基于暖通工程施工中的暖通設計問題及解決方法探析

蔚海建 施偉英

1.江蘇中瀾威遠控制工程有限公司 中瀾威遠（杭州）系統工程有限公司 江蘇 蘇州 215000

2.浙江鯤麟科技有限公司 浙江 杭州 310000

隨著社會的進步和人們對舒適生活的需求不斷增加，暖通工程作為建筑領域的重要組成部分，扮演著關鍵的角色。暖通工程的施工技術是確保系統高效運行和舒適環境的重要保障。然而在暖通工程的實際施工中，經常會面臨各種設計問題，這些問題直接影響著工程的質量、性能和可靠性。本論文旨在探討暖通工程施工技術中的暖通設計問題及其解決方法。通過對暖通工程的基本概念和施工流程進行概述，以及分析暖通設計在施工中的作用，我們可以更好地理解施工過程中可能出現的問題。

1 暖通工程施工技術概述

1.1 暖通工程的基本概念

暖通工程是指對建筑物內部環境進行調控，以提供適宜的溫度、濕度和空氣質量的工程系統。它包括供暖、通風、空調和給排水等方面的設計、施工和運營管理。暖通工程的目標是為用戶創造一個舒適、安全、健康的室內環境。在暖通工程中，供暖系統負責提供熱能，通風系統負責調節室內空氣流通，空調系統負責調節室內溫度和濕度，給排水系統負責處理廢水和供水。這些系統的設計和施工需要考慮到建筑的結構特點、使用需求、能源效率和環境影響等方面因素，確保系統的可靠性、效果和節能性。

1.2 暖通工程的施工流程

暖通工程的施工流程包括前期準備、施工籌劃、施工實施和竣工驗收等階段。在前期準備階段，需要進行項目調研、技術方案設計、材料采購和施工組織準備工作。施工籌劃階段包括施工圖設計、施工進度計劃制定和施工方案編制等工作。施工實施階段包括材料驗收、施工現場布置、設備安裝、管道敷設、系統調試和質量檢驗等工作。竣工驗收階段包括系統功能測試、安全檢查和竣工報告編制等工作。

1.3 暖通設計在施工中的作用

暖通設計在施工中起著至關重要的作用，合理的暖通設計可以為施工提供明確的目標和方向，明確各個系統的功能和工作要求。設計階段需要考慮到建筑的使用需求、氣候條件、能源效率和環境要求等因素，制定出科學合理的設計方案，為施工提供準確的參考依據。暖通設計可以為施工提供施工圖紙和技術規范，包括各個系統的布局、管道走向、設備選型和安裝位置等詳細信息。這些設計圖紙和規范是施工的依據，確保施工過程中的準確性和一致性。

暖通設計還涉及系統的工程計算和參數設定。在施工中，根據設計要求進行管道尺寸計算、水力計算和熱負荷計算等，確保系統的運行安全和性能穩定。設計還包括控制系統的參數設定，如溫度設定、濕度設定、風速設定等，為施工人員提供設備調試和系統控制的指導。暖通設計還涉及材料和設備的選型，根據工程要求選擇合適的材料和設備，確保施工質量和系統性能。設計人員需要考慮材料的耐用性、耐腐蝕性、隔熱性能等因素，選擇合適的材料。

2 暖通設計問題分析

2.1 管道布局問題

不合理的管道布局可能導致系統中不同管段的水流量不平衡，造成部分區域的供水或回水壓力過高或過低。這會影響到暖通系統的正常運行，降低供暖或供冷的效果，甚至可能導致設備的過載或故障。管道的長度和管徑直接影響著水流的壓力損失。如果在設計中未準確計算管道的長度，或者在施工中存在誤差，就可能導致預期的水流壓力無法達到，影響到系統的供水或回水效果。管道尺寸的選擇應考慮系統的供熱或供冷負荷和水流量要求。如果管道尺寸選擇不當，可能導致流量不足無法滿足系統的負荷需求，或者過大導致系統中的水流速度過快，增加水力噪聲和能耗。

2.2 設備選型問題

在暖通工程中，設備選型是一個關鍵的環節，直接影響著系統的性能和能耗。其中設備容量的選取應根據系統的負荷需求進行合理匹配。如果選取的設備容量過大，將導致能耗過高，造成不必要的能源浪費。反之，如果選取的設備容量過小，將無法滿足系統的供熱或供冷需求[1]。設備配置應根據系統的結構特點和工況要求進行合理安排。如果設備的配置不當，如冷凝器與蒸發器的布置位置不合理、風機盤管的安裝高度選擇不當等，可能導致系統的工作不穩定，影響到室內溫度的調節和空氣流通效果。

2.3 控制策略問題

控制系統的參數設置直接影響著系統的控制精度和穩定性。如果參數設置不準確，如溫度設定值、濕度設定值或壓力設定值等，可能導致系統無法達到預期的控制效果，影響到室內環境的舒適性和能耗控制。控制邏輯的設計應考慮到系統的復雜性和多變性。如果控制邏輯設計不合理，如開關控制的時序關系設置錯誤、調節閥的開度調節不合理等，可能導致系統的失控和不穩定，影響到系統的運行效果和能耗控制。控制元件的選型應根據系統的要求和控制策略進行合理選擇。如果選取的控制元件不當，如執行器的速度響應較慢或傳感器的精度不高等，可能導致系統的響應速度較慢，影響到控制的準確性和穩定性。

3 解決方法探討

3.1 管道布局問題解決方法

3.1.1 合理設計管道布局，確保水力平衡

在管道布局設計階段，應考慮系統的整體結構和水力平衡要求。合理設計管道的連接方式、管道走向和分支布局，通過合理的支管設置、平衡閥調節等措施，確保各個管段的水流量平衡，避免水力不平衡問題的發生。

3.1.2 確定準確的管道距離和尺寸計算方法

在管道距離計算中，應準確測量和記錄實際距離，避免誤差的產生。同時，根據管道的材料、直徑和流量要求，采用適當的水力計算方法，如Darcy-Weisbach公式或Hazen-Williams公式，準確計算管道的壓力損失，確保系統的水力性能[2]。

3.1.3 采用合適的管道尺寸選擇方法

在選擇管道尺寸時，應根據系統的負荷需求和水流量要求進行合理匹配。可以采用經驗公式、水力計算軟件或實際測試等方法，確定合適的管道尺寸。也要考慮到流速、水力噪聲和能耗等因素，選擇合適的管道尺寸，避免流量不足或過大的問題。

3.2 設備選型問題解決方法

3.2.1 充分考慮系統負荷和設備容量的匹配

在設備選型過程中，應綜合考慮系統的供熱或供冷負荷和工況要求，選擇合適的設備容量。可以依據工程計算和經驗數據，確保設備的容量能夠滿足系統的需求，同時避免過大或過小的選型，以降低能耗和提高系統效果。

3.2.2 合理配置設備，確保系統運行穩定

在設備配置中，應根據系統的結構特點和工況要求進行合理布局。合理安排設備的位置、布置和連接方式，考慮到設備之間的協調工作和運行效果。確保設備之間的流通路徑暢通無阻，避免冷凝器與蒸發器之間的干擾、風機盤管與空氣供回風之間的干擾等問題，以保證系統的穩定運行[3]。

3.2.3 設備安裝位置選擇不當影響使用效果

在選擇設備安裝位置時，應考慮設備所處的使用環境，包括溫度、濕度、振動等因素。確保設備安裝在適宜的環境中，避免對設備性能和壽命產生不利影響。同時，合理布局設備的位置，確保設備之間的距離和間隔符合規范和設計要求，方便設備的維修保養和運行管理。

在設備安裝位置選擇中，要避免將設備安裝在振動源附近或噪聲較大的區域。外界的振動和噪聲會對設備的正常運行產生影響，降低設備的性能和可靠性。因此，應選擇穩定的位置，減少外界振動和噪聲對設備的影響，保證設備的正常工作。在設備安裝位置的選擇上，要考慮到設備的維修保養便利性。合理安排設備的位置和布局，使得維修人員能夠方便地進入設備周圍進行維修和保養工作。例如，設備周圍應保留足夠的操作空間和維修通道，方便維修人員進行操作和維護。

3.3 控制策略問題解決方法

在控制系統中，合理設置參數對于系統的穩定運行和控制效果至關重要。首先，需要對系統的特性進行充分了解，包括控制目標、響應時間要求、穩定性要求等。基于這些要求，正確設置控制器的增益、積分時間和微分時間等參數，以實現系統的穩定控制和優化性能。控制邏輯的設計是控制系統中的關鍵步驟。合理的控制邏輯能夠確保系統的準確控制和穩定運行[4]。在設計控制邏輯時，應根據系統的特性和控制目標，確定合適的控制策略和算法。

可以采用經典控制方法如比例-積分-微分（PID）控制，或者更高級的控制方法如模糊控制、神經網絡控制等，根據實際情況選擇適用的控制策略。在控制系統中，選擇適當的控制元件對于系統的響應速度和控制精度具有重要影響。控制元件包括傳感器、執行器和控制閥等。傳感器應具有高精度和良好的響應特性，以準確感知系統的狀態。執行器應具備快速響應和可靠性，以實現精確的控制操作[5]。控制閥應具備良好的調節特性和線性度，以保證系統的穩定控制。因此，在選擇控制元件時，需要綜合考慮其性能參數和系統要求，選擇具備優良性能的控制元件。

4 具體案例分析與實踐

4.1 案例一：管道布局問題解決實例

本案例涉及一處商業辦公樓的暖通工程施工，該建筑包括多個樓層，需要進行供暖和供冷系統的設計和施工。然而在初始設計中，由于管道布局存在一些問題，導致水力不平衡和壓力損失較大，影響了整個系統的正常運行。針對該案例中的管道布局問題，首先對系統進行了詳細的水力分析和計算，發現部分支管流量偏大，而其他支管流量較小，存在水力不平衡的情況。為解決這一問題，采取了以下措施：

4.1.1 合理設計管道布局

重新設計了管道布局，通過調整支管的位置和連接方式，使得各個支管之間的水流量分配更加均勻。[6]考慮到系統的復雜性和布局限制，采用了管道分區的方式，將不同樓層或不同用途的管道分為獨立的區域，并通過合理的連接方式實現區域之間的水流平衡。

4.1.2 安裝調節閥和平衡閥

在每個支管上安裝了調節閥和平衡閥，通過調節閥控制水流量，平衡閥調節流量分配。通過準確的調節和平衡，實現了整個系統的水力平衡，確保各個支管的水流量均勻分配，解決了水力不平衡問題。

在實施了上述解決方法后，對系統進行了實際運行測試和監測。通過對各個支管的流量和壓力進行實時監測，發現系統的水力平衡得到了顯著改善，各個支管的水流量差異減小，壓力損失降低。同時，系統的運行穩定性和能效也得到了提升。

4.2 案例二：設備選型問題解決實例

該案例涉及一處醫院的暖通工程施工，需要設計和安裝供暖、供冷和通風系統。然而，在設備選型階段，存在一些問題，導致設備容量選取不合理，造成能耗過高，并且設備配置不當導致系統工作不穩定。針對該案例中的設備選型問題，采取了以下解決方法。

4.2.1 充分考慮系統負荷和設備容量的匹配

重新評估了系統的熱負荷和冷負荷，并結合建筑的實際使用情況進行精確計算。在設備選型時，確保設備的容量與系統的負荷相匹配，避免過大或過小的情況發生。通過充分考慮負荷與設備容量的匹配，可以降低能耗，提高系統的能效。

4.2.2 合理配置設備，確保系統運行穩定

在設備選型時，考慮到設備之間的協調運行和系統的穩定性，進行了合理的設備配置。例如，將供暖和供冷系統的主機、水泵、風機等設備進行合理組合和布置，確保設備之間的配合工作和系統的穩定運行。同時根據具體的工程要求和空間限制，合理選擇設備的安裝位置和排列方式，方便設備的維護和管理。

4.3 案例三：控制策略問題解決實例

本案例涉及一處商業綜合體的暖通工程施工，包括供暖、供冷和通風系統的設計和控制。然而在控制策略階段，存在一些問題，例如控制系統參數設置不準確、控制邏輯設計不合理和控制元件選型不當，導致系統無法達到預期的控制效果。為解決該案例中的控制策略問題，采取了以下解決方法：

4.3.1 準確設置控制系統的參數

首先，對控制系統的性能要求和控制目標進行了充分的分析和了解。基于這些要求，對控制器的參數進行了準確的設置，包括增益、積分時間和微分時間等。通過調整這些參數，使控制系統具備良好的響應特性和穩定性，實現系統的準確控制。

4.3.2 設計合理的控制邏輯

針對控制邏輯設計不合理的問題，重新考慮了系統的控制策略和算法。根據實際情況和控制目標，設計了合理的控制邏輯，包括輸入信號的處理、控制器的動作方式和輸出信號的調節。通過優化控制邏輯，提高了系統的控制效果和穩定性。

4.3.3 選擇適當的控制元件

在控制元件選型方面，根據系統的要求和性能參數，選擇了適當的傳感器、執行器和控制閥等。傳感器具備高精度和良好的響應特性，能夠準確感知系統的狀態；執行器具備快速響應和可靠性，能夠實現精確的控制操作；控制閥具備良好的調節特性和線性度，保證系統的穩定控制。通過選擇適當的控制元件，提高了系統的響應速度和控制精度。

5 結語

本論文對暖通工程施工技術中的暖通設計問題進行了深入分析，并提出了相應的解決方法。通過實踐案例的驗證，這些解決方法被證明是有效的，并可為類似問題的解決提供有價值的經驗和指導，我們應該不斷總結經驗教訓，不斷改進和優化解決方法，以提高工程質量、性能和可靠性，實現舒適、節能的室內環境。