智能建筑中熱源自適應節能控制分析

溫東颯

(黃淮學院,463000)

0 引言

智能建筑是未來建筑發展的必然產物，智能建筑結合了自動化控制技術、計算機控制技術、基本的通信理論等學科。對于現階段的智能建筑來說，建筑業中智能建筑的發展速度遠遠超過其他建筑模式的發展速度。我國經濟的快速發展保障智能建筑的發展暢通無阻。隨著能源在傳統建筑中的大量浪費，建筑行業對能源的有效利用要求越來越高。對于民用建筑來說，其中的基本采暖設施的能耗，對于整個建筑能耗來說占據一半以上，因此采暖系統的節能控制是建筑節能的主要途徑之一。本文主要對智能建筑發展過程中的熱源自適應節能控制進行研究，首先對現階段智能建筑中節能的意義，并對建筑熱源智能化節能控制的可行性進行分析，提出了自適應控制策略.為建筑行業對能源的有效利用方面的發展，提供可行的方法。為建筑業發展提供方向。

1 智能建筑中熱源節能的意義

隨著國內經濟的迅猛發展，人們在房屋類固定資產方面大量投入，是房屋建筑行業快速發展的重要原因，但是現階段在世界能源危機的不利趨勢下，中國國內的建筑行業中熱能的利用由于保溫隔熱和氣密性技術等原因，造成建筑行業的熱能利用率非常低。這種利用率底下造成CO2等的溫室氣體大量排放。造成地球變暖、氣溫升高、干早頻發、冰川消失、洪水泛濫、土地沙化等災難性后果。

因此來說智能建筑中熱源節能勢在必行，應該從以下及格方面進行分析和考慮。首先對于建筑能耗來說應該盡可能的降低其能耗；其次，最大限度的開發其他無限的有效利用的能源，主要指太陽能（這種技術已經得到了廣泛利用）；最后，在能源充分利用的前提下，盡可能的滿足人們的生活需求。

對于建筑行業來說其是一門包含多個行業和技術的綜合學科，是多種技術完美結合的典范。建筑采暖熱源控制的基本原理是在保證建筑舒適的條件下，控制熱源系統實時的啟動和關閉，實現節約能源的目的。

自適應控制系統上世紀中期已經成為各行業控制的運用首選，在二十世紀九十年代美國就已經出現自適應系統相關的軟件，而且二十一世紀開始已經出現了自適應相關的產品。因此來說智能建筑中熱源節能是未來發展的趨勢。

2 智能建筑中熱源自適應節能控制研究

2.1 溫度分布

智能建筑中溫度的分布:對于大多數集中智能建筑物供熱系統中，共性問題是建筑內部溫度分布不均勻，對于建筑內的各個部分溫度隨著外界溫度變化而變化，有些建筑中出現過熱的現象，通過三通閥可以得到有效地解決，但是出現的問題是不能實現三通閥中不同區域的協同運行。這樣的結果就是造成能源的浪費。

2.2 自控制策略

基本的自控制策略：對于我們常見的子控制策略分為以下幾個方面：

質調：這種方式主要是依據改變建筑屋內的供水溫度來實現熱量的自控制，集中熱水供熱系統最常用的控制方式是質調節，對于機械循環系統來說，幾乎所有的設施裝置都采用這種控制方式。質調節是在水泵送入系統中的循環水量不變條件下，隨著室外空氣溫度的變化，改變送入供熱系統的熱水溫度；

量調，顧名思義通過改變熱水的流量的基本方式來解決熱量的控制問題，量調節的主要優點主要是能節約熱網水泵運行電能，達到節能的目的，對于量調來說其缺點是易造成系統的水力失調。在運行過程中需要改變送入系統中的水量，第一必須人為的改變循環的轉數，主要是針對室外電動機轉數以適應循環水量的變化隨著空氣溫度變化時要不斷地改變，可使用交流步頻調速器進行調節，或者是使用無級變速的電動機，這樣會對水泵的轉數根據負荷變動實現自動控制的目的；

間歇性調節控制：這種模式主要通過改變基本的放熱模式中的時間問題達到熱量控制。間歇調節也是一種量調節，是其一直重要的變種。間歇調節，開泵時，定期的向采暖系統供熱。系統中的水開始循環，經過鍋爐加熱到一定溫度后，向系統中供熱停泵時系統中的水停止循環，熱水逐漸放出熱量并降低溫度，當熱水冷卻到了一定程度，室內空氣溫度下降到允許最低溫度達到。以此間歇性調節控制的目的。

我們擬采用間歇性調節控制來控制熱量，由于傳統的供熱系統中環境對溫度的影響是不同步的，全部是緩慢的、稍微滯后的。因此來說自適應控制系統作為一種新型的現代控制系統，具有自校正控制的功能，這種控制功能是一種基本的自適應控制系統，通常適用于變化緩慢的場合。由于這種分析模式，我們決定利用自校正調節控制器的基本控制策略，這種策略主要是依據溫度預測的基本模式。這種模式有效避免了易造成系統的水力失調，造成的不必要危害，采用間歇性調節控制來控制熱量，理論上能達到理想效果。

2.3 智能建筑中熱源自適應節能控制模型分析

基于熱源系統的基本分流程模式圖，如下所示：

圖一 熱源系統的操作方式圖

由熱力學第一定律分析發現，該定律與實際溫度的測試是完全相同的，這使得人們能夠對熱力系統結構化有一定的認識。因此來說我們可以分析得到以下條件：

首先：對于所有的熱能現象都是具有線性變化的特點。

其次：所有的循環中的水都具有儲熱量，而這種儲熱量可以被忽略。

最后：對于所有的建筑來說，其外墻的儲熱量都要少于內墻的儲熱量。

對于熱源自適應系統的時間控制

在所有的熱源和建筑物來說，他們中都存在著熱慣性的基本特點，因此來說，對于所有的房間必須具有一個啟動熱源系統，這種系統要在使用之前必須給定一個時間段提前開啟，這樣做的目的是為了用戶在使用房間時，對于建筑內部溫度給人的感覺極為舒適內。通常來說，對于這種預熱系統的時間控制，主要依據三個因素分析，

首先建筑物熱特性，對于建筑的熱特性進行分析，然后做出切實的分析；其次建筑物內部蓄熱量，對于建筑內部的儲熱要有一定的認識，使建筑的儲熱穩定的體現出來，避免造成溫度的過熱或者溫度的不足等現象發生；最后要對熱源系統的基本工作情況進行實時的回報，保證整個熱源系統的良好運作，并對出現的問題及時予以解決，保證整個系統正常工作，避免不必要的現象發生。

圖2 區域性熱源微機監測及控制系統的基本控制原理圖

最后對于任何的起始控制器的工作情況都依賴于精確的預熱時間估計。對于溫度過高的估計會造成無謂的熱量浪費，溫度過低的估計會導致用戶在初始的一段時間內到在開始階段出現不舒適的現象。

對于整個系統區域性熱源微機監測及控制系統的基本控制原理圖見圖2。

對于這種控制系統來說，其上一個等級為SCC監控計算機，這種計算機額的主要作用是對監測信號的整體收集和處理，此外對發出命令進行必要的管理控制，此后基于學模型計算處理之后，對每個部分進行自行的賦值確保每個部分都有自己的適時的值。在這個部分中，自適應控制器主要用來把固定的值與系統經過自己的分析得出的值進行比較，對于各種情況造成的偏差進行分析，由自適應控制器進行數字控制計算，然后經D/A轉換器和多路開關分別控制各執行機構進行調節。

對于這種系統的特點是：靈活，可以根據適時的情況進行分析，然后給予機器一個賦值；安全可靠，這種機器在使用過程中安全可靠，出現錯誤的概率極低；易于實現，對于機器的實現主要依靠多個控制器的自行控制，對于整個系統能夠實現整個系統的節能控制。

3 結論

智能建筑本世紀建筑發展的目標。對于現階段能源日益短缺的現實，智能建筑的節能控制問題已經成為人們關注的熱點之一。隨著能源在傳統建筑中的大量浪費，建筑行業對能源的有效利用要求越來越高。對于民用建筑來說，其中的基本采暖設施的能耗，對于整個建筑能耗來說占據一半以上，因此采暖系統的節能控制是建筑節能的主要途徑之一。本文主要對智能建筑發展過程中的熱源自適應節能控制進行研究，首先對現階段智能建筑對于節能的意義，并對建筑熱源智能化節能控制的可行性進行分析，提出了自適應控制策略.為建筑行業對能源的有效利用方面的發展，提供可行的方法。有力推進建筑智能化過程起到了拋磚引玉的作用。

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