装配式建筑暖通空调一体化设计实践与创新

摘要

随着建筑工业化和绿色节能理念的深入推进，装配式建筑作为推动建筑行业高质量发展的重要形式，正逐步取代传统建造模式。在装配式建筑中，暖通空调系统的合理布局与高效运行成为保障建筑舒适性、能效性及施工效率的关键要素。本文围绕装配式建筑暖通空调一体化设计的核心内涵与实践路径，系统分析当前面临的主要挑战，探讨了一体化设计理念在结构布置、系统集成、施工协同、节能控制等方面的具体应用与技术创新。研究指出，通过深化暖通空调系统与建筑结构的协同设计，实现构配件预制化、管线集成化、施工标准化和运行智能化，能够显著提高施工效率、降低系统能耗、保障环境舒适性。未来，应进一步强化BIM技术与工业化建造的深度融合，推动设计思维从“系统附着”向“系统嵌入”转变，形成可推广、可复制的一体化设计体系。

关键词

装配式建筑；暖通空调；一体化设计；系统集成；建筑工业化

引言

在“双碳”目标和建筑产业转型升级背景下，装配式建筑凭借其施工周期短、资源利用高、环境影响小等优势，迅速成为新型建筑体系的重要代表。相较于传统现浇建筑，装配式建筑以预制构件为主要建造方式，其标准化、模块化特征对建筑内部机电系统，尤其是暖通空调系统的设计与施工提出了全新的挑战。传统暖通空调设计往往在建筑设计完成后独立开展，存在系统排布与结构冲突、施工交叉干扰、现场安装效率低等问题，难以适应装配式建筑“一体化、标准化、工厂化”的发展需求。因此，亟需将暖通空调系统作为装配式建筑设计初期的重要组成部分，实现“结构—设备—施工”一体化协同布局，从根源上提升系统运行效率与施工集成度。一体化设计理念不仅强调建筑与设备系统之间的协调关系，更强调在设计之初即将暖通空调系统集成入建筑构件体系之中，优化设备与结构间的空间组织与功能匹配关系，从而实现“建筑即设备载体”的目标。本文在系统梳理装配式建筑暖通空调系统设计问题的基础上，结合实践案例与技术路径，探讨一体化设计模式的技术实现、协同机制与创新突破，推动装配式建筑与机电系统深度融合，促进建筑行业绿色化、智能化、工业化发展。

一、装配式建筑暖通空调设计的核心问题与挑战分析

当前装配式建筑在推广过程中普遍存在暖通空调系统与建筑构造不协调的问题，主要体现在设计流程滞后、系统排布冲突、施工接口模糊、构件接口不统一等方面。首先，传统设计模式中暖通空调专业往往处于建筑设计后的被动衔接阶段，未能在建筑方案阶段参与系统布局与功能统筹，导致后期调整频繁，影响设计效率与工程质量。其次，由于装配式建筑采用预制墙体、预制楼板等构件，管道与设备需提前纳入工厂预制流程，若未充分考虑系统走向与空间安排，极易出现预留孔洞冲突、安装空间不足等问题，影响现场施工效率与安全性。同时，装配式构件尺寸标准化程度高，不易现场修改，暖通设备安装与调试需精准对接建筑模块，否则将导致系统性能下降甚至运行故障。

二、一体化设计理念在结构、系统与施工中的协同实现路径

装配式建筑暖通空调一体化设计的关键在于打通建筑结构、机电系统与施工工艺之间的界限，通过信息化技术与标准化构件体系实现全过程协同与系统融合。首先，在结构设计阶段，应充分考虑暖通系统的设备布置与管线走向，通过模块化构件预设管道槽、机电洞口与设备安装节点，保障系统安装空间与施工路径的合理性。墙体内嵌风道、楼板预埋冷媒管、梁体一体化开槽等新型构件形式，可实现设备系统与建筑结构的有机统一。其次，在系统配置方面，应优先选用体积小、布局灵活、模块化程度高的设备系统，如变频多联机、集中新风、模块式热泵系统等，便于与预制构件适配并提升运行效率。同时，机电系统应以预制安装为目标进行标准化设计，采用一体化机电箱、组合管线架、快插接头等形式简化安装流程。

三、基于BIM的一体化设计平台在实践中的应用价值

建筑信息模型（BIM）作为集成建筑各专业信息的数字化平台，为装配式建筑暖通空调一体化设计提供了强有力的技术支持。通过BIM平台，可以在建筑方案阶段即嵌入暖通空调系统模型，实现建筑、结构、机电专业的三维协同设计与构件参数联动管理。在实际项目中，通过BIM模型模拟暖通设备与管线排布，可以清晰识别空间冲突点，提前优化管道走向与设备布置，避免后期施工中因空间不足导致的返工与修改。同时，BIM平台可以集成设备运行参数与能耗数据，实现对暖通系统能效的动态模拟与优化配置，提升系统运行效能。在施工阶段，基于BIM模型的构件排产、机电预制与现场安装调度，可实现精准化施工组织，提高装配精度与作业效率。

四、暖通空调系统标准化与模块化设计的创新探索

暖通空调系统的一体化设计需要依托标准化与模块化构件体系实现大规模生产与快速集成。在装配式建筑中，标准化构件是保障生产效率与施工协同的基础，因此需建立以设备尺寸、接口方式、安装节点为基础的系统化标准体系。首先，在设备选型阶段，应优先选用具有模块化设计、标准化接口与快速连接能力的设备，如模块式冷热源、组合式空气处理机组、集成式风机盘管等，减少非标部件，降低系统兼容性风险。其次，在管线布局方面，应形成水平、竖向布线的标准化路径，如统一风管、冷媒管、排水管的敷设高度、弯头形式与保温厚度，便于工厂预制与现场拼装。此外，设备支架、预埋套管、控制线路等也应实现模块化设计与一体化集成，提高施工效率与系统稳定性。

五、一体化设计下的节能控制策略与运行智能化升级

暖通空调系统的一体化不仅是空间与结构的集成，更是节能与智能的协同提升。在系统运行层面，应充分挖掘一体化设计下的节能潜力与智能控制优势。首先，系统布局的优化可减少能量损失，如缩短管道长度、降低风阻水阻、减少冷热桥现象，提高整体传输效率。其次，通过智能控制平台实现系统按需运行、分区控制、负荷预测与能效调节，在保障舒适性的前提下显著降低能耗水平。实际工程中，可采用BAS控制系统统一管理各末端设备运行状态，通过环境感知与数据分析实现系统自学习与动态调节。同时，引入分布式能源系统如光伏空调、地源热泵等技术，与建筑一体化布置，实现能源的就地转化与智能调度，进一步降低碳排放。

结论

装配式建筑的发展为建筑工业化和绿色节能提供了重要路径，而暖通空调系统作为建筑舒适性与能效水平的重要保障，其一体化设计是实现建筑系统协同、效率提升与低碳运行的关键所在。本文从装配式建筑暖通空调设计的现实挑战出发，系统探讨了结构、系统、施工与运维各阶段的一体化协同路径，并结合BIM技术、标准化构件与智能控制等技术手段，提出了切实可行的设计与实施策略。研究表明，通过构建以模块化、数字化、智能化为特征的一体化暖通设计体系，能够有效提升建筑品质、节能水平与施工效率。未来应进一步推动设计理念转型、技术平台整合与行业标准建设，强化装配式建筑与机电系统的深度融合，实现建筑设计从“功能叠加”向“系统集成”升级，引领建筑行业向绿色、高效、智能方向不断迈进。

参考文献

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