解析建筑設備系統(tǒng)最優(yōu)化運行技術(shù)

【摘 要】在節(jié)能減排要求下，各行各業(yè)制定了節(jié)能減排措施，建筑行業(yè)作為能源消耗重要行業(yè)，加強建筑設備系統(tǒng)的最優(yōu)化處理，可節(jié)省能源，保護生態(tài)環(huán)境，本文在建筑設備儀器介紹下，分析了建筑設備中的通用與專用模型，并討論了設備系統(tǒng)節(jié)能最優(yōu)化的運行技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】建筑設備；系統(tǒng)；最優(yōu)化；運行技術(shù)

在生態(tài)環(huán)保理念下，建筑設備的節(jié)能減排要求不斷提高，不僅要在設計過程，注重建筑設備節(jié)能，還要注重投入使用過程的建筑設備的優(yōu)化運行，盡量獲得設備系統(tǒng)運行的最優(yōu)化，運用能源管理的統(tǒng)計系統(tǒng)，可對多年運行的建筑設備系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行保存，并利用計算機優(yōu)化模擬系統(tǒng)數(shù)值，確保建筑設備的節(jié)能要求。

一、建筑設備儀器與設備系統(tǒng)模型

1.建筑設備儀器

在智能建筑樓的綜合管理當中，會涉及中央空調(diào)、風機、供配電與給排水等系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)存儲，在運行數(shù)據(jù)庫當中，能夠得到每個時刻的設備系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，一些無能源管理的設備系統(tǒng)，需要到現(xiàn)場采集所需的實際運行數(shù)據(jù)，直接通過儀器記錄數(shù)據(jù)的有溫度、時間、濕度及室外風速等，通過計算能夠獲得建筑物的流量、耗電量及冷熱量等，所涉及數(shù)據(jù)采集儀器主要是溫度記錄儀、熱電偶的溫度采集儀與流量記錄儀等，為設備系統(tǒng)模型的驗證和修正提供了可靠運行數(shù)據(jù)，以確保設備系統(tǒng)的最優(yōu)化運行。

2.設備系統(tǒng)模型

在建筑設備系統(tǒng)當中，主要包含通用模型與專用模型，其中，通用模型所涉及常用設備有冷卻塔、冷水機與風機等，是依據(jù)生產(chǎn)商所提供性能參數(shù)圖或者是表用最小二乘法方式所擬合的，如冷卻塔的功率、通風量與溫度間的函數(shù)關(guān)系能表示為：

ECT表示冷卻塔的輸入功率，G表示冷卻塔的通風量，Gr表示冷卻塔的額定通風量，Er表示冷卻塔的額定功率，two表示出塔的冷卻水溫度，twi表示進塔的冷卻水溫度，cp表示水比容度，h1表示空氣比焓，hw，1表示t1水溫下，空氣比焓，而V表示填料體積，Q1表示冷卻水流量，而U與Ka分別表示冷卻塔的特性值與比焓容積的傳熱系數(shù)。

與此同時，在專用模型的建設過程當中，還需要針對建筑設備系統(tǒng)常用設備中所涉及到的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行建模處理。例如：在有關(guān)蓄能空調(diào)系統(tǒng)的分析過程當中，為更為準確與有效的確定在電價處于低谷狀態(tài)下，蓄能空調(diào)所對應的蓄能運行時間，在白天狀態(tài)下有關(guān)蓄能空調(diào)的負荷預測有著重要意義。基于對這一問題的分析應當構(gòu)建一個專門性的冷熱負荷模擬子模塊，實現(xiàn)對蓄能空調(diào)運行負荷的可靠性預測處理，并在此過程當中實現(xiàn)對蓄能介質(zhì)在初始及終止狀態(tài)下所對應工作溫度指標以及總蓄能量指標的有效確定，從而為夜間狀態(tài)下，蓄能空調(diào)系統(tǒng)最優(yōu)化的運行方式提供必要的數(shù)據(jù)支持與保障。又如地樁土壤的蓄能過程分析，可依據(jù)傳熱學的原理運用有限元法進行土壤溫度場雨混凝土地樁的建立，加強蓄冰槽分析，建立其專用模型，并掌握釋冷與蓄冷特點，獲得蓄冰槽水溫的數(shù)據(jù)值，為設備系統(tǒng)的優(yōu)化運行打下基礎。

二、建筑系統(tǒng)模型驗證與數(shù)值分析

1.模型驗證

在實際建筑設備工程中，各系統(tǒng)模型的工作流程為首尾連接的，能組成完整建筑系統(tǒng)模型。依據(jù)建筑工程實際運行狀況，對水泵出口的壓力與冷水出口的溫度等參數(shù)值區(qū)間進行設定，實施程序調(diào)試，向模型當中輸入實際冷水量與冷負荷等，對設備系統(tǒng)總制冷量、能耗與總制熱量等進行模擬計算，然后比較模型和實際運行過程的輸出參數(shù)，對系統(tǒng)模型與有關(guān)部件進行修正，讓實測數(shù)據(jù)與模型輸出數(shù)據(jù)間的誤差盡量在工程所允許的誤差范圍內(nèi)，從而提高系統(tǒng)模型的準確度，更好指導建筑設備運行。

2.運行數(shù)值分析

對整個建筑系統(tǒng)進行模型分析，對不同運行方案實施模擬計算，可實現(xiàn)不同參數(shù)的最優(yōu)運行組合，在計算前，先選定目標函數(shù)，建筑系統(tǒng)整體能耗最小值作為目標，并選定總制熱能效比的最大運行參數(shù)，可對往年空調(diào)的負荷值與氣象預報的參數(shù)進行計算，以獲得第二年度所需要的冷熱量，并根據(jù)所得冷熱量，確定蓄能介質(zhì)工作溫度與總蓄能，且實施最優(yōu)化運行的模擬計算，獲得夜間制冷水溫與運行時間。如空調(diào)冷源各子系統(tǒng)的水泵、制冷劑與冷卻塔等設備，建立模擬系統(tǒng)之后，能夠依據(jù)全年的能耗目標，確定最優(yōu)冷卻水的流量與風量，并顯示出模擬計算后的流量與風量變化，找出最優(yōu)的運行方案。利用最優(yōu)化的系統(tǒng)運行技術(shù)，能夠?qū)⒏鲄?shù)配置進行最優(yōu)運行方案的模擬，將最優(yōu)方案與實際數(shù)據(jù)結(jié)果進行比較分析，當作建筑設備節(jié)能程度的評價依據(jù)，以驗證建筑設備設計當中的一些環(huán)節(jié)，積累大量經(jīng)驗，指導今后相似的建筑工程，使建筑設備符合節(jié)能減排的要求。

三、系統(tǒng)最優(yōu)運行技術(shù)

1.多能效運行技術(shù)與分層分布結(jié)構(gòu)

在建筑工程下，要實現(xiàn)建筑設備的節(jié)能控制，需要諸多技術(shù)支持，如計量統(tǒng)計技術(shù)、運行效率技術(shù)、網(wǎng)絡通訊、GSM故障定位、跟蹤診斷技術(shù)、跟蹤評價技術(shù)與變頻技術(shù)等，建筑設備的整體能源管理系統(tǒng)包含運行技術(shù)眾多，對這些技術(shù)進行集成，為設備系統(tǒng)運行提供了大量技術(shù)支持。而運用分層分布式的結(jié)構(gòu)，實施軟件的組態(tài)化與硬件的模塊化，在建筑投資過程中，能提高建筑設備的經(jīng)濟性、維修性與可靠性等，其經(jīng)濟性主要是在原設備前提下，對建筑設備進行系統(tǒng)節(jié)能改造，并配合設計選型，構(gòu)成建筑整體的節(jié)能方案，為設備系統(tǒng)的設計與改造提供了多種選擇途徑；可靠性是指設備系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)互相獨立，不會影響其他系統(tǒng)運行，有工頻切換與雙回路節(jié)能的作用；維修性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)當中，設置遠程的維修站，通過網(wǎng)絡與計算機對遠程故障與軟件升級進行監(jiān)控，特別是GSM的故障定位系統(tǒng)應用，能有效確保系統(tǒng)的安全運行。

2.智能控制與網(wǎng)絡運行管理

在智能建筑當中，設備系統(tǒng)是由中央控制站來智能檢測、管理與跟蹤控制的，建筑設備現(xiàn)場，應該設置子系統(tǒng)的操作站，通過遠程控制能實現(xiàn)可視操作，每項子系統(tǒng)能獨立運行，并實現(xiàn)整體系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)通訊，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，通過CPU與專家系統(tǒng)參數(shù)進行運算比較，以確定系統(tǒng)最優(yōu)化的控制方式，讓建筑系統(tǒng)一直保持在最優(yōu)化的控制模式下。中央控制站的網(wǎng)絡設置，可把建筑設備中的各子系統(tǒng)實施數(shù)據(jù)運行，電水汽等數(shù)據(jù)計量進行遠程采集，以實現(xiàn)需求能源的統(tǒng)計管理與控制，將各分項的計量數(shù)據(jù)運用網(wǎng)絡，上傳到能源的統(tǒng)計管理中。同時加強設備運行數(shù)據(jù)的自動監(jiān)測，讓用戶全面了解統(tǒng)計管理的數(shù)據(jù)與設備的運行狀況，為運行能效的分析，提供可靠的管理依據(jù)。

3.軟件功能應用

在設備系統(tǒng)當中，軟件功能主要包含報告生成、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、能效診斷與預警管理等，設備軟件的報告生成，主要涉及分項計量與能效統(tǒng)計，可自動生成效率審計的診斷報告，并將統(tǒng)計分析結(jié)果，按照標準格式，運用網(wǎng)絡自動上傳至建筑監(jiān)管平臺，數(shù)據(jù)實時傳輸，避免了人工填報帶來的人為因素，使所得數(shù)據(jù)更為客觀準確，依據(jù)有關(guān)管理指標，對能效進行診斷，可給管理與技術(shù)節(jié)能提供依據(jù)，當設備運行出現(xiàn)異常狀況或者超限報警時，設備系統(tǒng)能夠給出預警管理。智能建筑設備，大多采用的是分類計量與統(tǒng)計，對建筑設備與再生資源實施跟蹤控制、節(jié)能管理等，以解決能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)不夠準確，或者節(jié)能管理與能耗診斷決策依據(jù)有效提供的問題，運用數(shù)學模型、有效資源配置與算法分析，提高設備系統(tǒng)的優(yōu)化運行。

四、結(jié)束語：

隨著生態(tài)環(huán)保理念加深，節(jié)能減排已成為各行業(yè)的重要發(fā)展目標，建筑設備工程作為能量消耗巨大的工程，加強建筑建設的節(jié)能低耗性，不僅能避免生態(tài)污染，節(jié)省建設過程的能源消耗，還能降低建筑設備整體壽命期內(nèi)的能源消耗，從建筑設備整個使用周期考慮最優(yōu)運行技術(shù)，能有效降低全過程的能源消耗，實現(xiàn)建筑行業(yè)的生態(tài)持續(xù)發(fā)展。

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