芻議暖通空調系統優化控制與能量管理的現狀及發展趨勢

王艷玲 劉欣

芻議暖通空調系統優化控制與能量管理的現狀及發展趨勢

王艷玲 劉欣

暖通空調系統簡單地說就是指汽車或者是房屋建筑物內部負責通風、暖氣以及空氣調節的有關系統或者設備，日常生活中隨處都應用。這種暖通空調系統的設計要與熱力學，流體力學甚至流體機械學等等相關學科，應用起來復雜而又全面。在機械工程領域有著舉足輕重的作用，是十分重要的學科之一。關于暖通空調優化控制和能量管理的研究是十分必要的，本文筆者就其現狀與發展趨勢做出探討。

暖通空調；節能方式；變頻技術；優化控制

1 暖通空調系統優化控制與能量管理的實用現狀

我國暖通空調的系統優化控制和管理起始的時間相對比較晚，因此，有關問題引起的重視程度遠不夠高，基于這個系統環境中的能量轉換進行的控制而設定出的系統安排，呈現必要的設定點以支持運行，保證末端系統的監控，做好必需的結構以回應，確保整個系統耗能記錄和加以分析，運用較為先進的技術特點，進行具體能量消耗的縮小處理?，F階段的適應控制理念在空調系統中有了一定量的控制與應用，運用具體參數辨識處理技術進行基因遺傳改造，就是要在原來的空氣處理方式基礎上，進行具體的設備加以支持，保證并促進功能提高的同時，準備好現場資料的觀察和分析，實現后期對整體系統功能和節能管理中所需的要求。

現在我國暖通空調系統的應用已經非常廣泛，各大商場、寫字樓以及其他各類建筑都已應用，包括汽車空間也隨之普及。但現在暖通空調系統的應用當中也出現了問題，它的耗能一般會很大，據獲悉一般會占的比重為建筑總耗能的一半以上，雖然在某一規定的狀態下系統運行會達到效率最高，但暖通空調分布整個建筑，是由數百臺設備通過通風管道以及制冷劑等很多個環節來轉換最終拼接而成，所以這并不能保證每個設備的效率達到最高值，以至于出現的現狀就是能源的消耗過大。對于我國國情而言，稀缺的能源條件最終是不能接受這樣的高能耗系統，對于現在這樣的社會情況來說，是一個巨大的挑戰。

1.1 暖通空調系統的優化控制

暖通空調系統的優化設置在這個節能之路中可以說是重中之重，現在的優化設置可以分為如下幾點：

（1）目標遺傳算法來對溫度進行優化改進，通過系統的記憶功能讓溫度達到人體最舒適的數值，并且讓系統的能量利用達到最高值，就像運動中的肌肉記憶一樣。但是問題也是很突出的，就是不能很好地與其他體統完美結合，不能夠讓其他的系統也達到最理想的狀態；

（2）通過使全局系統達到最優而設計的全局控制系統，通過整體的最優值進行設定，也就是忽略各系統的最優從而達到整體系統的平衡。但是，這是把整個系統看做是假設的一致，而且通過運用也沒考慮水溫的分布。

所以通過不斷地探索最終技術的發展趨勢也就是通過節能的方式來順應社會的需要。

1.2 暖通空調系統的能量管理

隨著社會的進步，進入到互聯網時代，計算機已經普及運用，代替了各種儀表，那些常規的儀表已不能適應暖通空調的智能化，監測、控制、管理都需要嚴謹快捷的計算機完成。在暖通空調系統控制和管理中應用計算機可以大大提高動作效率，減少運行過程中不必要的能耗，運用計算機可以減少運行管理勞動強度，順應節能減排的社會號召。同時，也取得很好的經濟效益。能量管理的重要性是十分顯著，可以通過適當的能量管理避免系統跑、漏、疏等不安全以及浪費現象，對于末端設備的調控管理，便于分析暖通空調的水電氣運行情況，以及對成本的核算都有很大作用；便于合理分派冷熱源，使其達到最佳合理分配，整體效益就可更上一層樓?，F在的暖通空調系統存在不同的控制協議，不同的能量控制系統具有不同的開發環境和技術標準，企業的信息化程度加深，系統的能量控制和管理的集成也要被企業錄入企業信息管理系統當中。實現異構計算機系統的數據共享和信息交換，是暖通空調能量管理的一個發展方向。

總的來說，暖通空調系統能量的問題很顯而易見，大部分是由于工作隨時間的改變而優化，系統設備之間相關聯從而達到最優化，使其成為整體，類似于團隊一樣。

2 暖通空調優化控制與能量管理的發展趨勢

暖通空調被運用到現在的階段，它的現階段旨在充分提升自身的智能化，也就是自動化水平，具體需要如何努力改進主要包括：運用設備的次序、用程序控制開關、回路控制組成單元器，其中回路的控制被稱為傳統PID；CPU核心處理為八位單片機。在這些年智能理論的應用，得到了很大的發展空間，外加上嵌入式微處理器的成本降低，也就導致了社會主流單元控制器的嵌入式微處理器的系統必然大于或等于16位。同時這個系統的自學功能適應功能也得到很大提升，相當的強。這種單元控制器也可以在任何初始條件下實現回路，達到最優控制。

與此同時，暖通空調系統對設備流量和壓力以及溫度等也為工作點方式，并且每個工作點都為最佳。但是，這樣的系統并不能確保是整個系統達到最佳，針對這樣的問題我認為應該采取把能耗作為指標，能耗達到最小也就是最優，所以節能就成了暖通空調系統的關鍵因素。

現在暖通空調的管理功能主要就是監控，暖通空調的所有基礎單元的信息集中管理，統一報告，調整狀態監測的各種設備，必須對暖通空調的每一個末端用戶進行檢測，同時作為研究的重點，達到牽一發而動全身的效果。

數據的采集與監控不能依靠儀表等設備，必須與計算機相關聯，所以網絡技術的應用也是一個發展趨勢，現階段，暖通空調還有很多不同的技術標準，控制協議也不相同，然而當今社會信息化的普及程度不斷加深，也就必然順應社會需求，需要一個集成化的控制管理系統，把暖通空調控制系統里面涉及的各種設備運行的信息和能量管理的信息，集成基于網絡的企業信息管理系統，達到數據共享。

3 暖通空調優化節能方法

本文中一直有提及節能，筆者認為節能才是最順應社會趨勢的有效改革，未來的發展趨勢也會沿著節能的方向進一步提升，現如今，社會要求我們節能減排，走可持續發展之路，節約能耗是必不可少的，我們需要研究并找出方法解決這一問題。

在暖通空調的節能過程里，首先要精確計算工程建筑的面積，從而組建出熱源系統，在一般情況下熱電站，熱泵、小型鍋爐、區域鍋爐房、熱水機組等都是熱源。熱電站的運行效率是最高的，其次是熱泵，熱泵的熱量是可再生的，運用大自然的熱能轉化而來，太陽能、地熱等。我們還可以推廣變頻技術，在現代化的城市里面，暖通空調系統的現代化也是必然的，我們可以通過變頻技術彌補空調系統中的工藝問題，同時，也可以減少能源消耗，也就可以降低經濟成本。在一般情況下，空調系統只會按照預先制定好的功率運行，如果在負荷較低的情況下就會造成浪費。通過變頻技術就可以進行調節，從而實現節能減排。我們可以根據實際情況，進行調節風量或水量，保證屋內適宜的溫度?，F如今，我國工業變頻器的推廣和使用已是日?；?。通過變頻調節優化配置，達到良好的節能效益。

還有一種冷熱能回收的優化也是可行的，只是在進一步研究中，在保障能源利用達到最高值的大前提下，通過空調系統的冷熱能回收實現節能，這也是一個突破。就像廢物利用在回收一樣，將釋放的冷熱能二次回收。我們可以通過排風系統的余熱進行回收利用，但前提是保證排風系統的正常運行，將余熱回收，更好的應用了排風功能，對于新進來的風，又能提前進行預冷或余熱，減少功能負荷量，這樣就減少了能量消耗，大大減輕了能耗壓力，當然這樣的功能還有待研究，但空調系統的節能是不容忽視的。

4 結語

總的來說，暖通空調相對于現代建筑來講，是一個非常重要的環節，尤其是現在追求建筑的智能性已經成為世界潮流，并且遵循可持續發展戰略，節能跟環保的具體運用是可持續的關鍵所在，要加強對其研究，以更好的服務人們。

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[2]王彥，劉宏立.LMBP神經網絡PID控制器在暖通空調系統中的應用研究[J].湖南大學學報，2011（8）.

[3]于曉明，李向東.暖通空調系統幾項重點節能設計措施探討[J].暖通空調，2007（9）.

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1673-0038（2015）33-0225-02

2015-7-15