一种基于BIM应用的喷淋系统设计方法与流程

本发明涉及喷淋系统领域，具体涉及一种基于bim应用的喷淋系统设计方法，尤其涉及一种准确高效的自动水力计算及模拟喷头工作实时工况的方法。

背景技术：

bim(buildinginformationmodeling)即建筑信息模型，在收集建筑工程项目的各项相关信息数据的基础上，建立起三维建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性这八大特点。在我国，bim概念于21世纪进入建筑市场并发展至今，越来越多工程技术人员开始掌握并能熟练使用bim技术进行设计。

作为当今世界上公认的最为有效的自救灭火措施，喷淋系统被广泛应用。它具有自动灭火和自动报警的功能，平时处于准工作状态，一旦保护区域内发生火灾，火灾发生区域的喷淋系统会发生动作，喷洒水雾或水滴，来延缓火势和扑灭火灾。自喷系统按照喷头类型的不同，可分为采用闭式喷头的闭式系统和采用开式喷头的开式系统。闭式系统中又分为湿式系统、干式系统、预作用系统及重复启闭预作用系统等，湿式系统应用最为广泛。喷淋系统的设计与人民群众的生命财产安全息息相关，是建筑给排水设计过程中的一个极为重要的环节，不论是在公共建筑还是民用建筑中，喷淋系统的应用都十分广泛。在当前我国建筑行业不断发展的情况下，人们对建筑的结构和功能的要求日益复杂。怎样才能在满足各项设计规范的前提下，减少喷头个数，充分达到保护效果；如何合理设置消防水池和水泵房的位置；如何选择出高效经济的水泵，以满足绿色节能的要求等等，这些在现阶段建筑给排水设计中出现的问题，都对给排水设计人员提出了更高的要求，需要其不断探索，认真总结分析，根据工程实际情况做出最优选择。

技术实现要素：

本申请提供一种基于bim应用的喷淋系统设计方法，其能实现直接设计出满足要求的完整喷淋系统。

为实现上述技术目的，本申请采取的技术方案为，一种基于bim应用的喷淋系统设计方法，包括如下步骤：

1)依据方案和建筑确定防火等级和密度，并进行初步平面设计；

2)待步骤1)后，建立喷淋系统所需信息数据库，数据库信息包括喷头的族信息、管道的族信息、管件的族信息与阀门附件的族信息；

3)待步骤2)后，完成喷淋系统的专业管线综合设计，专业管线包括生活给水系统、生活排水系统、雨水系统、热水系统及消火栓系统；

4)待步骤3)完成后，进行喷淋支管的三维初步设计布置，具体包括：a、在如下两种情况下增设喷头，一、管线避让与风管位置；二、障碍物宽度大于规范规定，在障碍物下方增设喷头；b、对新增加的喷头定义增设喷头，并设置阀门附件；

5)待步骤4)后，对喷淋系统进行自动水力计算，自动水力计算包括系统的设计流量计算、管道的水力计算以及减压设施水头损失的计算；

6)待步骤5)后，进行喷淋系统设计的赋值选型；

7)待步骤6)后，对喷淋系统进行水力计算校核；

8)待步骤7)后，模拟工况，进行安装模拟演示，包括：通过信息检索，筛选出所有喷头位置和建筑隔间墙量位置，通过赋值确定空间喷头间距范围，与墙、梁、风管、及各种障碍物和净空距离要求，赋值喷头特性曲线和喷淋覆盖面积，筛选出不符合要求管件并进行修改；

9)待步骤8)后，生成所需数据库，并进行校核。

优选地，喷头的族库信息应包括：喷头种类、k值、响应温度与保护范围曲线。

优选地，管道的族信息包括：管道类型，连接方式，相关擦阻系数与管道内外径。

优选地，管件的族信息包括：管件类型，摩阻系数与安装余量。

优选地，阀门附件的族信息包括：湿式报警阀组、减压孔板、水流指示器、附件所具备摩阻系数与电信号的传递。

优选地，自动水利计算包括：设置筛选计算条件，由假定最不利点喷头设置所需压力参数，模型依据相关建筑模型信息与赋值，以最不利点附近着火面积160平方米，自行反算着火面积内所有喷头点假定压力，根据赋值自行计算所需管径和减压孔板尺寸，反算算出所需加压设备压力和扬程，由内置族库匹配推荐泵的选型和泵组方案，自动出计算说明书。

优选地，所述步骤8)中的校核包括如下步骤：a、校核流程通过空间中选取喷头，与类型墙柱对每一个喷头赋予坐标(x，y，z)；

b、用不间断线框选防火分区范围，其中对于喷头1(x1、y1、z1)与防火分区内除增设喷头外的相邻喷头间距为喷头a(xa、ya、za)；

其中，当d大于等于该建筑危险等级所规定的喷头间最小间距，且小于等于该建筑危险等级所规定的喷头间最大间距，则进行下一步，否则校核不通过，高亮反馈小于最小间距管段；

c、根据布水曲线，喷头与地面的距离h，所对应的覆盖面积是否存在死角，是否存在障碍物遮挡，当不存在死角切喷水强度满足时通过校核。

有益效果

1、相比于传统cad绘图设计中设计人员一般采用excel表格进行复杂的参数计算，附件数量需要设计人员自己数，麻烦且极易出错，本申请能对喷淋系统的设计进行自动的水力计算，计算操作简单快速，能准确的得出系统的设计流量，管道的水力计算以及减压设施水头损失等的计算结果，减轻设计人员的工作量，更改参数灵活，提高工作效率。

2、本发明采用基于bim应用的喷淋系统设计及校核的方法，可以模拟发生火灾，喷头开始工作的实时工况。避免出现在传统cad绘图设计中根据经验方法选择管径、喷头后，在复杂的实际工程情况中，存在诸多不合理之处。尤其是喷淋系统中水泵的选择，很多设计人员为了防止自己选择的消防水泵扬程达不到要求，从而选择扬程很大的水泵，造成浪费，不符合绿色节能的要求。而采用基于bim应用的喷淋系统设计及校核的方法，可以实时模拟喷淋系统工作工况，确定选择合适扬程的水泵，使设计的准确性更高。

3、传统cad绘图设计，本发明采用基于bim应用的喷淋系统设计及校核的方法，能直观的看到各管线、管件、管路中附件等的布置情况，能直观的辨别管道碰撞、遮拦等问题，无需分开绘制平面图和剖面图，并且不会出现平面图和剖面图不相对应。

4、本发明采用基于bim应用的喷淋系统设计及校核的方法，能优化管路设计。在满足其他管路的基本要求的同时，设计人员还可以在此基础上进行深化设计，充分利用空间位置，使得建筑空间最大化。

综上，本申请通过bim应用解决了基于传统绘图设计中无法进行自动水力计算及模拟喷头工作实时工况的问题，解决平面图无法确定立管，和管线综合后管道的实际工作状态和水利条件的变化，精确设备选型控制余量。

附图说明

图1本申请设计方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的建筑给排水工程设计大多是采用cad软件进行图纸的设计，而cad是以二维的思维模式下的三维技术设计而成，且必须对整个施工项目进行分解。而bim软件系统则是以三维思维模式，对给排水工程中的设计方案和计划等同时进行设计和制定。采用传统cad绘图的喷淋系统设计是将喷淋主管、支管和喷头等绘制出来，并在旁边标出相应的管径及喷头类型。利用bim技术进行喷淋系统的三维设计则是要将喷淋的管道类型、管径、喷头、标高等信息三维表达出来。在喷淋系统的bim模型中，包含的构件种类及数量都较多，能够准确清晰的反应实际工程情况。同时，管径规格的变化也是多种多样，在绘制喷淋时需要反复设置管径，操作虽然繁琐，但是却能直观的反映设计意图。除此之外，利用bim技术对喷淋系统进行设计及校核，还能提前发现喷淋与装修、风口、管道等构件的碰撞，及时调整设计方案，避免返工及浪费。

传统的cad绘图设计方法大多是依据设计人员的经验进行设计，对工程中的实际情况无法直观可视，同时没有对喷淋系统的设计进行准确的水力计算与校核，和进行安装模拟演示。所以采用基于bim应用的喷淋系统设计及校核的方法可以有效克服这些缺陷，能提高生产效率、节约成本和缩短工期，为设计人员提供了新的思路和方法，具有一定的实践价值和现实意义，在进行深入推广之后，大规模的成果将会逐渐地显现出来，并且还会随项目周期的不断增加以及复杂度的不断提升，慢慢地将其优势体现出来。在建筑给排水设计中，科学合理的运用bim技术，能发挥积极的作用。

为了更好的实现bim在喷淋系统中的应用，本文提出一种基于bim应用的喷淋系统设计方法，如图1所示，包括如下步骤：

1)依据方案和建筑确定防火等级和密度进行初步平面设计，设计依据为《gb50084-2017自动喷水灭火系统设计规范》；

2)待步骤1)后，建立喷淋系统所需信息数据库；信息数据库包括：喷头、管道、管件、阀门附件。为保证信息数据库的完整性，喷头的族库信息应包括喷头种类、k值、响应温度，保护范围曲线等相关可提取数据信息；管道的族库信息应包括管道类型，连接方式，相关擦阻系数，管道内外径等可提取数据信息；管件的族库信息应包括管件类型，摩阻系数，安装余量；阀门附件的族库信息应包括湿式报警阀组、减压孔板、水流指示器等、附件所具备相关摩阻系数，电信号的传递。

3)待步骤2)后，完成其他专业管线综合设计；其他专业管线综合设计一般包括：生活给水系统、生活排水系统、雨水系统、热水系统及消火栓系统。完成好其他专业管线的综合设计后，再对喷淋系统进行设计，可以使设计流程清晰直观。

4)待步骤3)完成后，进行喷淋支管的三维初步设计布置；喷淋支管的三维设计包括管线避让和风管位置增加喷头等，新增加的喷头定义为增设喷头，在相关位置设置相关阀门附件

5)待步骤4)后，对喷淋系统进行自动水力计算，自动水力计算包括系统的设计流量计算、管道的水力计算以及减压设施水头损失的计算。具体包括：自动水力计算需要设置筛选计算条件，由假定最不利点喷头设置所需压力参数，模型依据相关建筑模型信息与赋值，以最不利点附近着火面积160平方米，自行反算着火面积内所有喷头点假定压力，根据赋值自行计算所需管径和减压孔板尺寸。反算算出所需加压设备流量和扬程。需要确定加压设备和相关组件，将参数置入信息模型，由内置族库匹配推荐泵的选型和泵组方案，自动出计算说明书。

6)待步骤5)后，进行喷淋系统设计的赋值选型；

7)待步骤6)后，对喷淋系统进行水力计算校核；

8)待步骤7)后，模拟工况，进行安装模拟演示；通过信息检索，筛选出所有喷头位置和建筑隔间墙量位置，通过赋值确定空间喷头间距范围，与墙、梁、风管、及各种障碍物和净空距离要求，赋值喷头特性曲线和喷淋覆盖面积，筛选出不符合要求管件进行修改。

9)待步骤8)后，生成所需数据库，配合其他专业以备校核。就矩形和正方形布置喷头校核过程：定义喷头类型，由厂家提供k值、布水曲线和响应时间和相关技术性能和指标。通过dynamo可视化编程软件。校核流程通过空间中选取喷头，与类型墙柱对每一个喷头赋予坐标(x，y，z)。用不间断线框选防火分区范围。其中对于喷头1(非增设喷头)(x1、y1、z1)与防火分区内除增设喷头外的相邻喷头间距为喷头a(xa、ya、za)，a指第a个喷头。

其中，当d大于等于该建筑危险等级所规定的喷头间最小间距(如间距不应小于2.4m)且小于等于该建筑危险等级所规定的喷头间最大间距。则进行下一步，否则高亮反馈小于最小间距管段，校核不通过。对于任意喷头(x，y，z)与防火分区内坐标定义的墙柱等障碍物之间间距符合规范规定。当障碍物宽度大于规范规定(大于0.6m)其下方应增设喷头。根据布水曲线，喷头与地面的距离h，所对应的覆盖面积是否存在死角，是否存在障碍物遮挡。当不存在死角切喷水强度满足时通过校核。

通过bim技术形成一个三维的时间刻度，并能以此制定出四维的安装进度工作表。

在建筑信息模型中框选模拟着火范围，喷淋系统模拟工作状态，洒水喷头的相关工况点可以提取，输出模拟工况各点水利状态，以供检验校核。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。