暖通空調系統優化控制與能量管理現狀分析

■魏金濤 ■中建四局安裝工程有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000

隨著社會的不斷發展，人們生活水平的日益提高，空調的使用率也在不斷提高。與此同時，因使用空調造成的能源浪費及環境污染問題也隨之愈發嚴重。但目前很多人都沒有對該現象充分重視，并著手進行研究及解決。對暖通空調系統進行優化控制和能量管理是一種有效的改善措施。很多專家已經投入到此領域的研究工作中，并取得一定的收效。本文分析了我國暖通空調優化控制與能量管理，還在此基礎上提出了今后該領域的發展方向。

1 暖通空調的能量管理及優化控制的必要性

1.1 暖通空調的能量管理

能量管理在暖通空調節能工作中屬于關鍵部分。其作用在于通過管理防止能量的泄露等問題的出現。通過對能量進行數據化測量并科學管理，可以了解到空調的資源消耗及其的細節情況和其各自所耗費的成本。工作人員可以據此進行數據分析，做出合理預測和并提出相應決策。若想使得暖通空調耗能最低，必須對其進行能量管理，確立優化控制、能量管理與系統調節三大模塊，并對它們進行合理配置優化，最大可能的降低空調的耗能量。具體來說，就是在能量管理模塊中當耗能量將要達到某點時，可操作開關來加以調整，盡量減少耗能量。其操作分為對開發控制優化、負載循環及夜間氣洗幾個步驟。

1.2 暖通空調優化控制的必要性分析

(1)目前暖通空調控制技術中的問題。首先，系統耗能量過大。現代社會，空調在越來越廣泛的運用在了人們生活的方方面面。與此同時，因經常使用空調導致的耗能過大問題也在愈發突顯出來。在較大規模建筑中，其耗能總量的一半都是中央空調耗能。原因在于:一是空調設計時考慮的是用戶的最大需求，但系統運轉時往往處于低耗能狀態，根本不合理;其次，運行質量不佳。據有關調查顯示，很多使用空調的建筑存在甲醛超標、濕度狀態不正常等現象，使得室內環境不佳，影響著人們的工作及生活。

(2)導致空調控制技術問題的原因分析。首先，最大負荷算法及定工作點法是目前設計暖通空調時候主要采用的方法。但實際上，空調通常是在較低耗能情況下運行，導致能量浪費;同時，空調周圍環境的影響因素是在不斷變化的，采用定工作點的方式根本不足以適應環境并做出調整，也使能量浪費更加嚴重;其次，控制器存在不足。因在空調實際運轉時，非線性現象及環境變化導致現在多數控制器都無法適時作出調整、勝任實際需求，導致能量浪費。

綜上，必須采取措施對暖通空調控制技術進行優化。

2 暖通空調系統優化控制與能量管理現狀

2.1 優化控制及能量管理現狀

(1)對工作點的優化控制。我國最近幾年才開始關注對工作點進行優化控制。某外國專家創設了一種方法，可根據有關數據及算法調整空調的控制點、優化系統;他后來又根據自適性理論對空調的“空氣處理”加以優化控制研究。我國專家創設過一種算法，可在規定時間內讓目標值(如耗能量)達到最小，以此來進行優化。另外，還有人模擬系統里面各設施狀況時采用人工神經網絡，以達成優化［1］。

現如今，人們對優化控制進行研究時，很多先進的算法和方法都會被采用，有時收效顯著［2］。但總體看來，我國的專家更多的是用一些方法技術對空調系統的優化控制研究，而實際收效并不多。

(2)整定基礎控制器。在回路控制領域，有人提出優化系統可運用ANN 模型;還有人認為，要降低耗能量用專門的算法對如何把控蓄冷量進行研究;另外一些人致力于研究如何把控溫度變化量，等等。

因具體情況復雜，回路控制器的選擇要考慮多方面因素。目前很多專家都對控制器進行研究并取得一定收獲［3］。

(3)能量管理。當前，計算機技術已經被廣泛的運用到各領域的研究與實踐工作中。暖通空調的監控及其管理中運用計算機技術也逐漸成為了最主流的方式。因為，應用計算技術于系統控管中，可以有效降低耗能量、并減少勞動量，同時提高系統質量使社會經濟效益提高［4］。

具體來說，應用計算機技術的研究有:對在監控中對中央管理器進行操作改變相應的參數;依據操作臺指令對水泵等設施進行操作，并依據相關溫度信息對設施進行控制，實現對變溫來源與輸送中的自動節能;根據變頻技術并開發相應軟件，以使節能目的實現;對溫度進行計算，選擇合適設備進行節能;有人依據通風標準，在理論研究基礎上，對各通風方案優劣進行分析，提出以VAV 末端與AHU 優化進行分析，可以大大使得耗能量降低。

2.2 暖通空調優化控制技術發展趨勢分析

(1)引入“嵌入式”及“智能控制”理念。與現在主要采用傳統PID策略、8 位單片機、重在加強自動化能力的空調系統不同的是，今后的系統會融入“嵌入式”、和“智能控制”理念，讓控制對象在多種條件下都可以進良好的學習、以使得每個過程的控制效果都達到最優［5］。

(2)靈活選擇控制方式降低耗能。現今的空調系統對設施的各參數進行控制時，均會設定工作點，其缺點是應變性不佳，無法保證在每個情況下的控制效果達到最佳。于是，如何根據不同的情景選擇使整個系統耗能量達到最低的控制方式，最大可能的進行節能，成為了人們所關注的問題。

(3)注重能量管理。目前對暖通空調系統的管理主要關注的信息監控領域，而對如何進行能量管理卻少有研究。所以，今后的系統管理，人們會越來越多注重如何通過系統對用戶利用能量狀況進行監管。

(4)網絡技術的普及。當前的空調系統的控制協議并不統一，信息交流存在一定的不便。但以后社會因網絡技術的普及逐漸向信息化發展，要求空調各系統間信息要進行互通，且能量管理等部分也要加入特定的信息系統中，方便信息間的互通。

(5)控制系統的智能化發展。據筆者親自對一些實施控制新技術的寫字樓、餐廳等建筑進行的實地調研，了解到不管是哪種技術、仍經常有用戶反饋效果不佳。在濕度、溫度相同的情況下，會因不同用戶產生不同的感受，使得有人感覺良好、有人感覺不佳等。于是，今后的控制方法和管理手段會更多考慮到每個用戶的不同感受，將發生巨大改變。比如，可運用傳感技術等方式，通過模擬人體狀態并具體分析研究，設計出符合人體最佳感受的控制管理系統。

3 結論

綜上，目前暖通空調的系統控制中存在很多局限，使得空調的能源浪費嚴重、且影響到周圍良好的環境創建，不利于人民生活水平的提高和國家的經濟建設發展。因此，必須采取措施對該狀況加以改善。對暖通空調進行系統優化控制及能量管理是有效的改革方案。現今很多專家都在采取措施改善我國空調的優化控制和能量管理技術，并取得了一定的收效，但仍有待完善。本文在對當前現狀進行分析的基礎上預測了未來該領域的發展趨勢。

［1］張會洲.暖通空調系統優化控制與能量管理的現狀及發展趨勢［J］.電子制作，2013，12(6):238.

［2］馬慶.辦公建筑空調系統用能優化研究［D］.濟南:山東大學，2012.

［3］楊珊珊.淺談暖通空調優化控制技術分析［J］.科技資訊，2014，11(5):87 -88.

［4］練斯甄.冷水機組能效預測及節能優化運行研究［D］.廣州:華南理工大學，2014.

［5］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(3):8 -9.