暖通空調能量管理與優化控制系統

摘要：隨著空調在人們的生活中應用的越來越廣泛，隨之而來的能源消耗問題也越來越明顯，隨著全球總能源儲量的減小，暖通空調的節能降耗問題成為了我們目前首要面對的一個十分嚴峻的問題。本文主要從暖通空調的能源消耗方式入手，詳細介紹了暖通空調能量管理系統的工作原理和工作特點，然后根據人們對系統的需求，對控制系統進行合理的優化，并根據未來空調系統的技術發展方向，為暖通空調能量管理和控制系統提供一個較為明朗的發展方向。

關鍵詞：暖通空調;控制系統;優化;能量管理

暖通空調系統的能耗在整個建筑系統能耗中占據很大的比例，一般來說居民區和辦公地區的暖通空調設備都是采用由多臺設備并聯構成的一個大的空調系統，由于這個系統龐大，很難對其進行宏觀調控，就會很容易造成資源浪費，使得整個空調系統的能耗增加，并不能滿足降低能耗的初衷。

1.暖通空調能量管理模塊

對于能量管理控制模塊的研究已經取得了較為成熟的結果，對于暖通空調能量消耗接近系統設定的某一定值時，該模塊就會通過關閉一些不需要設備來降低能量成本，一般來說能量管理模塊控制主要包括以下幾個方面：

1.1優化啟動/停止

優化啟動/停止模塊主要是通過對實際溫度和設定溫度的差別來優化對于暖通空調啟停時間的控制，這一模塊對于系統能源優化的主要方式就是始終將整個設備控制在待機狀態，在盡量滿足人們對于空調的需求的情況下，盡快將空調設定到待機狀態，以減小暖通空調對能量的消耗。

1.2負載循環模塊

負載循環模塊的主要工作方式就是在系統運行穩定以后或者達到一定時間的周期以后，關閉指定的附屬設備，降低能量的消耗，對于暖通空調負載循環系統，有一個明確的優化組合函數，就是根據制冷或者制熱的負荷需求來選用制冷劑類型優化組合，最終達到一個提高HVAC系統的性能的目的。

1.3能量管理與統計模塊

基于用戶的用電量情況進行統計，針對用戶在夜間和假日、周末、工作日等不同時間段對空調的使用時間進行統計，然后在數據庫中進行整合，進一步分析個人或者企業對于空調性能需求情況，然后建立時間調度控制模塊，合理利用外部環境條件針對不同時間段用戶需求的不同選用不同的工作模式，這樣既能夠滿足人們對于空調系統的需求，又能達到節能的根本目的。

1.4暖通空調空氣調節子系統

空氣調節子系統是暖通空調中的一個最重要的子系統，空氣調節子系統對于空氣處理的過程由送風、回風和換熱三個系統組成，新風和回風混合以后形成混風，然后在通過熱交換器進行降溫或者升溫，最后經由管道送入房間進行熱交換，完成空氣調節的目的，通過加強對空氣調節系統的控制，能夠完成對子系統的優化，進而進一步實現整個空調系統的優化。

2.暖通空調能量管理技術的發展現狀

2.1優化控制

系統優化控制是暖通空調節能運行的一個最為關鍵的環節，對于系統優化控制方面的研究也有了較為成熟的成果，一般常用的系統優化控制方法是采用多目標遺傳算法對空調系統的工作溫度進行優化設定，既可以獲得令人舒適的環境溫度，又能夠確保能量的最佳利用效果，但是這一優化控制方法也有著十分明顯的缺點就是不能夠擴展到其他系統對其進行準確的優化控制，一些研究任運在遺傳算法的基礎上對集中式暖通空調系統冷卻水循環系統進行優化，以獲得系統的最佳工作點和工作效率。

2.2基礎控制器參數整定

在目前的回路控制系統參數整定方面一般采用的手段是將神經網絡和模糊控制引入到控制器系統中，將人工神經網絡運用到計算機計算控制領域，形成PID控制回路，能夠有效的解決計算機對于人體舒適度預測不準確等問題，很好的抑制環境因素對于空調控制系統的干擾，案例的對基礎控制器的參數進行整定。同時，還有一批人提出了新的方法對PID控制器進行優化，整體使用效果要比單獨使用PID控制器進行控制的效果好得多。

2.3能量管理

能量管理是暖通空調系統能量管理的又一重要環節，加強對空調運行過程中的能量管理能夠有效的防止能量資源浪費等情況的出現，能量管理系統就是對各個設備終端的能耗進行統計，然后進行分析整理，最后對整個空調系統的冷熱源與負荷進行合理分配。能量管理控制是通過控制暖通空調不同單元的能量消耗，對能量消耗進行合理優化，從而使整個空調系統的能量需求降到最小。

3.暖通空調優化控制技術的發展趨勢

3.1提高系統自動化水平

現有暖通空調系統優化的主要方式就是提高系統自身自動化水平，目前空調控制系統采用的是以傳統的PID控制回路加上現有的CPU核心進行嵌入式系統的操作和控制，已經初步完成了智能控制理論的要求目標，嵌入式操作系統在空調控制系統中的運用時暖通空調能量管理優化過程中的一個里程碑，隨著計算機水平的不斷進步，嵌入式微處理器的價格和性能也得到了進一步的優化，現有的控制系統采用的是高級控制策略，本身具有自主學習功能，能夠根據控制對象在變負荷、多種復雜工作環境下進行逐步學習，不斷對控制回路進行優化，最終達到最優優化，實現對整個空調系統的各個環節的最佳控制。

3.2定工作點對各設備進行參數整定

目前暖通空調系統的工作當時大同小異，都是采用定工作點的方式來實現對于空調系統各個設備的溫度、壓力和能耗等參數的控制，每一個附屬子設備都有自身的最佳工作點，在空調系統正式運行期間，空調系統不斷對各個設備的工作參數進行統計，然后統計每一個設備的最佳工作點，因為不同子設備的最佳工作點不同，如果僅僅只是采用單一的工作點進行處理和調控就不能保證整個暖通空調系統的性能是最佳的，因此需要對控制系統進行優化控制，將每個設備的工作點設定在最佳工作點，達到實現優化控制研究的目的，同時也能實現節能的主要目標。

3.3實現全方位的監控

加強基礎控制信息的反饋處理能夠及時根據整個空調系統的運行狀況進行調整，動過對空調系統管理的全方位監控，實現對基礎控制單元的運行資料進行整合，進一步對空調的狀況進行監督，確保能夠中央系統能夠對空調運行過程中的每一個動態都能及時掌握，并根據具體情況合理安排能量的運行，以期最終達到節能的根本目的。

3.4網絡技術的應用

目前暖通空調控制系統采用的網絡控制協議存在不同的差異，不同的控制系統有這自己的開發環境和協議標準，大師隨著企業發展水平的不斷進步和互聯網水平的不斷提升，不僅僅是暖通空調的控制系統需要集成管理，對于系統能量管理和運行的基本信息也要納入同一網絡技術平臺進行數據共享，為空調能量管理控制和系統優化控制提供一個廣闊的站站平臺和明確的發展方向。

結束語：

根據暖通空調的管理運行模式，分析HVAC系統的特點，能夠得到一系列優化的措施，能夠有效的發展空調系統的節能減排工藝控制結束，從而有效的降低建筑的能耗問題，緩解全球能源資源緊缺的壓力，對于推動國民經濟建設有著十分重要的意義和舉足輕重的作用。對于暖通空調能量管理與優化控制系統的研究能夠為其他行業的能量管理控制系統的優化提供一定的思路和理論依據，為節能減排事業的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]易泗濱.暖通空調變工況點優化控制及能量管理研究現狀和發展方向探討[J].江西建材，2011，03：8-9.

[2]張春.暖通空調能量管理與優化控制系統的功能設計[J].科技風，2009，03：45.

[3]李樹江，秦軍，劉暢，張曉青.暖通空調系統優化控制與能量管理的現狀及發展趨勢[J].暖通空調，2007，04：30-34+18.