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).

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).

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).

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).

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).

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).

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).

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).

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).

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).

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!