自20世纪末以来，伴随着我国城镇化进程加速，建筑业规模出现爆发式增长。近年来，大型建筑数量和规模不断攀升，覆盖民用、公建等，建造工期要求更紧、投入更大、安全风险更高。根据“创新、协调、绿色”等新发展理念要求，大力推进以“工厂化制造、装配化施工”为主要特征的预制装配式建筑发展，已成为我国建筑业的主流新技术研发方向。

　　1 机电设备机房预制装配技术

　　机电安装作为建筑的“器官”和“血脉”，为建筑的稳定运行和提供适宜的人居环境提供有力保障。与结构施工现浇式技术不同，机电工程设备机房作为建筑“心脏”，其装配化建造是新形势下转型升级发展的必然趋势。经过6年的技术探索，中建三局安装工程有限公司建立BIM中心、数字化加工中心等基础配套研究机构，研究内容包括数字化设计、工厂化预制、物流化配送、装配化施工的全系列设备机房预制装配建造技术，掌握整体式和离散式2个方向的预制装配关键技术，并从技术难度、工期、经济、质量、安全等多维度综合考虑，匹配最优方案，已在多个大型工程推广。

　　2 整体式预制装配技术

　　整体式预制装配技术是指由多专业、多构件组成的立体模块单元现场安装的施工技术。如整体式泵组模块、集成空调水系统、给排水系统、电气系统、钢结构支撑、隔振系统等。整体式泵组模块同时还包含多个构件，如水泵设备、阀门附件、管道管件、隔震块、弹簧垫木等(见图1)。

　　图1 整体式泵组模块设计  

　　整体式预制装配技术特点为:设备集成度高、各专业交叉施工少、整体单元运行效率高。通过对整体单元优化，减少部分过度设计，采用多功能管件、阀件，极大节省预制单元几何尺寸、机房面积和工程造价。各专业协调的接口管理是施工的一大难点，设备机房涉及专业多、管线密集、建筑结构复杂，利用BIM技术可提前进行空间位置结构模拟和安装工艺工序模拟，将机电管线经过合理分割，在工厂加工好集成多专业整体单元，减少各专业接口管理和构件连接关系，传统的每个构件都有进、出2个逻辑关系和6个自由度关系，整个系统构件庞杂导致现场施工效率慢，而整体式预制装配技术化繁为简，将多个构件合为一体，减少构件连接逻辑关系和空间自由度，提高各专业施工效率和质量。整体式预制装配技术的运行效率高，传统的由各专业分散管理变为整体式产品交付，各专业匹配兼容性更高，整体式单元还便于增加自动化控制功能，提高运行效率。现场施工安全隐患多，质量难以得到保障，整体式预制装配在现场质量安全管理方面也有很大优势。

　　整体式预制装配系统起源于石油化工和市政行业，调气站和加压站一般都采用该形式。在民用建筑领域中，无负压供水及补水定压设备，板式换热系统也均采用整体式预制装配技术，在地铁站房内整体式预制装配技术应用广泛。根据目前的加工、运输、装配条件，整体式预制装配机房适合质量≤8t单元模块(建议宽度≤2.4m，高度≤3.4m)。使用立式水泵比端吸泵节约平面尺寸23%，比双吸泵节约平面尺寸31%。对于管道直径>630mm模块吊装，运输、安装成本显著提升。

　　3 离散式预制装配技术

　　离散式装配机房，在形式上与整体式有明显不同，设备与管道分开预制，以管段、型钢段式的散件为主要单元，设备可提前安装。水泵出入口管道分段预制如图2所示。

　　通过调研、归纳，设计离散式设备机房单元化、模数化、标准化建模规则，搭建三维数据模型;建立预制单元信息模型组合自适应规则;通过排列组合算法，计算设备管线模块最优化分组分段方案及编码规则，开发精细化管线设备零部件加工图纸的输出功能模块。在设计阶段，除考虑物理空间和几何尺寸上的分割，同时要复核系统参数，包括水泵扬程及流量、风机风压及风量、冷热负荷、电气负荷、灯光照度、管线截面尺寸、支架受力等。机电管线装配模块如图3所示。深化设计时，应遵循以下原则。

　　图2 水泵出入口管道分段预制  

　　图3 机电管线装配模块  

　　1)当设计未明确提出设备机房内管道连接方式时，在满足相关技术要求的前提下，设备机房内的机电管道连接方式宜选用沟槽连接或法兰连接。

　　2)管段预制单元设计应充分考虑管道所在系统、管路附件、安装方式、几何尺寸等，带管路附件的管段，长度宜≤3m。

　　3)无缝焊管和螺旋焊管宜选用长半径弯头;选用成品顺水三通;主干管路末端宜选用可拆卸的管堵或盲板进行封堵。

　　4)设备进、出水口处宜采用变径软接替代变径和软接，可有效减少管件、增加空间、降低立管阀部件检修高度。

　　5)设备进、出水口宜采用直角弯头过滤器替代Y形过滤器和弯头，可有效减少管件、方便过滤器检修。

　　6)预制管段单元的对接接口应与其对接模块接口的连接形式、管道管径保持一致;如采用法兰连接时，法兰螺栓孔位置应对应。

　　离散式预制机房，适用于工期偏紧、结构施工较快、设备招采顺利的项目，可在结构完成后直接安装冷水机组、水泵、分集水器等主要设备，同时开展离散式机房设计与加工，待设备安装完成后即可安装预制单元，整体投入的运输、吊装、加工费用较少，现场设备安装费用较高;安全性较高，避免大型模块的吊装运输，规避危险源。

　　4 机房装配式技术选择原则

　　机电装配技术是建筑机电行业的发展趋势，整体式和离散式代表2条不同发展方向，2种模式殊途同归，共同目标是降本增效、缩短工期、提升项目安全和质量管理的把控能力。研究人员将泵组模块、分集水器模块、冷水机组接管管段、其他各类管段统一考虑，以模块质量为主要指标，从综合成本、工艺难度、加工周期、安全性方面对比，如图4所示。

　　图4 指标分析折线  

　　通过分析，整体式与离散式模块在技术参数上，有以下特点。

　　1)模块重<10t时，离散式不经济;>10t时，整体式成本增加较明显。

　　2)模块重<9t时，工艺难度差距不明显;>9t时，整体式工艺难度增大。

　　3)模块重<8t时，加工周期无明显差别;>8t时，整体式加工周期增加约2d。

　　4)模块重<8t时，安全风险差距不明显;>8t时，整体式运输、吊装安全风险较大，不宜采用。

　　分析可知，模块重<8t时，整体式在加工效率、成本上有明显优势;宜采用整体式模块，凸显集约化建造优势;>8t时，离散式在成本、安全性上，有明显优势，宜采用离散式模块，确保综合效益最大值。

　　5 工程实例应用

　　西安国际医学中心项目动力中心制冷站位于10号楼地下2层，面积约3 800m²，层高7.00m。制冷机房采用预制装配技术(见图5)，共14个泵组模块和管段预制件在公司加工中心预制组装，运至现场与现场管道碰口连接。采用自动焊、自动除锈机、相贯线等自动化机械，实现标准化设计、数字化加工、批量化生产。卧室端吸泵组模块用于舒适性空调冷冻二次泵组(见图6)，共16台，2台1组，共8组。采用整体式设计，垂直布置，2台一体落地支架，单杆支撑;中间预留桥架布置空间，设置临时支撑，阀门间短管为标准件，批量生产。

　　国际医学中心动力中心卧室双吸泵组模块用于舒适性空调(见图7)，冷冻一次水泵6台3组，冷却水泵6台3组。采用离散式设计，斜角度布置，避免成排管道交错，节省空间，落地支架，单杆支撑，中间预留桥架布置空间，设置临时支撑形式。

　　图5 机房效果  

　　图6 整体式卧室端吸泵组模块预制 

　　图7 离散式卧室双吸泵组模块预制  

　　西安国际医学中心项目采用整体式+离散式的DPTA机房，缩短工期60%，降低成本25%，有效规避60%高空作业量;调试一次成功，满足项目设计及使用要求。

　　6 结语

　　目前设备机房预制装配施工技术主要包含2种施工方法:采用整体模块化预制法，将支撑体系、设备、管道、附件在加工厂装配成整体式模块，运输至现场装配;采用离散式预制法，设备与管道分开预制，管道可提前安装不受设备进场时间影响。

　　大部分民用建筑项目均设置有设备机房，整体式+离散式预制装配技术经过实践应用证明，具有安全性和科学性，大大提高安装效率，符合当今节能、节材、高效环保的要求。