информационного моделирования, скажем несколько слов об основной идее. Специалисты в ходе рабочего процесса создают в Renga MEP электронную виртуальную копию системы отопления и тепловых сетей ИТП, по которой в дальнейшем будут разрабатываться сметы и вестись строительство. Проектирование становится высокоинтеллектуальным. Все объекты создаваемой модели системы отопления (трубопроводы, отопительные приборы, арматура и т. д.) несут в себе информацию как о геометрических параметрах, так и сведения о расходе, материале, производителе, а также количественные характеристики для дальнейшего расчёта и анализа.

Эти данные используются программой при создании спецификаций и оформления чертежей, значительно сокращая время работы над проектом, а также лежат в основе ключевых возможностей Renga MEP в части проектирования раздела «Отопление и ИТП».

Рассмотрим их в логической последовательности работы инженера:

  • создание и последующая расстановка на 3D-виде параметрического оборудования системы отопления и элементов ИТП любых производителей;
  • автоматическая прокладка трубопроводных трасс и подключение оборудования;
  • получение аксонометрических схем системы отопления;
  • автоматическое формирование спецификаций всех элементов модели;
  • автоматизированное получение чертежей соответствующих разделов, оформленных по ГОСТ 21.602–2016 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации систем отопления, вентиляции и кондиционирования».

В самом начале профильный специалист создаёт номенклатуру изделий, которая будет использоваться в проекте. Большим преимуществом программы является независимость работы проектировщика от «незаполненных» каталогов объектов сетей отопления и индивидуальных тепловых пунктов.

В Renga MEP реализован универсальный инструмент «Стили», позволяющий создавать все необходимые виды параметрического оборудования, арматуры, труб, фитингов. В считанные минуты, путём изменения параметров системного типа, инженер имеет возможность получить требуемый в проекте экземпляр отопительного прибора (после подбора мощности в специальных расчётных программах) и элемента тепловых сетей ИТП любого производителя.

Вместе с тем, в случае необходимости, есть возможность импорта в модель трёхмерных объектов, которые пользователь сможет использовать в создаваемой модели. Для этого предусмотрена интеграция системы с другими программными продуктами и импорт в форматах IFC, C3D, STEP, SAT, IGES и др. (рис. 4).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 4

Созданное с помощью инструмента «Стили» оборудование специалист расставляет на 3D-виде. В Renga MEP существует удобная система объектных и 3D-привязок, которая помогает с лёгкостью располагать отопительные приборы в пространстве архитектурной модели (рис. 5).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 5

Следующим шагом проектировщика будет прокладка трубопроводных трасс и подключение к ним расставленных отопительных приборов. В этом ему будет помогать основной уникальный инструмент Renga MEP «Автоматическая трассировка». Он самостоятельно выполняет построение трубопроводов отопления и тепловых сетей ИТП, а также подключение оборудования в соответствии с правилами, которые задаёт инженер (высота расположения трубопроводной трассы от уровня пола, смещение от стены, материал труб и используемых фитингов).

В специальном режиме, который называется «конструктор систем», пользователь показывает последовательность соединения объектов, а параллельно его действиям в модели строится трубопроводная трасса. На проложенную трассу автоматически назначаются заданные проектировщиком трубы и фитинги, которые вставляются в местах её поворота и ответвлений. При этом максимально минимизируются действия специалиста и сокращается время на принятие решения о пространственной конфигурации элементов сетей, так как в процессе построения программа учитывает объекты архитектурного раздела: стена, фундамент, балка, колонна, оконные и дверные проёмы. В результате в созданной модели наглядно видно расположение всех трубопроводов системы отопления и ИТП, а также их позиционирование относительно друг друга и других внутренних инженерных сетей (например, водоснабжения и водоотведения).

Это помогает избежать ошибок при согласовании и увязывании разделов проектной и рабочей документации между собой (рис. 6, а и б).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 6

При любом изменении в модели автоматически будет перестаиваться как трасса, так и расположенные на ней трубы и фитинги. Таким образом, благодаря ассоциативным связям между объектами, геометрия сети отопления всегда будет корректироваться при смене положения подключённого к ней оборудования. В то же время у проектировщика есть возможность быстрого и гибкого редактирования проложенной программой трассы со всеми её элементами.

После окончания моделирования специалисты приступают к созданию аксонометрических схем системы отопления, которые являются обязательной частью готовой рабочей документации. Предоставленные пользователям инструменты дают возможность автоматизированного формирования требуемых аксонометрических проекций внутренних инженерных сетей в соответствии с ГОСТ 21.602–2016, где соблюдены чертёжные масштабы и все элементы отображены в соответствии с условно-графическими обозначениями (УГО). Получение классической косоугольной фронтальной изометрии сетей отопления с левой системой осей выгодно отличает Renga MEP от других программ. Также есть возможность выполнять схемы в прямоугольной изометрической проекции без искажения по осям X, Y, Z, что допускается по нормам и часто используется на практике (рис. 7).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 7

Когда информационная модель создана и аксонометрические схемы сформированы, инженеры переходят к подсчёту количества используемых в проекте изделий, оборудования и материалов. Для точного вычисления всех элементов системы отопления и тепловых сетей ИТП в Renga MEP существует инструмент «Спецификации». Он автоматически собирает информацию с объектов модели и формирует по ним требуемую проектировщику таблицу по ГОСТ 21.110–95, позволяя забыть про ручной расчёт и заполнение данных. Спецификации ассоциативно связаны с 3D-моделью и пересчитываются при любом её изменении, значительно экономя время пользователя и сводя к нулю возможность ошибки (рис. 8).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 8

Последним этапом работы над проектом системы отопления и разделом ИТП является оформление чертежей. Renga МЕР — это российская BIM-система, которая настроена под выпуск документации по действующим на территории РФ стандартам. Разработанные шаблоны позволяют проектировщику очень быстро и грамотно производить оформление чертёжных листов системы отопления согласно СПДС. Всё, что нужно сделать инженеру, это перейти в режим чертежа и разместить в нём требуемый вид модели. При этом отопительные приборы и трубопроводная арматура автоматически отображаются по ГОСТ, а применение инструментов встроенного чертёжного редактора даёт возможность пользователю добавлять необходимые выноски, марки и размеры (рис. 9).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 9

Стили отображения позволяют настраивать видимость и уровень детализации объектов на чертежах. Высокая детализация трубопроводов и обвязок оборудования может использоваться профильными специалистами при оформлении раздела ИТП (рис. 10).

Эволюция проектирования системы отопления: от наскальных рисунков к BIM-моделям. 2/2020. Фото 10

Приручаем BIM: как сохранить скорость и улучшить качество проекта?

Когда-то древний человек приручил для своего блага огонь, что позволило ему перейти на новый уровень жизни. Как от костров перешли к современным системам отопления, так в скором времени от классического 2D-черчения перейдут к проектированию систем жизнеобеспечения по технологии информационного моделирования. Поэтому каждому инженеру нужно следить за развитием BIM и пробовать новые инструменты в работе.

На строительном рынке существует мнение, что внедрение BIM — это сложный процесс, который требует длительной переподготовки специалистов и больших изменений в структуре организации.

В основном это убеждение сформировалось из-за подхода, лежащего в основе зарубежных BIM-систем. Но Renga MEP предлагает принципиально новые решения, которые приятно удивляют пользователей. Прежде всего это быстрота освоения программы: полноценно работать в системе инженер может всего после нескольких дней обучения. Простой и лаконичный контекстно-ориентированный интерфейс помогает эффективно, без траты большого количества времени на подготовку проектировать сети отопления. Скорость работы специалиста значительно увеличивается благодаря минимальному количеству панелей инструментов, интуитивно понятной навигации по модели и высокой производительности Renga MEP. При этом минимизируются ошибки, возникающие в ходе стандартного 2D-проектирования.

Уже сегодня инженеры по внутренним сетям должны начинать изучать технологию информационного моделирования, ведь это даст им возможность перейти на принципиально новый уровень проектирования. Попробуйте и оцените российскую BIM-систему на практике.

Используйте Renga МЕР в ваших инженерных проектах!