Опыт применения программы MagiCAD для проектирования климатических систем

Роман Моисеев, Оксана Пешкова, Владимир Капранов

Начало использования

Проектирование системы холодоснабжения

Проектирование системы вентиляции

Подготовка проектной документации

Заключение

Компания «СИТЭС-Кондиционер» более 12 лет работает в сфере проектирования, поставки и монтажа климатического оборудования, занимая лидирующие позиции на рынке. За эти годы компания внедрила более 3 тыс. проектов общественного, коммерческого, бытового и специального назначения. География ее деятельности обширна — все регионы России, страны ближнего и дальнего зарубежья. Составляющих успеха компании очень много, и наша задача — не упустить ни одной, поэтому мы находимся в постоянном поиске и движении. В данной статье мы расскажем о завершении одного из этапов комплексной программы развития нашей фирмы — автоматизации проектирования инженерных систем.

Начало использования

Какова традиционная и хорошо знакомая всем технология проектирования? Сначала на компьютере готовится весь пакет проектной документации, причем компьютер используется лишь как инструмент для подготовки чертежей в системе AutoCAD и форм спецификаций в Excel и Word. В этом случае все трудоемкие расчеты, например гидравлический или аэродинамический, выполняются по старинке, на бумаге. Таким образом, часть проектных данных записывается на бумаге, часть сохраняется в файлах на компьютере, а часть переносится на чертеж. При этом весь объем информации, который в любом проекте растет очень быстро, скапливается в толстенных папках, во множестве файлов, и подчас очень трудно бывает вспомнить и найти нужный расчет или параметр системы. Естественно, при таком стиле работы ошибки неизбежны. Случались они и у нас, поэтому было решено автоматизировать процесс разработки проекта с целью повышения скорости и точности его исполнения. При этом было важно, чтобы освоение программы было простым для проектировщиков.

С этой целью в мае 2003 года был приобретен программный пакет MagiCAD для автоматизированного проектирования систем вентиляции, отопления, теплоснабжения, водопровода и канализации. Этот пакет — плод многолетней работы финских программистов. Широко известный в Скандинавии, он оказался подходящим и удобным для нас.

Программа MagiCAD разработана как приложение к AutoCAD, поэтому все навыки работы AutoCAD нам очень пригодились — пришлось только добавить на рабочий стол дополнительные команды и инструменты. Существенным образом изменился стиль проектирования. Теперь технология проектирования следующая:

• выполняются по СНиП и ГОСТ в EXCEL и сводятся в таблицу предварительный расчет тепловыделений/теплопотерь и расчет необходимых расходов воздуха;

• строится трехмерная модель системы кондиционирования/отопления или вентиляции. Она представляет собой точное изображение всех элементов систем, таких как клапаны, вентили, вентиляционные решетки и другие комплектующие. В модели можно точно скомпоновать сложные узлы регулирования, учитывая хитросплетения труб, воздуховодов в сочетании с архитектурой. Модель точно описывает трассы труб и воздуховодов, с учетом всех ответвлений и поворотов;

• выполняется расчет системы;

• производится подготовка проектной документации.

Все расчеты выполняются прямо в чертеже, и все результаты расчетов сохраняются там же. Чертежи систем выполняются на основе модели, причем достаточно расставить обозначения и наименования по ГОСТ. Разрезы систем и фрагменты планов выполняются при помощи одной команды и постоянно сохраняют связь с моделью; при изменениях в ней разрезы и обозначения меняются автоматически. По завершении оформления чертежей создается список комплектующих и оборудования — также при помощи одной команды, при этом исключается ошибка в подсчетах, а это очень важно, особенно для больших проектов. После передачи списка комплектующих в Word (подробнее о нем см. в разделе «Подготовка проектной документации») получаем спецификацию, затем можно отправлять весь пакет документации на печать и передавать заказчику.

Кому-то может показаться, что вышеописанный процесс проектирования не проще традиционного. Но не спешите с выводами! На примере проектов двух реальных объектов, подготовленных с помощью MagiCad, мы покажем преимущества использования данного программного продукта.

Проектирование системы холодоснабжения

Первый проект представляет собой систему холодоснабжения четырехэтажного офисного здания. На его примере мы расскажем, как производится проектирование в MagiCAD.

Для начала опишем суть задачи. Требуется разработать проект для холодоснабжения офисного здания. Планировки офисных зон здания приведены примерные, причем они изменятся при появлении первых арендаторов. Помимо офисных зон необходимо охлаждать воздух в центральных кондиционерах здания.

Система охлаждения состоит из двух контуров. Первый (наружного размещения) заполнен этиленгликолевой смесью и передает холод от двух установленных на кровле чиллеров с воздушным охлаждением к пластинчатому теплообменнику. В теплообменнике происходит теплообмен со вторым контуром (водяным), который передает холод к фанкойлам и теплообменникам центральных кондиционеров.

В первую очередь были произведены расчеты тепловыделений в помещениях и подобраны фанкойлы.

Далее начинается создание трехмерной модели. Основные элементы ее уже содержатся в базах данных компонентов MagiCAD. В ней по типам сгруппированы: радиаторы отопления, вентиляционные решетки, вентили, клапаны и т.п. При этом в базу данных занесены основные характеристики элементов: размеры, марка, гидравлическое сопротивление и геометрическая модель.

Для начала просто выбираем необходимый фанкойл из базы данных, располагаем его в нужном месте и указываем его холодопроизводительность. Так мы поступаем со всеми рассчитанными фанкойлами.

Далее соединяем фанкойлы друг с другом трубопроводами (пока произвольного диаметра) и выводим два открытых конца трубопровода в точку подсоединения их к стояку. В программе можно выбрать тип трубопровода (стальной, медный, пластиковый и т.д.), причем вы можете быть уверены, что диаметры и внешние размеры труб соответствуют стандартным размерам. Черчение трубопроводов доставит удовольствие любому проектировщику, поскольку достаточно указать точки поворотов или разветвлений на чертеже, а программа сама построит трубопроводы, отводы и тройники, используя их реальные размеры.

Следующий этап — расстановка арматуры. Необходимые комплектующие выбираем из базы данных и устанавливаем на трубопроводы в нужных местах. При этом большая часть арматуры имеет вполне реальный внешний облик и размеры, что позволяет установить ее с учетом выступающих ручек, фланцев и т.п.

В результате мы получили модель с необходимой арматурой, фанкойлами, трассировкой трубопроводов. Теперь осталось только рассчитать диаметры трубопроводов и расходы воды через них. Делается это в MagiCAD довольно просто: выбираем систему трубопроводов и запускаем вычисление, после чего программа автоматически, по заданной нами ранее холодопроизводительности фанкойла, определит через него расход холодоносителя, подберет диаметры трубопроводов, рассчитает сопротивление системы и объем холодоносителя в трубах. Таким образом был сделан чертеж первого этажа здания (рис. 1).

В результате самые трудоемкие и сложные операции по гидравлическому расчету и подбору диаметров труб программа выполнила за нас в считанные секунды. А мы получили очень удобный инструмент — чтобы узнать сопротивление или расход на определенном участке сети трубопроводов, нужно лишь указать на него в чертеже курсором, после чего будет получена полная и подробная информация о нем.

Таким же образом были разработаны остальные этажи и произведены их расчеты. Осталось объединить все начерченные части системы стояками и подвести их в помещение насосной станции.

Для удобства работы все этажи были начерчены и сохранены в отдельных файлах AutoCAD, но это не стало препятствием для работы, поскольку система запоминает все входящие в проект файлы чертежей. Вычертив на одном из этажей стояк системы, при помощи всего одной команды мы переводим его на другой этаж, причем он попадет в необходимую точку на этаже. После того как трубопроводы полностью начерчены, можно произвести окончательный расчет системы. В результате мы получим следующие данные: сопротивление всей системы (с учетом стояков), объем системы, расход хладоносителя на все здание. По этим данным можно начинать строить насосную станцию (рис. 2) — это довольно трудоемкая и ответственная часть работы.

Модель насосной станции, показанная на рис. 2, также была создана в системе MagiCAD. На этом примере отчетливо видно преимущество наличия действительных размеров арматуры, что позволяет точно скомпоновать узлы, учитывая, например, удобство обслуживания и монтажа.

Расчеты, произведенные в системе, дали объем трубопроводов, добавив к нему объем фанкойлов и теплообменника. Можно легко подобрать расширительные и, если нужно, аккумуляторные баки. Для регулирования расходов холодоносителя по веткам предусмотрена установка балансировочных вентилей, которые также есть в базе данных программы. После установки необходимой арматуры производим пересчет всей системы для определения производительности насоса и точно подбираем необходимый насос по каталогам фирм-производителей. В завершение расчетной части проекта производим балансировку системы. Надо отметить, что программа балансирует систему при помощи балансировочных клапанов, установленных проектировщиком в трехмерной модели. При этом производится расчет сопротивлений и в зависимости от него подбирается установка клапана. Эта информация чрезвычайно важна для монтажных организаций, поскольку позволяет сократить время наладки смонтированной системы.

На этом расчетная работа завершена, и можно приступать к оформлению чертежей. Справиться с этой задачей также поможет MagiCAD, которая предоставляет несколько удобных команд.

Вся информация о компонентах разработанной системы хранится в чертеже, а следовательно, расстановка размеров и наименований оборудования должна происходить автоматически. Вы вызываете команду и указываете нужный элемент чертежа, а MagiCAD сама формирует выноску с информацией о марке, диаметре, расходе и других свойствах. Для оформления достаточно указать маркером нужные элементы чертежа и найти место для выноски — очень быстро и удобно. Пример такой работы показан на рис. 3.

Далее при помощи MagiCAD создаем разрезы сложных узлов — для этого нужно воспользоваться только одной командой. Выделяем область чертежа, которую необходимо разрезать, а программа автоматически строит разрез. Он представляет собой фрагмент чертежа, который, как и основной, содержит информацию об элементах, поэтому его оформление происходит аналогично основному чертежу. Проставив необходимые выноски и размеры на разрезе, получаем чертеж, изображенный на рис. 4.

В результате получаем документ, содержащий исчерпывающую информацию для монтажа системы.

Необходимо отметить, что проставленные размеры обладают очень интересными свойствами. Например, чертеж оформлен, но возникла необходимость внести ряд изменений. Это значит, что некоторые элементы будут изменены или удалены. В этом случае вместе с элементом автоматически поменяются и выноски с размерами. Затем при помощи одной команды можно автоматически изменить разрезы, у которых также автоматом изменятся выноски, после чего можно печатать измененные чертежи. Очень удобное свойство, которое впоследствии поможет избежать неточностей или ошибок.

Важным элементом проектной документации является аксонометрическая схема системы. Ее построение в привычном виде в программе не предусмотрено, но мы заменили аксонометрическую схему изометрией, которую очень просто сделать в MagiCAD. Этот шаг вполне логичен, поскольку мы уже создали трехмерную модель системы и логичнее было бы использовать ее для схемы. Именно так, по всей видимости, и рассуждали разработчики программы, когда добавили в нее функции для составления схем. Для этого достаточно скопировать трехмерную модель в отдельный файл, затем развернуть ее средствами AutoCAD на 45° в двух плоскостях, после чего включить представление труб и воздуховодов в одну линию, а арматуры — обозначениями по ГОСТ. Далее оформляем чертеж как обычно, применяя автоматические выноски MagiCAD. Пример оформленной изометрической схемы приведен на рис. 5.

Проектирование системы вентиляции

Проектирование вентиляции в MagiCAD не очень отличается от проектирования систем тепло- и холодоснабжения. Но и в этом случае программа предоставляет функции, облегчающие труд проектировщика. В частности, нам очень пригодились эти функции программы при проектировании системы вентиляции торговых залов одного из крупнейших торговых центров столицы.

Сложность поставленной задачи заключалась в том, что сроки выполнения работ были предельно сжатыми, а системы вентиляции необходимо было вписать на места существующих систем, минимально занимая торговое пространство. Помимо этого существовали архитектурные ограничения, связанные с большой площадью помещений и невысоким уровнем потолка, диктовавшим высоту воздуховода не более 250 мм.

На первом этапе заказчик поставил задачу совместить изысканный дизайн с современными системами воздухораспределения. Для этого было сделано несколько вариантов исполнения системы на этаже, а также была сразу рассчитана ориентировочная стоимость материалов и комплектующих по вариантам систем. На рис. 6 и 7 представлены варианты, переданные заказчику на рассмотрение (показана лишь половина плана этажа).

На этом этапе мы оценили удобство MagiCAD, позволившей оперативно вычертить планы и рассчитать стоимость варианта для заказчика. Расчет стоимости был произведен предельно точно.

Что позволило быстро и точно выполнить чертежи? Всего несколько полезных свойств MagiCAD.

Проектирование воздуховодов мы начали, как и в предыдущем случае, с создания трехмерной модели. Начало ее создания — расстановка диффузоров и вентиляционных решеток из базы данных программы по местам. Здесь возникла первая трудность: в базе данных отсутствовали щелевые диффузоры, которые были необходимы заказчику. Однако программа MagiCAD позволила с легкостью справиться с этой проблемой благодаря реализованной в ней системе моделирования новых компонентов базы данных. С ее помощью были созданы недостающие диффузоры. Эта работа не заняла много времени, поскольку система моделирования хорошо продумана и отработана за многие годы доводки программы.

Затем перед нами встала следующая задача: как заставить систему делать воздуховоды не более 250 мм высотой. Она также была решена быстро и элегантно. В программе предусмотрено разбиение воздуховодов на классы — гибкие, прямоугольные, круглые и т.д. Программа при расчете воздуховодов выбирает подходящие размеры сечений из линейки выбранного класса, поэтому был создан новый класс — с высотой не более 250 мм, что сразу исключило ошибки при проектировании.

Далее работа была продолжена по описанной ранее технологии. Диффузоры были расставлены по местам, затем соединены воздуховодами и сведены к близлежащим стоякам. Потом были произведены расчеты и скорректированы сечения воздуховодов. После этого весь пакет документации был оформлен и передан для монтажа.

Необходимо отметить, что планы двух этажей были начерчены и отданы в монтаж очень быстро — в течение одного месяца (общая площадь этажей около 5 тыс. м²). В дальнейшем, когда производилась наладка систем, наладчиками нашей фирмы было отмечено, что сечения были подобраны программой очень качественно. При огромном количестве дроссель-клапанов, которые наладчикам пришлось регулировать при настройке, во многих местах они остались почти полностью открытыми, так как не понадобилось зажимать поток воздуха.

Отдельного описания требует процесс компоновки воздуховодов и трубопроводов при проектировании, например, венткамер и других пространственно тесных мест. В частности, в проекте для торгового центра была спроектирована венткамера для трех центральных кондиционеров производительностью 66 тыс. м3 воздуха каждый (она представлена на рис. 8).

При черчении столь плотно скомпонованных узлов огромную помощь оказывает AutoCAD, где есть мощные возможности по визуализации изображений. Начертив часть узлов, можно проверить их на пересечения, закрасив и повернув в необходимом ракурсе. В этом случае вы получите абсолютную гарантию того, что данную систему можно будет смонтировать и потом не придется по месту переносить трубопроводы или воздуховоды. В MagiCAD также реализован контроль пересечений, который может показать, где воздуховоды пересеклись с трубами и даже где фланец или ручка вентиля попадают на воздуховод.

В остальном разработка проекта вентиляции похожа на разработку проекта холодоснабжения, поэтому нет смысла подробно описывать ее далее.

Необходимо отметить, что для быстрого и уверенного проектирования обязателен навык работы в AutoCAD, и прежде всего навык работы в пространстве, поскольку изображение на плоскости экрана может давать искаженное представление о реальном расположении объектов. Но и эта трудность преодолима, поскольку все команды MagiCAD ориентированы для использования на плоскости.

И еще заметим, что хотя первые проекты, выполняемые в данной программе, возможно, будут даваться с трудом, но впоследствии, когда появится опыт, работа с программой, несомненно, превратится в удовольствие.

Подготовка проектной документации

Последним этапом изготовления проектной документации является подготовка спецификации. Это не менее сложное занятие для проектировщика, чем расчет или черчение. Но если вы вооружены MagiCAD, то справитесь с работой быстро и легко. К сожалению, в самой программе нет формы спецификации по ГОСТ. Программа выдает лишь список элементов, который затем нужно снабдить заголовками разделов, а также произвести сортировку выданных элементов, удалив ненужное и добавив не вошедшие в список.

Чтобы решить эту проблему, фирма «СИТЭС-Кондиционер» обратилась к официальному дистрибьютору программных продуктов семейства MagiCAD на территории России — ЗАО «ЕМТ R». По ее заданию была написана программа МagiSpec, позволяющая переносить через буфер обмена подобранные в MagiCad компоненты в таблицу Excel c автоматической разбивкой по определенным полям, с последующим приведением к стандартному виду в формате Word для подготовки печатной документации. В программе предусмотрен режим регистрации изменений спецификации, вносимых в процессе реализации проекта (рис. 9). Результат работы программы показан на рис. 10.

Программа может работать и как элемент MagiCAD, и как независимый программный продукт, позволяющий формировать спецификацию средствами Excel по установленному шаблону, с выводом проектной документации, представленной в полном соответствии с требованиями ГОСТ.

Заключение

Опыт использования программы MagiCAD компанией «СИТЭС-Кондиционер» при разработке больших проектов полностью подтвердил все ее анонсированные характеристики. Данная программа является удобным инструментом для расчета и черчения трубопроводов, воздуховодов, создания проектной документации.

К настоящему моменту компанией «СИТЭС-Кондиционер» реализованы крупные проекты общей стоимостью в несколько миллионов долларов, подготовленные с использованием программы MagiCAD. Практика показала, что прежде всего выросло качество исполнения проекта в целом, существенно сократились сроки как подготовки проекта, так и монтажа. У проектировщиков компании появились возможности сконцентрироваться на тщательной проработке системы и на ее увязке с архитектурой и подборе оптимального решения, освободиться от огромного объема рутинной работы, минимизировать затраты при выполнении строительных работ.

Опыт практической деятельности компании «СИТЭС-Кондиционер» свидетельствует, что профессионализм в сочетании с новыми технологиями позволяет перейти на качественно новый уровень проектирования и реализации инженерных решений в области гражданского строительства.

«САПР и графика» 2'2004