本發(fā)明屬于建筑施工，具體而言，涉及一種用于酒店的建筑換熱站機(jī)房裝配式模塊化施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加快和人們生活水平的提高,酒店行業(yè)蓬勃發(fā)展。作為酒店運(yùn)營的核心設(shè)施之一,換熱站在保障客房舒適度、維持公共區(qū)域環(huán)境以及提供熱水等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的酒店換熱站機(jī)房建設(shè)主要采用現(xiàn)場施工的方式,存在諸多問題和挑戰(zhàn):

2、首先,現(xiàn)場施工受多種因素影響,如天氣條件、施工隊(duì)伍技能水平、材料供應(yīng)等,往往導(dǎo)致工期延長、質(zhì)量難以保證。特別是在酒店改造或擴(kuò)建項(xiàng)目中,施工噪音和粉塵會嚴(yán)重影響正常運(yùn)營,造成經(jīng)濟(jì)損失和客戶投訴。

3、其次,傳統(tǒng)施工方法難以精確控制管道布局和設(shè)備安裝,經(jīng)常出現(xiàn)"碰撞"問題,需要現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整和返工,不僅增加了成本,也影響了系統(tǒng)運(yùn)行效率。同時,由于缺乏整體規(guī)劃和優(yōu)化,往往導(dǎo)致空間利用率低下,維護(hù)困難。

4、第三,現(xiàn)有的換熱站設(shè)計(jì)往往采用"一刀切"的方式,未充分考慮酒店運(yùn)營的特殊性。酒店的能源需求具有明顯的季節(jié)性和時段性特征,如夏季制冷需求高峰、冬季供暖需求高峰、深夜低負(fù)荷期等。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)難以靈活應(yīng)對這些變化,導(dǎo)致系統(tǒng)在大部分時間運(yùn)行在非最優(yōu)狀態(tài),能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

5、第四,現(xiàn)場施工的質(zhì)量控制難度大,容易出現(xiàn)管道連接不嚴(yán)密、保溫不到位等問題,影響系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。同時,由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì),后期維護(hù)和更新難度大,增加了酒店的運(yùn)營成本。

6、第五,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法難以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化。換熱站系統(tǒng)涉及能耗、換熱效率、安裝成本、空間利用、響應(yīng)時間、噪音控制等多個目標(biāo),這些目標(biāo)往往存在相互制約和矛盾?，F(xiàn)有技術(shù)難以在這些目標(biāo)之間找到最佳平衡點(diǎn),導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能不佳。

7、最后,現(xiàn)有技術(shù)缺乏對酒店實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)的深入分析和利用。許多設(shè)計(jì)仍然基于經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算,未能充分考慮酒店的實(shí)際負(fù)荷特征和運(yùn)營模式,導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)際需求存在偏差。

8、面對這些問題,亟需一種新的換熱站機(jī)房建設(shè)方法,能夠提高施工效率和質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的精確優(yōu)化,并能靈活應(yīng)對酒店運(yùn)營的特殊需求。本發(fā)明正是針對這些技術(shù)問題,提出了一種創(chuàng)新的酒店建筑換熱站機(jī)房裝配式模塊化施工方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于酒店的建筑換熱站機(jī)房裝配式模塊化施工方法，能夠解決傳統(tǒng)施工方法難以精確控制管道布局和設(shè)備安裝需要現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整和返工，影響施工效率的問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種用于酒店的建筑換熱站機(jī)房裝配式模塊化施工方法，包括以下步驟：

4、s10、利用全站儀對酒店的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核測量，獲取實(shí)際尺寸數(shù)據(jù)；并根據(jù)所述實(shí)際尺寸數(shù)據(jù)，利用建筑信息模型軟件建立換熱站機(jī)房管線三維模型；具體是：將采用全站儀對酒店建筑的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核測量，獲取各關(guān)鍵部位的實(shí)際尺寸數(shù)據(jù)。全站儀是一種集成測量、計(jì)算、制圖于一體的高精度測量儀器，能夠快速高效地獲取建筑物的實(shí)際尺寸信息。測量過程中，需要在關(guān)鍵位置布設(shè)多個測量點(diǎn)，通過全站儀的自動掃描和拼接功能，可以獲得建筑物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。隨后，將獲取的實(shí)際尺寸數(shù)據(jù)導(dǎo)入到建筑信息模型(bim)軟件中，利用bim建模功能建立酒店換熱站機(jī)房的三維虛擬模型。bim軟件能夠?qū)?shí)際尺寸信息轉(zhuǎn)化為可視化的三維模型，并支持管線、設(shè)備等機(jī)電系統(tǒng)的精細(xì)化建模。通過bim模型，可以直觀地展示換熱站機(jī)房的空間布局、管線走向等關(guān)鍵信息。

5、s20、根據(jù)酒店的運(yùn)營特點(diǎn)和季節(jié)性需求變化，確定酒店的多個典型換熱負(fù)荷需求場景；具體是：需要深入分析酒店的運(yùn)營特點(diǎn)和季節(jié)性需求變化，確定酒店換熱站系統(tǒng)需要應(yīng)對的4種典型換熱負(fù)荷場景。第1種為夏季高峰期，特點(diǎn)為滿房+所有制冷設(shè)施運(yùn)行；第2種為冬季高峰期，特點(diǎn)為滿房+所有供暖設(shè)施運(yùn)行；第3種為深夜低負(fù)荷期，特點(diǎn)為入住率20-40％、僅維持基本制冷/供暖需求、公共區(qū)域設(shè)備最小負(fù)荷運(yùn)行、熱水需求降至日均的20％、總能耗降至峰值負(fù)荷的25-35％；第4種為淡季日常運(yùn)營期，特點(diǎn)為入住率約50-60％、部分公共設(shè)施維持正常運(yùn)營、餐廳等設(shè)施根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整、總能耗維持在峰值負(fù)荷的60-70％、換熱需求呈現(xiàn)間歇性波動。

6、s30、建立用于機(jī)房管線三維模型對進(jìn)行模塊分段的多目標(biāo)優(yōu)化模型；

7、s40、根據(jù)不同的典型換熱負(fù)荷需求場景，求解所述多目標(biāo)優(yōu)化模型，得到多個優(yōu)選分段參數(shù)，對所述多個優(yōu)選分段參數(shù)進(jìn)行綜合評估和權(quán)重分析，考慮各場景出現(xiàn)的頻率和重要性，得到最優(yōu)分段參數(shù)；具體是：首先將步驟s20確定的4種典型換熱負(fù)荷需求場景的參數(shù)輸入到步驟s30建立的多目標(biāo)優(yōu)化模型中，通過多目標(biāo)優(yōu)化算法(如遺傳算法、粒子群算法等)求解出各場景下的最優(yōu)管線分段參數(shù)。然后對這些優(yōu)選分段參數(shù)進(jìn)行綜合評估和權(quán)重分析?？紤]各典型場景出現(xiàn)的頻率和重要性,給予不同的權(quán)重系數(shù)。經(jīng)過加權(quán)平均后,得到一個綜合評分最高的最優(yōu)管線分段參數(shù)方案。這為后續(xù)的數(shù)字化模塊化設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)。

8、s50、根據(jù)所述最優(yōu)分段參數(shù)對所述換熱站機(jī)房管線三維模型進(jìn)行數(shù)字化模塊分段，生成管道分段加工圖及裝配圖；具體是：將步驟s40確定的最優(yōu)管線分段參數(shù)導(dǎo)入到bim軟件中,利用bim軟件的模塊化設(shè)計(jì)工具,將整體管線模型自動劃分為多個可拆卸的模塊單元。每個模塊單元包括管道、閥門、支架等部件。隨后生成每個管線模塊單元的詳細(xì)加工圖紙,包括管段尺寸、接口標(biāo)準(zhǔn)、焊接工藝等。最后根據(jù)管線模塊的裝配順序和連接方式,生成整體的管線裝配圖紙。通過這一步的數(shù)字化模塊分段,將原本復(fù)雜的一體化管線系統(tǒng)拆分為多個標(biāo)準(zhǔn)化的模塊單元,為后續(xù)的工廠預(yù)制和現(xiàn)場快速裝配提供可靠依據(jù)。

9、s60、將所述管道分段加工圖參數(shù)導(dǎo)入工廠自動化設(shè)備，利用全自動切割及焊接設(shè)備對管道進(jìn)行預(yù)制加工；具體是：將步驟s50生成的管道分段加工圖參數(shù)導(dǎo)入到工廠的自動化設(shè)備中,利用全自動的數(shù)控切割機(jī)對管材進(jìn)行精準(zhǔn)切割,切割誤差控制在±2毫米以內(nèi)。然后將切割好的管段送入自動焊接設(shè)備,采用焊機(jī)自動掃描管段接口,按照焊接工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)管段的自動焊接。對預(yù)制好的管道進(jìn)行實(shí)測實(shí)量控制,采用三坐標(biāo)測量儀等高精度測量設(shè)備,確保各管段尺寸、接口位置等參數(shù)的誤差控制在5毫米以內(nèi)。通過工廠的自動化加工和精密測量,可以確保管道預(yù)制的高精度和一致性。

10、s70、根據(jù)裝配方案對預(yù)制管道進(jìn)行分段編碼，并按照裝配圖紙將預(yù)制管道與閥門部件組裝成管道單元模塊；具體是：首先根據(jù)步驟s50生成的管線裝配圖紙,為每一個管線模塊單元編制唯一的編碼標(biāo)識。編碼規(guī)則可以包括模塊序號、管徑、管長等關(guān)鍵信息,便于現(xiàn)場識別和定位。然后將預(yù)制管段與各類閥門、支架等部件按照裝配圖紙的要求組裝成完整的管道單元模塊。模塊內(nèi)部的管段連接采用快速接頭或法蘭連接,便于現(xiàn)場拆卸。最后將每個管道單元模塊的重量、尺寸、吊裝點(diǎn)等參數(shù)錄入bim模型,為后續(xù)的現(xiàn)場吊裝提供參考依據(jù)。通過這一步的分段編碼和部件組裝,可以將原本復(fù)雜的管線系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多個標(biāo)準(zhǔn)化的管道單元模塊。

11、s80、根據(jù)所述及裝配圖，對管道單元模塊進(jìn)行裝配；具體是：首先根據(jù)bim模型和步驟s50的管線裝配圖紙,確定各管道單元模塊的安裝位置和順序。采用吊車等機(jī)械設(shè)備,將預(yù)制好的管道單元模塊吊放至指定位置。將相鄰管道單元模塊之間的快速接頭或法蘭連接件對接,并進(jìn)行密封性檢查。依次完成各個管道單元模塊的安裝,并按照裝配圖紙所示的管路走向進(jìn)行連接。完成全部管線模塊的安裝后,立即進(jìn)行整體的氣密性或水壓試驗(yàn),確保管路密閉性良好。最后進(jìn)行管路的調(diào)試和系統(tǒng)性能測試，確保換熱站機(jī)房系統(tǒng)能夠滿足不同運(yùn)行場景下的負(fù)荷需求。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的一種用于酒店的建筑換熱站機(jī)房裝配式模塊化施工方法還可以做如下改進(jìn)：

13、其中，所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的優(yōu)化目標(biāo)包括系統(tǒng)總能耗最小、換熱效率最大、安裝和維護(hù)成本最小、空間利用率最大、系統(tǒng)響應(yīng)時間最短、管線噪音最小。

14、進(jìn)一步的，所述利用全自動切割及焊接設(shè)備對管道進(jìn)行預(yù)制加工的步驟完成后，還包括對預(yù)制加工完成的管道進(jìn)行實(shí)測實(shí)量控制，確保誤差控制在5毫米以內(nèi)的步驟。

15、進(jìn)一步的，所述酒店的多個典型換熱負(fù)荷需求場景包括：夏季高峰期、冬季高峰期、深夜低負(fù)荷期、淡季日常運(yùn)營期：所述夏季高峰期的特點(diǎn)為滿房+所有制冷設(shè)施運(yùn)行；所述冬季高峰期的特點(diǎn)為滿房+所有供暖設(shè)施運(yùn)行；所述深夜低負(fù)荷期的特點(diǎn)為：入住率20-40％、僅維持基本制冷/供暖需求、公共區(qū)域設(shè)備最小負(fù)荷運(yùn)行、熱水需求降至日均的20％、總能耗降至峰值負(fù)荷的25-35％；所述淡季日常運(yùn)營期的特點(diǎn)為：入住率約50-60％、部分公共設(shè)施維持正常運(yùn)營、餐廳等設(shè)施根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整、總能耗維持在峰值負(fù)荷的60-70％、換熱需求呈現(xiàn)間歇性波動。

16、進(jìn)一步的，所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束條件包括：換熱站總熱負(fù)荷≥最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、管道壓力損失≤允許最大壓力損失、管道流速≤最大允許流速、換熱器換熱面積≥計(jì)算所需換熱面積、設(shè)備占地面積≤可用機(jī)房面積的80％、系統(tǒng)響應(yīng)時間≤15分鐘、管線噪音≤45分貝、系統(tǒng)能效比(cop)≥4.5。

17、下面是所述多目標(biāo)優(yōu)化模型的優(yōu)化目標(biāo)中的每個目標(biāo)函數(shù)的具體描述：

18、1.系統(tǒng)總能耗最小：

19、

20、式中，etotal為系統(tǒng)總能耗(kwh)；pi為第i個電力設(shè)備的功率(kw)；ti為第i個電力設(shè)備的運(yùn)行時間(h)；qj為第j個熱能設(shè)備的熱功率(kw)；tj為第j個熱能設(shè)備的運(yùn)行時間(h)；n為電力設(shè)備數(shù)量；m為熱能設(shè)備數(shù)量；εe為能耗誤差項(xiàng)(kwh)。

21、參數(shù)獲取方法：

22、pi和qj可從設(shè)備銘牌或規(guī)格書獲取；ti和tj通過能源管理系統(tǒng)記錄獲得；εe通過比較理論計(jì)算值和實(shí)際測量值的差異估算。

23、2.換熱效率最大：

24、

25、式中，η為換熱效率；qactual為實(shí)際熱量傳遞(kw)；qtheoretical為理論最大熱量傳遞(kw)；u為總傳熱系數(shù)(w/(m2·k))；a為換熱面積(m2)；cmin為最小熱容量流率(w/k)；εη為效率誤差項(xiàng)。

26、參數(shù)獲取方法：

27、qactual通過溫度傳感器和流量計(jì)測量獲得：其中為質(zhì)量流量(kg/s)，cp為比熱容(j/(kg·k))，tout和tin分別為出口和入口溫度(k)；

28、qtheoretical通過熱力學(xué)計(jì)算獲得；u通過實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式估算；a從換熱器規(guī)格獲?。籧min通過比較冷熱流體的熱容量流率取較小值。

29、3.安裝和維護(hù)成本最?。?/p>

30、

31、式中，ctotal為總成本(元)；cinstall為初始安裝成本(元)；cmaint，k為第k年的維護(hù)成本(元)；r為折現(xiàn)率；t為系統(tǒng)預(yù)期壽命(年)；εc為成本誤差項(xiàng)(元)。

32、參數(shù)獲取方法：

33、cinstall根據(jù)設(shè)備價格、人工費(fèi)用等估算；cmaint,k基于歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測模型估算；r參考銀行利率或公司內(nèi)部收益率要求確定，通常在3％-8％之間；t根據(jù)設(shè)備壽命和酒店規(guī)劃確定，一般為15-20年。

34、4.空間利用率最大：

35、

36、式中，uspace為空間利用率；vequip為設(shè)備總體積(m3)；vroom為機(jī)房總體積(m3)；saccess為設(shè)備可接近面積(m2)；stotal為機(jī)房總面積(m2)；εu為利用率誤差項(xiàng)。

37、參數(shù)獲取方法：

38、vequip通過bim模型或?qū)嶋H測量獲得；vroom通過建筑圖紙或?qū)嵉販y量獲得；saccess和stotal通過cad圖紙或?qū)嵉販y量獲得。

39、5.系統(tǒng)響應(yīng)時間最短：

40、

41、式中，tresponse為系統(tǒng)響應(yīng)時間(s)；tdelay為系統(tǒng)延遲時間(s)；trise為上升時間(s)；t為觀察時間(s)；τ為系統(tǒng)時間常數(shù)(s)；εt為時間誤差項(xiàng)(s)。

42、參數(shù)獲取方法：

43、通過系統(tǒng)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)獲取，步驟如下：

44、1.在穩(wěn)態(tài)條件下，突然改變系統(tǒng)輸入；

45、2.記錄系統(tǒng)輸出隨時間的變化；

46、3.分析響應(yīng)曲線，確定tdelay、trise和τ。

47、6.管線噪音最?。?/p>

48、

49、式中，lp為總聲壓級(db)；lp，i為第i個噪聲源的聲壓級(db)；v為流體速度(m/s)；v0為參考速度(通常為1m/s)；d為管徑(m)；d0為參考管徑(通常為1m)；k1和k2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；εl為噪聲誤差項(xiàng)(db)。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種用于酒店的建筑換熱站機(jī)房裝配式模塊化施工方法的有益效果是：

51、1.提高施工效率和質(zhì)量：通過引入全站儀測量和bim技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了換熱站機(jī)房的精確建模。采用工廠化預(yù)制和現(xiàn)場裝配的方式，大大減少了現(xiàn)場施工時間，提高了施工質(zhì)量和精度。

52、2.優(yōu)化系統(tǒng)性能：本發(fā)明建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型，綜合考慮了能耗、換熱效率、成本、空間利用、響應(yīng)時間和噪音等多個目標(biāo)。通過數(shù)學(xué)建模和優(yōu)化算法，找到了這些目標(biāo)之間的最佳平衡點(diǎn)，顯著提升了系統(tǒng)整體性能。

53、3.適應(yīng)酒店運(yùn)營特點(diǎn)：方法考慮了酒店運(yùn)營的多個典型場景，如夏季高峰期、冬季高峰期、深夜低負(fù)荷期和淡季日常運(yùn)營期。通過對這些場景的綜合分析和權(quán)重評估,設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)能夠靈活應(yīng)對負(fù)荷變化,在不同運(yùn)營條件下都能保持高效運(yùn)行。

54、綜上所述,本發(fā)明的方法在提高施工效率、優(yōu)化系統(tǒng)性能、適應(yīng)酒店特點(diǎn)、節(jié)能環(huán)保、提升用戶體驗(yàn)等方面都取得了顯著進(jìn)步,為酒店換熱站機(jī)房建設(shè)提供了一種全新的高效解決方案。解決了傳統(tǒng)施工方法難以精確控制管道布局和設(shè)備安裝需要現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整和返工，影響施工效率的問題。