基于暖通工程施工中的暖通设计问题及解决方法探析

蔚海建 施伟英

1.江苏中澜威远控制工程有限公司 中澜威远（杭州）系统工程有限公司 江苏 苏州 215000

2.浙江鲲麟科技有限公司 浙江 杭州 310000

随着社会的进步和人们对舒适生活的需求不断增加，暖通工程作为建筑领域的重要组成部分，扮演着关键的角色。暖通工程的施工技术是确保系统高效运行和舒适环境的重要保障。然而在暖通工程的实际施工中，经常会面临各种设计问题，这些问题直接影响着工程的质量、性能和可靠性。本论文旨在探讨暖通工程施工技术中的暖通设计问题及其解决方法。通过对暖通工程的基本概念和施工流程进行概述，以及分析暖通设计在施工中的作用，我们可以更好地理解施工过程中可能出现的问题。

1 暖通工程施工技术概述

1.1 暖通工程的基本概念

暖通工程是指对建筑物内部环境进行调控，以提供适宜的温度、湿度和空气质量的工程系统。它包括供暖、通风、空调和给排水等方面的设计、施工和运营管理。暖通工程的目标是为用户创造一个舒适、安全、健康的室内环境。在暖通工程中，供暖系统负责提供热能，通风系统负责调节室内空气流通，空调系统负责调节室内温度和湿度，给排水系统负责处理废水和供水。这些系统的设计和施工需要考虑到建筑的结构特点、使用需求、能源效率和环境影响等方面因素，确保系统的可靠性、效果和节能性。

1.2 暖通工程的施工流程

暖通工程的施工流程包括前期准备、施工筹划、施工实施和竣工验收等阶段。在前期准备阶段，需要进行项目调研、技术方案设计、材料采购和施工组织准备工作。施工筹划阶段包括施工图设计、施工进度计划制定和施工方案编制等工作。施工实施阶段包括材料验收、施工现场布置、设备安装、管道敷设、系统调试和质量检验等工作。竣工验收阶段包括系统功能测试、安全检查和竣工报告编制等工作。

1.3 暖通设计在施工中的作用

暖通设计在施工中起着至关重要的作用，合理的暖通设计可以为施工提供明确的目标和方向，明确各个系统的功能和工作要求。设计阶段需要考虑到建筑的使用需求、气候条件、能源效率和环境要求等因素，制定出科学合理的设计方案，为施工提供准确的参考依据。暖通设计可以为施工提供施工图纸和技术规范，包括各个系统的布局、管道走向、设备选型和安装位置等详细信息。这些设计图纸和规范是施工的依据，确保施工过程中的准确性和一致性。

暖通设计还涉及系统的工程计算和参数设定。在施工中，根据设计要求进行管道尺寸计算、水力计算和热负荷计算等，确保系统的运行安全和性能稳定。设计还包括控制系统的参数设定，如温度设定、湿度设定、风速设定等，为施工人员提供设备调试和系统控制的指导。暖通设计还涉及材料和设备的选型，根据工程要求选择合适的材料和设备，确保施工质量和系统性能。设计人员需要考虑材料的耐用性、耐腐蚀性、隔热性能等因素，选择合适的材料。

2 暖通设计问题分析

2.1 管道布局问题

不合理的管道布局可能导致系统中不同管段的水流量不平衡，造成部分区域的供水或回水压力过高或过低。这会影响到暖通系统的正常运行，降低供暖或供冷的效果，甚至可能导致设备的过载或故障。管道的长度和管径直接影响着水流的压力损失。如果在设计中未准确计算管道的长度，或者在施工中存在误差，就可能导致预期的水流压力无法达到，影响到系统的供水或回水效果。管道尺寸的选择应考虑系统的供热或供冷负荷和水流量要求。如果管道尺寸选择不当，可能导致流量不足无法满足系统的负荷需求，或者过大导致系统中的水流速度过快，增加水力噪声和能耗。

2.2 设备选型问题

在暖通工程中，设备选型是一个关键的环节，直接影响着系统的性能和能耗。其中设备容量的选取应根据系统的负荷需求进行合理匹配。如果选取的设备容量过大，将导致能耗过高，造成不必要的能源浪费。反之，如果选取的设备容量过小，将无法满足系统的供热或供冷需求[1]。设备配置应根据系统的结构特点和工况要求进行合理安排。如果设备的配置不当，如冷凝器与蒸发器的布置位置不合理、风机盘管的安装高度选择不当等，可能导致系统的工作不稳定，影响到室内温度的调节和空气流通效果。

2.3 控制策略问题

控制系统的参数设置直接影响着系统的控制精度和稳定性。如果参数设置不准确，如温度设定值、湿度设定值或压力设定值等，可能导致系统无法达到预期的控制效果，影响到室内环境的舒适性和能耗控制。控制逻辑的设计应考虑到系统的复杂性和多变性。如果控制逻辑设计不合理，如开关控制的时序关系设置错误、调节阀的开度调节不合理等，可能导致系统的失控和不稳定，影响到系统的运行效果和能耗控制。控制元件的选型应根据系统的要求和控制策略进行合理选择。如果选取的控制元件不当，如执行器的速度响应较慢或传感器的精度不高等，可能导致系统的响应速度较慢，影响到控制的准确性和稳定性。

3 解决方法探讨

3.1 管道布局问题解决方法

3.1.1 合理设计管道布局，确保水力平衡

在管道布局设计阶段，应考虑系统的整体结构和水力平衡要求。合理设计管道的连接方式、管道走向和分支布局，通过合理的支管设置、平衡阀调节等措施，确保各个管段的水流量平衡，避免水力不平衡问题的发生。

3.1.2 确定准确的管道距离和尺寸计算方法

在管道距离计算中，应准确测量和记录实际距离，避免误差的产生。同时，根据管道的材料、直径和流量要求，采用适当的水力计算方法，如Darcy-Weisbach公式或Hazen-Williams公式，准确计算管道的压力损失，确保系统的水力性能[2]。

3.1.3 采用合适的管道尺寸选择方法

在选择管道尺寸时，应根据系统的负荷需求和水流量要求进行合理匹配。可以采用经验公式、水力计算软件或实际测试等方法，确定合适的管道尺寸。也要考虑到流速、水力噪声和能耗等因素，选择合适的管道尺寸，避免流量不足或过大的问题。

3.2 设备选型问题解决方法

3.2.1 充分考虑系统负荷和设备容量的匹配

在设备选型过程中，应综合考虑系统的供热或供冷负荷和工况要求，选择合适的设备容量。可以依据工程计算和经验数据，确保设备的容量能够满足系统的需求，同时避免过大或过小的选型，以降低能耗和提高系统效果。

3.2.2 合理配置设备，确保系统运行稳定

在设备配置中，应根据系统的结构特点和工况要求进行合理布局。合理安排设备的位置、布置和连接方式，考虑到设备之间的协调工作和运行效果。确保设备之间的流通路径畅通无阻，避免冷凝器与蒸发器之间的干扰、风机盘管与空气供回风之间的干扰等问题，以保证系统的稳定运行[3]。

3.2.3 设备安装位置选择不当影响使用效果

在选择设备安装位置时，应考虑设备所处的使用环境，包括温度、湿度、振动等因素。确保设备安装在适宜的环境中，避免对设备性能和寿命产生不利影响。同时，合理布局设备的位置，确保设备之间的距离和间隔符合规范和设计要求，方便设备的维修保养和运行管理。

在设备安装位置选择中，要避免将设备安装在振动源附近或噪声较大的区域。外界的振动和噪声会对设备的正常运行产生影响，降低设备的性能和可靠性。因此，应选择稳定的位置，减少外界振动和噪声对设备的影响，保证设备的正常工作。在设备安装位置的选择上，要考虑到设备的维修保养便利性。合理安排设备的位置和布局，使得维修人员能够方便地进入设备周围进行维修和保养工作。例如，设备周围应保留足够的操作空间和维修通道，方便维修人员进行操作和维护。

3.3 控制策略问题解决方法

在控制系统中，合理设置参数对于系统的稳定运行和控制效果至关重要。首先，需要对系统的特性进行充分了解，包括控制目标、响应时间要求、稳定性要求等。基于这些要求，正确设置控制器的增益、积分时间和微分时间等参数，以实现系统的稳定控制和优化性能。控制逻辑的设计是控制系统中的关键步骤。合理的控制逻辑能够确保系统的准确控制和稳定运行[4]。在设计控制逻辑时，应根据系统的特性和控制目标，确定合适的控制策略和算法。

可以采用经典控制方法如比例-积分-微分（PID）控制，或者更高级的控制方法如模糊控制、神经网络控制等，根据实际情况选择适用的控制策略。在控制系统中，选择适当的控制元件对于系统的响应速度和控制精度具有重要影响。控制元件包括传感器、执行器和控制阀等。传感器应具有高精度和良好的响应特性，以准确感知系统的状态。执行器应具备快速响应和可靠性，以实现精确的控制操作[5]。控制阀应具备良好的调节特性和线性度，以保证系统的稳定控制。因此，在选择控制元件时，需要综合考虑其性能参数和系统要求，选择具备优良性能的控制元件。

4 具体案例分析与实践

4.1 案例一：管道布局问题解决实例

本案例涉及一处商业办公楼的暖通工程施工，该建筑包括多个楼层，需要进行供暖和供冷系统的设计和施工。然而在初始设计中，由于管道布局存在一些问题，导致水力不平衡和压力损失较大，影响了整个系统的正常运行。针对该案例中的管道布局问题，首先对系统进行了详细的水力分析和计算，发现部分支管流量偏大，而其他支管流量较小，存在水力不平衡的情况。为解决这一问题，采取了以下措施：

4.1.1 合理设计管道布局

重新设计了管道布局，通过调整支管的位置和连接方式，使得各个支管之间的水流量分配更加均匀。[6]考虑到系统的复杂性和布局限制，采用了管道分区的方式，将不同楼层或不同用途的管道分为独立的区域，并通过合理的连接方式实现区域之间的水流平衡。

4.1.2 安装调节阀和平衡阀

在每个支管上安装了调节阀和平衡阀，通过调节阀控制水流量，平衡阀调节流量分配。通过准确的调节和平衡，实现了整个系统的水力平衡，确保各个支管的水流量均匀分配，解决了水力不平衡问题。

在实施了上述解决方法后，对系统进行了实际运行测试和监测。通过对各个支管的流量和压力进行实时监测，发现系统的水力平衡得到了显著改善，各个支管的水流量差异减小，压力损失降低。同时，系统的运行稳定性和能效也得到了提升。

4.2 案例二：设备选型问题解决实例

该案例涉及一处医院的暖通工程施工，需要设计和安装供暖、供冷和通风系统。然而，在设备选型阶段，存在一些问题，导致设备容量选取不合理，造成能耗过高，并且设备配置不当导致系统工作不稳定。针对该案例中的设备选型问题，采取了以下解决方法。

4.2.1 充分考虑系统负荷和设备容量的匹配

重新评估了系统的热负荷和冷负荷，并结合建筑的实际使用情况进行精确计算。在设备选型时，确保设备的容量与系统的负荷相匹配，避免过大或过小的情况发生。通过充分考虑负荷与设备容量的匹配，可以降低能耗，提高系统的能效。

4.2.2 合理配置设备，确保系统运行稳定

在设备选型时，考虑到设备之间的协调运行和系统的稳定性，进行了合理的设备配置。例如，将供暖和供冷系统的主机、水泵、风机等设备进行合理组合和布置，确保设备之间的配合工作和系统的稳定运行。同时根据具体的工程要求和空间限制，合理选择设备的安装位置和排列方式，方便设备的维护和管理。

4.3 案例三：控制策略问题解决实例

本案例涉及一处商业综合体的暖通工程施工，包括供暖、供冷和通风系统的设计和控制。然而在控制策略阶段，存在一些问题，例如控制系统参数设置不准确、控制逻辑设计不合理和控制元件选型不当，导致系统无法达到预期的控制效果。为解决该案例中的控制策略问题，采取了以下解决方法：

4.3.1 准确设置控制系统的参数

首先，对控制系统的性能要求和控制目标进行了充分的分析和了解。基于这些要求，对控制器的参数进行了准确的设置，包括增益、积分时间和微分时间等。通过调整这些参数，使控制系统具备良好的响应特性和稳定性，实现系统的准确控制。

4.3.2 设计合理的控制逻辑

针对控制逻辑设计不合理的问题，重新考虑了系统的控制策略和算法。根据实际情况和控制目标，设计了合理的控制逻辑，包括输入信号的处理、控制器的动作方式和输出信号的调节。通过优化控制逻辑，提高了系统的控制效果和稳定性。

4.3.3 选择适当的控制元件

在控制元件选型方面，根据系统的要求和性能参数，选择了适当的传感器、执行器和控制阀等。传感器具备高精度和良好的响应特性，能够准确感知系统的状态；执行器具备快速响应和可靠性，能够实现精确的控制操作；控制阀具备良好的调节特性和线性度，保证系统的稳定控制。通过选择适当的控制元件，提高了系统的响应速度和控制精度。

5 结语

本论文对暖通工程施工技术中的暖通设计问题进行了深入分析，并提出了相应的解决方法。通过实践案例的验证，这些解决方法被证明是有效的，并可为类似问题的解决提供有价值的经验和指导，我们应该不断总结经验教训，不断改进和优化解决方法，以提高工程质量、性能和可靠性，实现舒适、节能的室内环境。