О BIM говорят все, но детали процесса постижения этой технологии показывает далеко не каждый, ибо подобный опыт неоценим, и получить его не так легко, как может показаться на первый взгляд.

Группа компаний «БЮРО ТЕХНИКИ» работает на рынке уже больше 27 лет. Мы проектируем и монтируем полный комплекс инженерных сетей на различных по функционалу и площади объектах недвижимости по всей России и в некоторых странах Европы.

Будучи профессионалами в этой сфере и понимая особенности каждого этапа работы, мы всегда стремились и продолжаем стремиться к тому, чтобы сократить сроки выполнения работ, сохраняя при этом высокое качество и применяя инновационные инструменты, способные снизить затраты на проектирование и строительство объекта. Традиционые подходы не отвечают этим требованиям времени. Одним из ключевых инструментов, благодаря которому мы смогли уйти от прошлых проблем и выйти на новый уровень, стали BIM-технологии.

К пониманию BIM наша компания шла с 2012 года. Сегодня это наша сильная сторона, и в этом материале речь будет идти об основных проблемах, с которыми мы столкнулись, и с которыми всё ещё могут сталкиваться наши коллегипроектировщики.

 

Ключевые проблемы и их влияние на общий процесс проектирования и монтажа объекта

Рассказ о нашем опыте стоит начать с тех проблем, которые дали импульс нашей компании к необходимости внедрения BIM-технологии в повседневную практику работы.

Перед нами стояли следующие проблемы:

  • отсутствие плана совмещённых сетей, что неминуемо увеличивало сроки проектирования инженерных систем;
  • появление коллизий и «пересечек»;
  • появление дополнительных расходов на закупку материалов;
  • недооценённый процесс проектирования вследствие невозможности демонстрации инженерных систем заказчику до момента монтажа.

Возникшие проблемы привели нас к результатам, с которыми мы смогли:

  • показать заказчику, что инженерные сети — не просто тома спецификаций, а реальные структуры, которые можно увидеть ещё до этапа монтажа;
  • организовать слаженную работу проектного и строительного контуров, что также положительно сказалось и на финансовых показателях монтажного процесса (экономия вследствие первоначально прозрачного процесса проектирования и планирования бюджета на проект до копейки);
  • развитие процесса проектирования не только вглубь, но и вширь — мы стали применять технологии 7D с BIM и научились внедрять элементы концепции «Устойчивое развитие» (Sustainable Development), то есть энергетическое моделирование (BEM) и математическое моделирование температурных и скоростных полей (CFD).

 

BIM в проектировании

Проектирование является для нас основной специализацией, отсюда наше желание осуществлять процесс не просто качественно, а экономически выгодно как для нас самих, так и для нашего заказчика. Рассказываем об эффективности работы на примерах одних из наших первых успешных BIM-проектов. 

Кейс №1: ЖК «Magnifika» (г. Санкт-Петербург)

Используя BIM-подход, за полторы недели мы сформировали строительное задание на проектирование отверстий подвала (площадь 1400 м²). Хотя, на первый взгляд, это помещение нежилое, но комплекс инженерных сетей здесь достаточно насыщенный (рис. 1). Преимущества от BIM: выполнение задачи за достаточно короткий срок с учётом всей сложности проектной задачи и без единой ошибки.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 1

Кейс №2: павильон городского центра энергосбережения на ВДНХ (г. Москва)

Здесь в BIM работали как мы, так и наши партнёры-архитекторы, вследствие чего мы осуществили взаимную интеграцию информационных моделей, сразу увидели все проблемные места и смогли воссоздать для заказчика полную картину его объекта ещё до момента начала монтажных работ (рис. 2). Преимущество от использования технологии BIM таково: слаженная работа проектного отдела и архитекторов с единой информационной моделью, за счёт чего удалось оперативно устранить проблемные точки и завершить работу над проектом в срок.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 2

 

Развитие BIM вширь

Освоив BIM полностью к 2015 году, мы стали внедрять в практику нашей деятельности параллельное применение следующих трёх разных типов моделирования: информационного (BIM), энергетического (BEM) и математического (CFD).

BIM-моделирование совершило революцию в проектировании, предоставив проектировщикам возможность работать с цифровой копией проекта. Однако в «чистом» BIM остаются за кадром энергетические вопросы — модель не отражает информации об энергетических процессах, происходящих внутри здания. BIM позволяет видеть конструкцию здания, но не инженерные процессы.

В сложных проектах инженерные системы зачастую работают не так, как нужно (например, поток воздуха из решётки не доходит до рабочей зоны). Из-за энергетически непродуманных, неэффективных систем затраты на эксплуатацию здания за 20–25 лет достигают 70 % и более всех вложенных в проект средств. Здесь мы синхронизировали BIM и BEM.

BEM (Building Energy Modeling) — моделирование энергопотребления (или «энергетического баланса») здания. BEM позволяет ещё на этапе проектирования определить энергоэффективность здания, то есть сколько энергии оно будет потреблять в процессе эксплуатации.

Технология позволяет выделить наименее эффективные с энергетической точки зрения процессы и оптимизировать их. Это происходит за счёт сравнения базовой модели здания (по нормам 2007 года) и проектируемой (с учётом внедрённых решений, направленных на снижение энергопотребления).

BEM-моделирование является самым современным и точным инженерным инструментом, который позволяет принимать решения по уменьшению сроков и цены реализации строительного проекта и стоимости эксплуатации здания, как это показано на рис. 3 и 4.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 3

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 4

Также BIM не даёт понимания того, будет ли комфортно находиться в здании в процессе эксплуатации. Здесь мы проверяем, «что происходит с воздушной средой», используя CFD-моделирование.

CFD (Computational Fluid Dynamics) — это вычислительная гидродинамика, набор методов для определения процессов теплои массообмена, протекающих в воздушной среде исследуемого объекта.

Погрешность CFD-моделирования составляет менее 5 %. Это единственный на сегодняшний день инструмент, обладающий сравнимой с натурным экспериментом достоверностью и позволяющий качественно рассмотреть проектируемые решения на их эффективность (они показаны в табл. 1).

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 5

CFD позволяет понять, какими будут температура, скорость, влажность и содержание угарного газа (СО) в воздухе, будут ли параметры оптимальны, а также заложить адекватный бюджет на объект, будучи уверенным в том, что эффективность работы инженерных систем проверена и подтверждена математически.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 6

 

Как мы интегрируем технологии и модели между собой?

Готовим BIM-модель для BEMи CFDрасчётов поэтапно:

1. 3D-геометрия здания упрощается и импортируется в BEM/CFD-среду из BIM-программ. В энергомоделировании учитываются только поверхности, влияющие на теплообмен: внешние и внутренние ограждающие конструкции, элементы внутренней тепловой инерции, затеняющие элементы здания и окружения. Для CFD важны компоненты модели, влияющие непосредственно на поток воздуха: конечные устройства, основные конструкции здания.

2. В расчётной программе выполняется задание исходных данных. Для BEM основные данные — это «погодный» файл, параметры систем, схемы и математические модели оборудования. Для Computational Fluid Dynamics — это характеристики воздушного потока, параметры среды и прочие данные. После этого выполняется расчёт.

3. Производится интерпретация результатов расчёта и, при необходимости, обновление модели и повторение цикла.

4. BIM-модель сокращает процесс подготовки модели для BEM/CFD расчётов на 70–90 %.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 7

 

BIM в строительстве

Вторым аспектом нашей деятельности является монтаж инженерных сетей. Здесь наше преимущество состоит в том, что мы на практике проверяем, насколько легко будет монтировать запроектированные в BIM нами же сети.

Стоит отметить, что до монтажа с BIM-моделями можно было выделить следующие проблемы (табл. 2), которые успешно решились посредством применения BIM-технологии.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 8

 

Инструкция к применению BIM, или Главное о преимуществах

Схема, представленная на рис. 7, кратко иллюстрирует пошаговый процесс получения преимуществ от работы с BIM на стройке. BIM не является «волшебным лекарством», но возможность для развития. Хотя преимуществ много, но человек всегда будет впереди и сможет контролировать все BIM-процессы.

Расширение BIM-технологии, или Как сэкономить миллионы рублей на эксплуатации здания. 3/2019. Фото 9

Эффективность данной итоговой формулы «BIM + BEM + CFD» также можно отразить в ряде преимуществ: избежание ошибок 2D-проектирования и сокращение сроков строительства; основа для построения точной BEM-модели; возможность снижения капитальных затрат и определения потенциала к снижению операционных затрат; энергомоделирование (BEM) определяет потенциал к снижению эксплуатационных затрат существующего здания; BEM определяет вклад каждого инженерного решения в итоговую энергоэффективность объекта; CFD-моделирование оптимизирует работу инженерных систем объекта и повышает качество внутреннего воздуха.

Мы проектируем «живые» объекты для комфортной жизни и работы, потому применяем только комплексный подход к проектированию.

Благодаря BIM мы можем увидеть объект изнутри ещё до момента начала его реализации, что, безусловно, даёт нам преимущество.

Применяя данную выведенную интеллектуальную формулу проектирования «BIM + BEM + CFD», мы стремимся оптимизировать все сопутствующие процессы, определить все взаимосвязи, снизить эксплуатационные затраты и заранее гарантировать заказчику, что задуманный им и спроектированный нами объект будет в точности реализован.