暖通设计中的压差控制探讨

引言

在建筑环境品质要求日益提升与节能政策趋严的背景下，暖通系统作为建筑环境调控的核心设施，其压差控制的科学性与有效性至关重要。合理的压差控制能够实现气流定向流动，在医院、实验室等场所阻断污染物传播，在商业与办公建筑中优化室内舒适度并降低能耗。这些问题不仅降低了暖通系统运行效率，还增加了建筑能耗与运维成本。

一、暖通设计中压差控制的基本原理与重要性

1.1 压差控制原理

暖通设计中的压差控制基于流体力学与空气动力学原理，通过调控不同区域间的空气压力差值，实现气流的定向、有序流动。空气作为可压缩流体，遵循从高压区域向低压区域流动的规律，设计师利用这一特性，合理规划送排风系统，在建筑内营造特定的压力梯度。而在卫生间、垃圾处理间等污染源区域，则采用加大排风量的方式，维持负压状态，防止异味与有害气体扩散至其他空间。压差控制还需考虑管道阻力、风口风速等因素，通过精确计算与设备选型，确保压力差值稳定在设计范围内，实现高效的气流组织与环境控制。

1.2 压差控制的重要性

压差控制是保障建筑环境品质与功能实现的核心技术手段。在医疗建筑中，严格的压差控制是防止病菌交叉感染的关键，如手术室需维持高于走廊的正压，确保细菌无法进入手术区域；传染病区则需保持负压，避免病毒随空气传播至外部空间。实验室环境对压差控制要求更为严苛，化学实验室、生物安全实验室通过精确的压力梯度设计，既能保障实验过程不受外界干扰，又能防止有害气体、微生物泄漏，保护实验人员安全。商业建筑中，合理的压差控制可优化室内气流分布，提升人员舒适度，同时减少空调系统冷热空气的混合损耗，实现节能降耗。

二、暖通设计中压差控制常见问题分析

2.1 设计不合理导致的压差失控

设计环节的缺陷是导致压差失控的根源性问题。部分设计师对建筑功能分区理解不足，未根据区域特性规划合理的压力梯度。在医院设计中，若将手术室与普通病房的压差设置过小，病菌可能通过门缝、管道等通道侵入洁净区域，威胁手术安全。送排风系统设计不当也是关键因素，送排风量计算偏差会破坏压力平衡，某商业综合体因排风量过大，导致室内长期处于负压状态，大量室外灰尘被吸入，增加空调系统负荷与维护成本。风口选型与布置不合理同样影响压差效果，若在走廊、楼梯间等公共区域未设置足够的泄压风口，会导致局部压力过高，阻碍气流正常流动。

2.2 设备与部件故障影响压差稳定

设备与部件故障直接威胁压差控制系统的稳定性。风机作为送排风系统的核心设备，性能下降会显著改变系统压力分布。当风机叶片磨损、电机功率降低时，实际送风量与设计值不符，无法维持预定压差。阀门调节失灵也是常见问题，电动调节阀因长期运行出现卡涩、控制信号传输故障，导致阀门开度无法精准调节，影响压力动态平衡。传感器作为压差监测的 “眼睛”，其精度不足将导致控制系统误判。如压力传感器老化后测量误差增大，反馈的错误数据会使控制器做出错误指令，致使系统压差频繁波动。

2.3 运行管理不善引发的压差波动

运行管理环节的疏漏是压差波动的重要诱因。管理人员未根据季节、人员密度变化及时调整压差设定值，导致系统无法适应实际需求。在冬季，若未调高正压区域的送风量，冷空气渗透会使室内压力降低，影响供暖效果与空气质量。缺乏定期维护使设备积

灰、管道堵塞问题逐渐加重，风机效率下降、风管阻力增大，进而改变系统压力分布。

运行人员专业培训不足，面对突发的压差异常无法及时排查故障。

三、暖通设计中压差控制的优化策略

3.1 科学合理的设计优化

设计合理是压差精准控制的前提。在设计环节上，设计师前期要进行充分的建筑功能调研，根据不同的污染级别、建筑的使用特点设置差异化的压力梯度；送、排风设计通过详细的数值计算和流体力学（CFD）分析以及对建筑空间特点和使用人流的规律，设置合理的送排风量。在某大商业项目中庭区域选择使用分层送风及天窗排风的方式，在保证舒适气流组织的同时降低冷热空气混合损失。风口的选择及布置不仅要考虑功能性也注意其视觉观感效果，设置足够的泄压风口如走廊、楼梯间等区域，调整合理的风口倾角、风速避免局部压力负值的问题。3.2 设备与部件的选型与维护

性能可靠的设备及合理的维护也是压差控制稳定运行的支撑，控制方案确定设备选型时考虑性能较高的、可靠的风机，匹配系统所需风量风压，选用具备频率宽、调速范围广、节电特点的变频风机，以便适应各种工况压力调节。电动调节阀的使用亦选用精度高、寿命长、耐腐蚀的高可靠电动阀，并添加冗余控制模块，以避免由于个别组件发生故障而导致压差控制系统瘫痪。压力传感器的使用选择灵敏度高、稳定性强的耐久传感器，定期进行校核和校准，并且定期进行监测性能，保证测量结果精准有效。实施完善的设备维护管理制度，制定风机叶轮吹洗、阀门加注机油保养、过滤器定期清洗更换计划表，利用红外红外热图检测、振动监测等方式对设备运行状态进行全面健康评估，尽早检测出风机轴承磨损、风机电机温度异常等隐患和故障。

3.3 智能化控制与动态调节

压差控制智能化。开发以物联网（InternetofThings，简称 IoT）为基础的智能调控系统，采用压力、温度、湿度、CO2 等传感器网络（如分布式气压传感器）、服务器以及各种智能监测系统收集建筑内各个分区的参数，如气压、温度、湿度、CO2 浓度等并传送到后台数据库进行集中处理，同时利用基于人工智能的方法对采集的数据进行智能判断，结合气象信息、工作人员预约信息等外部数据预测日间、夜间、节假日、不同工作时间段人员空气用量从而自主调整送风机运行的速比和阀门开度进行动态压差控制。如对于办公建筑物在不同的节假日，实际的人群活动比较少时，自动降低新风风量及调节压差，从而减少不必要的耗能。应用数字孪生技术对暖通系统建立数学模型进行模拟，从而分析在不同的运行环境中所表现出来的气压，便于控制策略制定，为控制系统提供模拟测试依据。利用手机 APP 进行实时控制，从而方便工作人员了解系统运行状况，了解可能出现的问题，进行系统参数调整，实现控制系统中设备的启动或者关闭，提高系统利用率和应急响应能力。

结语

暖通设计中的压差控制是保障建筑环境质量与系统高效运行的关键。针对现存设计、设备、管理层面的问题，通过科学规划、设备升级与智能化管控，可显著提升压差控制水平。随着建筑技术的发展，压差控制将朝着精准化、智能化方向持续迈进，为实现绿色建筑与可持续发展目标提供坚实支撑。

参考文献

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