關于暖通空調系統優化設計的分析與研究

張萍萍 馬亭

【摘要】隨著我國資源的日益消耗，對各個生產生活進行節能減排顯得特別重要。暖通空調系統是建筑行業的重要組成部分，也是消耗能量比較大的部分，對其進行優化設計具有很大意義。本文從闡述暖通空調系統的重要性入手分析，然后提出了優化設計方案，以供廣大讀者參考。

【關鍵詞】暖通空調系統;優化設計;節能

引言

暖通空調在最近幾年得到了很大普及，但是隨之而來的就是關于如何降低暖通空調系統能源消耗量的問題，這既是落實科學發展觀和可持續發展的具體工作，又是確保暖通空調能夠長期使用的關鍵環節，因而本文對暖通空調系統優化設計進行研究有著非常大的實踐意義。

• 暖通空調系統簡介

（一）暖通空調的工作原理

暖通空調主要是借助于空調制冷機蒸發器內的制冷機與冷凍水進行熱量交換，然后將冷凍水降低溫度，制冷劑會在空壓機的作用下形成高溫高壓的氣體，而這些氣體經過冷卻塔時會受到冷卻水的冷去從而轉變為低溫低壓的液體，這些液體通過水泵與混風形成冷風源，最后在送風管路的作用下送到各個房間。從以上分析可以看出，暖通空調就是利用冷卻水將房間內的熱量帶走，然后經過冷卻塔排放到空氣中[1]。

（二）空調供水系統

暖通空調的冷凍水系統的管道為循環式系統，其內部的變流量系統按照組成結構不同可以劃分為相對變流量系統和真正變流量系統兩種，其中后者是變流量系統中具有很大節能潛力的系統。

（三）空氣處理單元

暖通空調向房間內部送風主要是在空氣處理單元內完成，主要原理是新風和回風會混合成混風，然后經過熱交換器冷凍水混合后向室內送風。暖通空調可以實現在冬夏兩季的操作，在冬季可以依靠混風吸收熱量向室內排放熱風;而在夏季可以依靠混風吸收室內熱量，讓室內溫度降低，與室內的熱量保持傳遞，從而將室內溫度調至需要的數值[2]。

熱交換器是混風和冷凍水進行熱量交換的過程，所以熱交換器是空氣處理單元中非常重要的組成部分，如果熱交換器工作狀態處于負荷后，就會影響暖通空調的使用壽命，但是對目前使用的暖通空調調查可以顯示，很多暖通空調的熱交換器使用都是處于部分負荷狀態的，這也就要求在設計時應該考慮熱交換器的這一狀況。

• 暖通空調系統優化設計的重要性分析

首先，對暖通空調系統進行優化設計，是確保暖通空調正常工作的保障，也是為人們提供舒適生活環境的基礎，從而提高人們的生活質量和工作效率。目前很多地方使用的暖通空調系統經常發生故障，而優化設計的目標就是減少在使用時各種故障的發生，延長其使用壽命。

其次，暖通空調系統是整個建筑中消耗能量最高的部分，目前很多施工隊在施工過程中都在尋找節能減排的措施，而從暖通空調系統優化設計方面入手就是節約能源、提高資源使用效率的重要方式。我國近幾年也提出了可持續發展，對暖通空調系統優化設計就是落實這一政策的關鍵環節[3]。

再次，目前市場中流通的暖通空調系統都沒有考慮到季節的環保和房間的設計等問題，所以在設計時難免會出現各種能源的浪費，而對暖通空調系統進行優化設計就是彌補這一缺陷的環境。另外一方面，很多建筑使用的暖通空調系統經常會出現事故，而優化設計的目標就是降低事故的發生率。

最后，目前很多建筑公司在選擇暖通空調系統時都是采用那種負荷最大的設備，而在實際運行中我們發現，很多情況下，暖通空調都不是處于滿負荷工作狀態的，這樣就造成了很大浪費。另外一方面，由于各種氣候因素的影響，比如建筑外部環境的溫度影響、陽光照射的影響等，設備的使用效率會因此而下降，能源會大量浪費，而優化設計就在于根據建筑的特點來挑戰系統，確保空調的運行效率，達到節能減排的目的。

• 暖通空調系統優化設計方法

（一）控制策略的優化

目前空氣處理機的直接數字控制器在控制時都是采用PID進行的，因此PID參數選擇是否正確對空調系統有著非常大的影響。如果PID系數過高，那么室內溫度會很快就可以達到設置的數值;而如果PID系數過低，那么室內溫度就很慢才能達到，或者無法達到，這也不是說明PID的系數越高越好，因為過高的PID系數會導致數字控制器失去穩定性。

雖然PID對于大多數場合的空調控制問題都能夠得到解決，但是對于那些對PID系統要求比較高的空調系統就很難解決，比如一些場合使用的大熱慣性系統，就需要采用雙級控制的辦法，將溫度傳感器安裝在室內和送風管兩個部位，由直接數字控制器來統一調控室內的溫度，對于水閥方面的驅動可以借助于其他數字控制器來完成。在雙級控制中，風道的溫度變化應該比室內溫度變化快，這樣可以借助于控制方式的把握來完成，通過加速空調系統對溫度波動的響應。

為了考慮實際工程的特點，控制策略的優化可以根據不同情況而發生變化，從而實現真正優化設計的目標。對于那些對溫度要求比較高的大型場所可以在清晨時通過控制程序啟動空氣處理機，同時還可以借助于室外的涼風對室內進行全面換氣預冷，這也是節能減排的重要手段，同時還達到了凈化室內空氣質量的目的[4]。

（二）控制權的優化設計

對控制權進行優化設計不僅是確保節約能源的目標實現，也是對室內溫度和濕度進行及時調整的手段，特別適用于一些小的房間，比如會議室。控制權優化設計主要是將空調或是通風系統的參數設定功能放置在現場，那么就可以根據室內使用人員的要求及時調整，從而更加符合他們的要求。數字控制器本身并不具備這方面的功能，需要在優化設計時專門設置相應的部件來完成，目前經常使用的VRV控制面板就是其中非常有代表性的設定器，不僅操作方面，而且設置在室內安全可靠。

（三）數字控制器的優化

數字控制器在暖通空調中有各種等級的處理能力，所以在選擇數字控制器時應該根據具體場合的需要而設計。對于那些比較密集的場合就應該優先選擇比較大型的數字控制器，這樣可以減少各種故障的發生，提高控制器相互間的通訊正常。而對于類似于通風機、新風機、空氣處理機這樣的設備就可以選擇那些中小型的數字控制器，主要是為了降低能源的消耗。為了進一步優化設計暖通空調現場設備，可以在前期過程中利用可編程邏輯控制器技術，這樣就可以充分根據安裝空調具體的情況而設計數字控制器。

【參考文獻】

[1]聶清珍.?暖通空調系統節能與節支優化策略研究[D].山東大學，2010.

[2]劉映.?暖通空調系統全壽命周期成本研究[D].重慶大學，2004.

[3]楊曉平.?暖通空調優化控制技術研究[D].沈陽工業大學，2005.

[4]李明海?，魯娟，任慶昌，李安桂.?智能建筑暖通空調系統優化方法研究[J].?中國科技信息，2005，15：161-163.