Vizualizace stavby

Využití BIM na příkladu projektu nemocnice Náchod

Základem moderní výstavby je technologie BIM. Mnoho projektantů pracuje již ve 3D, ale stále nejde o Building Information Modeling. Někteří již využívají i databázové informace, tedy vlastnosti prvků, málokdo však využívá BIM k vlastní výstavbě, natož ke správě budovy prostřednictvím grafické databáze. A to i přesto, že leží v etapě provozování budovy většina i nancí z objemu celého životního cyklu (jde asi o 80 až 90 procent).

Při reálném nasazení technologie BIM při facility managementu klesly klientům náklady na provoz a údržbu až o 30 procent. Tyto procentuální údaje, tedy poměr mezi investicí a provozními náklady, vycházejí ze zkušeností ateliéru JIKA-CZ a jeho klientů. Na příkladu Oblastní nemocnice Náchod lze ukázat zpracování BIM projektu pro účely stavby, zvláště v části technického zařízení budov.

Proces modernizace Oblastní nemocnice Náchod započal v roce 2018 podle projektové dokumentace z roku 2015. První krůčky projektu proběhly pod taktovkou ateliéru OBERMEYER HELIKA, a. s., finální podoba, optimalizovaná na aktuální potřeby oblastní nemocnice, byla dokončena v roce 2015 ateliérem JIKA-CZ, s. r. o. Obnova nemocnice je řešena výstavbou nových pavilonů v konstrukčním systému beztrámového velkorozponového skeletu, a to v devíti patrech. V areálu nemocnice je nyní ve výstavbě první větší moderně řešený pavilon se stavebními náklady 1,45 miliardy korun a dalšími nutnými investicemi do medicínských technologií ve výši 0,5 miliardy korun. Ateliér JIKA-CZ v rámci své činnosti optimalizoval původní investiční záměr z pěti miliard na 2,5 miliardy korun, přičemž zachoval kompletní funkčnost nemocnice po dobu realizace a výsledné řešení vykrývá potřeby nemocnice ve střednědobém i dlouhodobém horizontu.

Celkový náhled na všechna TZB

Proces projektové dokumentace

V letech 2014 až 2015 byl vytvořen v rámci příprav projektové dokumentace vlastní BIM model nemocnice, tedy pavilonů K a J. Pavilon K je komplementární budovou, tj. sdružuje v sobě všechny části intenzivní medicíny. Lůžkový pavilon J, sloužící různým oborům, je pro projektanta a dodavatele dispozičně méně složitý. Vlastní objekt je vybaven moderními technologiemi, které budou udržovat nemocnici v chodu. Jedním z jednodušších prvků jsou rozvody kanalizace, jež je řešena jako oddílná, tedy splašková a dešťová. Zde se navíc vyskytuje i kanalizace infekční. Po objektu je rozvedena studená a teplá voda. Systém přípravy teplé užitkové vody je vybaven zařízením pro likvidaci bakterie Legionella. Vyskytuje se zde demineralizovaná voda a ultračistá voda pro medicínské provozy. Z vody se navíc vyrábí sterilní pára. Dům větrá inteligentně, ale také udržuje ve vybraných čistých prostorech přetlak v třídě čistoty ISO5 a ISO7. Přetlakové větrání je řešeno dle DIN 1946-4. Atypické je provedení silnoproudých instalací, které je dle ČSN 33 2000-7-710 ve více druzích, a to MDO (málo důležité obvody), DO (důležité obvody), ZIS (zdravotnická izolovaná soustava) a VDO (velmi důležité obvody). Celá budova a její provoz je napojen na slaboproudé rozvody včetně integrace sytému řízení budovy přes velín. Vlastní ovládací software je koncipován tak, aby bylo možné budovy ovládat z mobilu či tabletu v různých stupních přístupu jak facility managementu, tak i běžných uživatelů, jako jsou lékař, sestra, sanitář či pacient. Nachází se zde navíc ještě další systém rozvodů, kterým je potrubní pošta. Ta je řešena ve dvou systémech; prvním o průměru 110 mm pro standardní dopravu materiálu a vzorků včetně léků pro robotizaci lékárny, ale také o průměru 160 mm pro transport sterilních nástrojů a krevních přípravků. Rozsáhlý je systém meziplynů v podobě osmi systémů a rozvodů.

Rozšíření stavebního BIM modelu o část TZB

Po zahájení stavebních prací jsme v ateliéru začali připravovat rozšíření stavebního BIM modelu o část technického zařízení budov pro dodavatele stavby. Jak už bylo uvedeno, jde o velké množství systémů. Čtyřčlenný tým strávil vytvářením tohoto modelu celkem přibližně 8000 hodin. Dalších asi 650 hodin se věnoval koordinaci a řešení kolizí rozvodů. Původní výkresová dokumentace technického zařízení budov byla – na rozdíl od stavební části – zpracována jen ve 2D formátu, tedy jako plochý výkres bez třetího rozměru a databázových informací. Dochází tak ke zdvojené práci oproti situaci, v níž by se stavba řešila v BIM softwaru přímo. S ohledem na čas přípravy projektové dokumentace, postup realizace stavby, složitost a rozsáhlost problematiky byl však aplikován tento oddělený postup (tj. nejdříve tvorba 2D dokumentace v roce 2015 a tvorba BIM modelu v roce 2018). Původní dokumentace obsahovala jen 2D koordinaci sítí, vymezovala koridory pro vedení, odbočovací místa a další.

Prvním krokem byla tvorba BIM modelu vzduchotechniky. Vymodelovány byly rozvody včetně izolací, do vlastností prvků byly přidány materiálové informace. Vzduchotechnické jednotky a koncové prvky jako indukční trámy byly přidány jako knihovní prvky získané přímo od konkrétního výrobce zařízení, tedy včetně jeho databázových informací.

V dalším kroku bylo přidáno žlabování pro elektroinstalace silnoproudé i slaboproudé, včetně systému měření a regulace integrovaného systému řízení budovy. Ze silnoproudých instalací byla následně přidána svítidla. Ta byla již osazena do modelu rastru podhledu ze stavebního modelu. Běžné kabely nebyly modelovány, mimojiné s ohledem na skutečnost, že jich je v budově 1200 km. V BIM jsou ale vyneseny rozvody vysokého napětí a páteřní rozvody. Jde o velké kabely 240 mm2 či 120 mm2 nebo 90 mm2, které mají poloměr otáčení více než dva metry, a proto je třeba s nimi v prostorové koordinaci počítat. Významnou a nemalou položkou jsou rozvody tepla a chladu. Opět jde primárně o trubní rozvody, které mají vlastnost médií, trubky a izolantu. Koncovými prvky jsou jednak deskové topné plochy, jež vznikly z knihoven výrobců, ale také indukční jednotky a jednotky přesné klimatizace. Pro tyto prvky bylo – z důvodu jejich absence u výrobců konkrétních jednotek – nutné vytvořit vlastní knihovny, a to formou jejich vymodelování.

Část BIM modelu pouze VZT

Rozvody vody a kanalizace byly vytvořeny v modelu včetně příslušných vlastností. Negativním prvkem při tvorbě byla problematika spádů kanalizace. Zde, při následné optimalizaci koordinace, docházelo k problémům s přesuny, kdy šikmá trasa nefungovala jako celý prvek a musela se postupně přesouvat po částech. Podobným systémem byly vytvořeny i modely ostatních rozvodů (mediplyny, potrubní pošta). Model a jeho data byly kompletně vytvářeny v jednom nativním datovém formátu prostřednictvím softwaru ArchiCAD. Na datovém modelu pracovalo více osob současně, a to díky prostředí BIMcloud, které běží jako serverová aplikace a sdružuje modelová data. Modelová a výkresová data jsou shromážděna v jednom datovém souboru od všech členů týmu. Technologie BIMcloud umožnila kontrolu a koordinaci v reálném čase. Jednotliví členové týmu tak viděli v daných časových úsecích přírůstky BIM modelu ostatních a případně dokázali průběžně reagovat na drobné kolize. BIM model TZB a původní BIM model stavby je nyní jedním datovým souborem umožňujícím export do formátu IFC, případně do jednodušších formátů jako BIMx. Takový datový model však s sebou nese i negativa, kterými jsou velikost souboru, vytížení sítě a vlastního BIMcloudu.

Tvorba modelu probíhala na grafických stanicích s procesovým jádrem i7 či Xeon a na grafických kartách Quadro. Velký objem přenesených dat při průběžném ukládání souboru plně vytěžoval síť, která běžela na optice SFP+ s přenosovou rychlostí 10 Gbps. Při průběžné tvorbě BIM modelu se však nejslabším článkem stalo diskové pole serveru, na němž běžel vlastní BIMcloud. Pro plynulost tvorby muselo dojít k úpravě serveru na technologii SSD s rozhraním NVMe. Náklady na IT infrastrukturu projektových ateliérů budou v budoucnu s ohledem na vyšší a vyšší podrobnost stoupat, a to s plánovanou aplikací těchto modelů při výstavbě a poté i při provozování budov. Půjde o hardwarovou náročnost při tvorbě zdrojových dat a poté o distribuci dat ke klientovi, respektive k uživatelům.

BIM ve fázi realizace

S hotovým BIM modelem od projektanta je nutné dále specificky pracovat v přípravě stavby a při realizaci. Zde je nutné konstatovat, že jsou dvě kategorie klientů – jedni, kteří umějí moderní technologie využívat (minorita), a pak ti, kteří tuto technologii nepoužívají a nechtějí používat. Pozitivní zkušenosti při výstavbě hlásí „drátenické profese”, tedy rozvody silnoproudu, slaboproudu a měření regulace. Ty dokážou využívat exportní IFC formát z BIM modelu efektivně. Nadále budeme také sledovat využití formátu při integraci do systému řízení budovy a navazujících aplikací. Při další aplikaci BIM modelů narážíme na celkovou nepřipravenost IT infrastruktury dodavatelů na využití dynamického BIM modelu. Je nutné říci, že primárním problémem je vůbec připojení ke cloudu projektanta, kde jsou udržována aktuální data.

Stavbu i její užívání lze připodobnit k živému organismu. Jeho funkčnost podléhá aktuálním časovým a personálním možnostem dodavatelů. Projektant přitom změny průběžně zanáší do modelu. Cloud projektanta informuje uživatele, co se změnilo a kdy. Stačí se jen připojit a nastavit si formát synchronizace dat a reportingu. Neznalost problematiky BIM, potřeba pracovat ve sdíleném cloud prostředí a nechuť řady účastníků něco měnit velmi znesnadňují efektivní využití pozitivních přínosů této metodiky. U dodavatelů staveb chybí hlavně na softwarové úrovni vybavení pro užívání BIM modelu. Proto je u nich oblíben export „obyčejného” a také „nechytrého” PDF. Z vlastního BIM modelu exportujeme výkresové zobrazení řešené problematiky formou katalogu koordinačních detailů technického zařízení budov. Podobně je tomu i u technického dozoru stavby, kterým je preferována klasická dokumentace, i když v exportním provedení PDF či DWG, tedy ve 2D formátu s „předžvýkaným” 3D zobrazením.

Aktuální stav stavby

Závěr

Stavba Oblastní nemocnice Náchod je velkým investičním celkem Královéhradeckého kraje a je jednou z prvních velkých zdravotnických staveb období 2020 až 2030, kdy je za účelem vytvoření kvalitního zázemí pro zdravotnictví plánováno investovat do budov podobného i většího rozsahu. Projekt této stavby je komplexně vytvořen technologií BIM, která je ve státním sektoru ojedinělá. A to i s ohledem na typ stavby. V soukromém sektoru velkých investičních celků však začíná být standardem (zvláště u nájemních kancelářských budov). Potenciál BIM modelu využívá projektant, drobnou částí dodavatel stavby. Budoucnost ukáže, jak se této příležitosti chopí investor či uživatel.

Související články

Autor: kolektiv autorů
Foto: archiv Centra pro podporu počítačové grafiky