人防工程中暖通与给排水系统集成设计研究

人防工程中暖通与给排水系统集成设计研究

沈思坦

浦东新区民防管理事务中心 200135

摘要：本文探讨人防工程中暖通与给排水系统的集成设计，分析特殊环境要求、功能需求与技术难点，提出科学、节能的集成方案。研究内容包括系统布局优化、设备选型、智能控制，旨在提升内部环境舒适性、保障战时生存条件，兼顾日常使用与节能环保。通过BIM技术优化布局，选择耐腐蚀、防爆、低噪声、节能设备，构建集成监控平台实现数据共享、状态监测与远程调控。旨在为人防工程提供科学指导与实践参考，推动集成设计精细化、智能化，保障安全、舒适与可持续运行。

关键词：人防工程；暖通系统；给排水系统；集成设计；智能控制

引言：随着人防工程建设步伐的不断加快，工程内部的设施完备性与功能性逐渐成为衡量其综合效能的重要指标。在众多的设施系统中，暖通与给排水系统无疑占据着举足轻重的地位。这两个系统不仅直接关系到人防工程内部人员的生活品质与工作环境，更在战时发挥着保障人员生存条件的关键作用。暖通系统，作为调节工程内部温度、湿度与空气质量的关键，其运行效率与稳定性直接关系到人员的舒适度与健康状况。在战时，暖通系统的正常运作更是对维持人员战斗力、保持作战效能具有不可替代的作用。给排水系统则是保障工程内部水源供应与废水排放的重要设施。在和平时期，它为人们提供日常所需的生活用水；而在战时，其重要性更是凸显，直接关系到人员的生存与作战能力。因此，对暖通与给排水系统进行集成设计，不仅可以实现两者在功能上的互补与协调，更可以实现资源的最优化利用与系统间的高效协同。这样的设计方式不仅可以提高人防工程的整体效能，降低能源消耗，还可以在一定程度上提高战时的生存保障能力，具有深远的现实意义和战略价值。

一、人防工程暖通与给排水系统特性分析

  工程的暖通与给排水系统集成设计需满足严苛的特殊环境要求，确保战时防护密闭、抗冲击波、防化学毒剂渗透。设计选材施工遵循高标准，选用特种材料构建气密性良好的组件，管线布局密闭并配备抗冲击设计。关键设备稳固安装、抗震减振，符合防火防腐标准，提升系统生存能力。系统兼顾战时与平时功能，战时确保空气品质、温湿度控制及供水安全，提供清洁空气、适宜温湿度和卫生饮用水；平时注重舒适性、经济性、环保性，采用节能、降噪、节水措施并与环境和谐[1]。技术难点方面，设计师与工程师需在有限且复杂的地下空间内，精心规划并实现管线的合理布局与高效运行。在满足密闭、抗压等特殊要求的同时，运用先进设计理念与优化算法，科学排布复杂的暖通与给排水管线，最大限度减少空间占用，确保流体畅通、设备高效稳定。同时预留检修通道与标识，便于日常维护与应急响应。此外，集成智能化控制系统，实现实时监测、远程调控与自动故障诊断，使系统能在外部威胁加剧、内部故障突发等应急情况下快速调整运行模式，协同保障人员安全与生存条件，且通过智能化能源管理，按需动态调节设备运行状态，提升整体能效。

二、人防工程中暖通与给排水系统集成设计策略

（一）系统布局优化

基于BIM技术的三维立体设计在人防工程暖通与给排水系统集成设计中发挥着至关重要的作用。首先，通过BIM软件构建全专业的三维建筑模型，精确展现暖通与给排水系统中各类组件的详细信息，形成可视化的立体空间结构。随后，利用BIM的碰撞检测功能，对各系统进行虚拟碰撞检查，确保系统间无物理障碍，降低返工率。在此基础上，通过模拟分析和优化算法，合理规划系统空间布局，最大化资源利用，降低材料损耗。最后，基于优化后的BIM模型自动生成施工图纸和明细表，支持施工单位参考，并通过深化设计进一步提高施工精度与效率[2]。这一优化策略显著提升了空间布局合理性、施工效率及运维便捷性，为人防工程暖通与给排水系统的集成设计带来了显著效益如表1。

表1  优化效益对比表

通过上述对比，可以看出基于BIM技术的暖通与给排水系统布局优化能够有效避免管线交叉冲突，显著提升施工效率与运维便捷性，降低材料损耗，节约空间资源，从而在总体成本上实现显著节省，为人防工程的高效建设和长期运行提供有力保障。

（二）设备选型与配置

1)设备选型

设备选型应充分考虑人防工程的特殊环境要求。鉴于地下环境的特殊性以及可能面临的化学毒剂、冲击波等威胁，所选设备需具备优异的耐腐蚀和防爆性能。具体来说，管道、阀门、水泵等应选用耐腐蚀等级高的金属材料或特种塑料制造；通风设备、电气元件应通过防爆认证，确保在极端条件下保持稳定运行，延长设备使用寿命。其次，为营造安静舒适的地下环境，降低长期避难人员的心理压力，设备应具备低噪声运行特性。选择静音型风机、水泵、空调机组等，并在设备安装时采用减震降噪措施，如设置隔音罩、安装消声器、采用柔性连接等，以最大程度降低系统运行噪声。最后，鉴于能源资源的宝贵性及战时能源供应可能受限，设备选型时应优先考虑能效比高、节能效果显著的产品

[3]。如采用变频驱动的风机、水泵，配备高效换热器的空调系统，以及具有智能调节功能的末端设备，以降低日常运行成本，确保在能源紧张情况下系统仍能以最低能耗维持必要功能。

2)设备配置与系统负荷计算

设备配置需基于人防工程的实际规模（如建筑面积、容积、层数等）和预计容纳人员数量。人员密度与通风、空调、供水等系统负荷密切相关，可通过以下公式进行初步计算：

1．通风负荷（Qv） = 人员密度 × 每人所需新风量（L/person） × 通风时间（h）

2．空调冷（热）负荷（Qc/Qh） = 人员密度 × 每人显热负荷（W/person） + 建筑围护结构负荷 + 设备散热负荷 + 其他负荷

3．供水负荷（Qw） = 人员密度 × 每人每日用水定额（L/person·day） × 使用时间比

根据上述计算得到的系统负荷，结合设备性能曲线、系统设计余量等因素，合理确定各主要设备的容量。设备数量则根据负荷分布、系统分区、备用冗余等因素确定，确保系统负荷均衡，满足不同工况下的运行需求。完成设备配置后，通过专业软件进行详细的负荷计算与系统模拟，验证设备容量与数量是否与实际负荷相匹配，以及系统在各种工况下的运行性能。如有必要，对设备配置进行调整，直至系统整体达到预期的性能指标。

（三）智能控制系统设计

人防工程中，智能控制系统的集成设计对提升暖通与给排水系统整体效能至关重要。构建集成化、网络化的监控平台，旨在实现数据共享、状态监测与远程调控，从而大幅提升系统运行效率与应急响应能力。具体策略包括：整合暖通（采暖、通风、空调）与给排水系统，采用统一架构、通信协议、数据标准及中央控制单元，确保设备间无缝协作与信息交换；设备接口标准化以支持主流工业协议，并通过适配器改造非标或老旧设备接入；构建统一数据模型与命名规则，制定数据字典，保证数据准确、完整与一致性。网络化功能方面，平台具备强大的数据共享能力，实现系统间实时交互与同步，促进设备间协调工作与整体运行策略优化，支持与上级指挥中心、消防、安防等系统数据交换，形成多系统联动，提升人防工程整体运营效能；实时采集与分析设备数据以全面掌握系统状态，进行设备故障预测、能耗分析、性能评估，为设备维护与节能提供决策支持；管理人员可远程监控与控制系统，确保战时或紧急情况下的快速响应与人员安全。智能控制系统通过设备协同、自动调节与优化控制，降低无效能耗，提升能源利用效率，如动态调整空调输出、利用余热回收、合理调度给排水设备；系统能迅速识别异常并启动应急响应预案（如切换备用设备、调整策略、发出警报），支持远程故障诊断与修复，确保快速恢复与稳定运行[4]。总之，构建集成化、网络化的监控平台，实现暖通与给排水系统的数据共享、状态监测与远程调控，对提升人防工程相关系统的运行效率与应急响应能力具有显著效果，是实现人防工程智能化、高效化、安全化的重要途径。

三、案例分析与效果评价

（一）项目概况

项目位于某城市中心区域，建筑面积约10万平方米，设计容纳人员密度为0.5人/平方米，具有人员掩蔽、物资储备、医疗救护等功能。项目采用先进集成设计理念，旨在实现高效、节能、安全的目标。

（二）集成设计实践

1)暖通系统：采用变频空调与智能新风系统，确保恒温恒湿、空气清新。空调系统动态调节输出，节能；新风系统配备高效过滤装置，过滤有害物质。设置独立排烟通风系统，确保火灾疏散安全。

2)给排水系统：双水源（市水与自备井水）供应，大型储水罐与应急供水设备，保障水源稳定。主备两条排水线路，关键区域设液位监测与自动排水，防止积水。污水经处理达标排放，实现水资源循环。

3)智能控制系统：构建集成化、网络化监控平台，实现数据共享、状态监测与远程调控。具备故障预警、能耗分析、自动调节等功能，提升运行效率与应急响应能力。

（三）仿真模拟与效果评估

  模拟结果显示，暖通系统如表2，集成设计年均能耗降低20%，体现能效提升；室内温湿度稳定性增强，新风效率提高，火灾排烟速度加快，凸显环境控制与安全保障优势。给排水系统如表3，年均耗水量下降15%，体现节水效果；故障恢复时间与应急供水响应时间减半，显示更强的故障应对与应急供水能力；污水处理回用率提高至80%，显示水资源循环利用率提升。仿真模拟结果有力证明了人防工程暖通与给排水系统集成设计在节能、节水、环境控制、安全保障及故障应对等方面的显著优势，验证了设计策略的有效性。

表2  暖通系统仿真模拟结果

表2 给排水系统仿真模拟结果

结论

人防工程中，暖通与给排水系统的集成设计对于提升工程效能、保障人员生存条件至关重要。通过系统布局优化、设备选型、智能控制等手段，实现了两系统的高效协同与资源优化，满足战时特殊需求，兼顾日常使用与节能环保。案例分析与仿真模拟验证了集成设计的有效性，体现在节能、节水、环境控制、安全保障与故障应对方面的显著优势，为我国人防工程建设提供了重要参考。未来，集成设计有望进一步精细化、智能化，为人防工程的安全、舒适与可持续运行提供更强支撑。

参考文献

[1]李玲.浅谈人防工程暖通空调设计[J].工程建设（维泽科技）,2023,6(2):195-197

[2]罗薇,陈永攀,黄泽金.BIM技术在建筑给排水与暖通空调设计中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2023(6):0148-0150

[3]刘森.简谈建筑暖通空调设计与节能[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2023(5):0137-0140

[4]林鹏.人防工程综合集成智能化系统及其运用[J].通讯世界,2021,28(2):313-314