淺談暖通空調與自控專業在設計和運行中的配合

劉文青

(江蘇省建筑設計研究院有限公司,江蘇 南京 210019)

當前,對于智能建筑而言,有統計顯示,暖通空調系統能耗占總樓宇總能耗可達60%,其自控系統的監控點一般會占到總監控點的50%以上。由此可知,暖通空調的自控系統對于智能建筑而言具有十分重要的地位。另一方面,目前我國的暖通空調自控系統,與照明、報警、電梯等智能化水平相比較差。雖然有些公共建筑安裝了自控系統,但仍普遍存在著智能化水平低,往往只監不控,未能發揮系統的有效作用。究其原因是多方面,其中,暖通空調與自控專業配合不力是其中一個重要原因。本文從設計和運行兩個方面對該問題進行探討,提出存在的問題,分析其原因并給出解決策略。

1 系統設計

1.1 暖通空調自控系統架構

暖通空調自控系統的架構組成如圖一所示,系統可以分為軟件和硬件兩個部分,在硬件和軟件的具體組成部分后面標出了各自對應的專業,從圖中可以看出,監測元件、執行機構以及應用軟件部分都需要暖通專業的參與,而主機、接口、通用設備以及系統軟件需要計算機和自控專業來完成。

圖1 暖通空調自控系統架構圖

1.2 暖通專業缺少相應自控知識

我國暖通空調專業的本科名稱經歷了從“供熱通風空調工程”到“供熱、供燃氣、通風與空調工程”,再到“建筑環境與能源應用工程”,簡稱“建環”。在 “98體系”之前,暖通專業不開設與自動控制有關的內容的課程。在“98體系”中,增加了 “自動控制原理”,“建筑設備自動化”等課程。但在實際教學中,存在如下問題：各個高校的教學人員基本為自控專業出身的,學生學到的只是自控控制原理本身,與自身暖通專業缺乏深度的契合與貫通。暖通設計師參加工作在高校期間對自控專業學習的先天不足會暴露出來,這樣會影響到從事專業設計對自控專業的把控。暖通專業對這一專業領域知識的相對匱乏使得兩個專業之間不能順暢溝通。

1.3 自控專業對暖通空調專業知識的缺失

因為自控專業人員而言,本科階段不學習和“熱工”、“流體”、“建筑環境”等熱工基礎課程,因此他們對暖通空調基礎知識掌握不夠,對暖通空調系統缺少系統、整體的概念。另一方面,近年來暖通空調系統一直在不斷發展,比如從冷水機組到氟機,從水源熱泵到地源熱動,末端也經歷了多種發展,比如從普通的風機盤管到座椅送風,再到現在的輻射空調等。 這些系統對于暖通專業人員都需要一定的時間來摸索、學習起來尚有一定難度,對自控專業來說,要想深刻理解并做好配合,其中的難度不小。這就從客觀上導致暖通專業與自控專業溝通時帶來了知識和能力上的不對等,從而帶來障礙。

2 系統運行

暖通空調系統的運行包括系統調試和運行管理兩個階段。系統調試涉及機電安裝單位、自控以及智能化施工單位和設備商,需要機組、閥、泵等設備生產廠家通力配合,最后由總承包監督各專業分包的調試內容。在這個過程中,如果工期問題造成前期工作的工期壓縮,會帶來暖通專業沒有充分的時間來與自控專業溝通。此外,機電安裝人員的經驗也會對調試帶來影響。有些施工單位的調試方案往往不夠細致,可操作性不強,加上檢測工具以及檢測方法不恰當等問題,在系統調試階段帶來的調試質量會大受影響。

自控系統出了滿足基本的使用功能,還有一個重要任務就是通過自控系統實現最優化控制,即達到該系統效率最高,節能效果最好。要達到這一點,需要有專業的、高水平的運行管理人員。目前我國的機電管理屬于物業管理,管理人員水平參差不齊,往往在實際操作過程中達不到設計時的理想效果。另一方面,要對系統運行的數據記錄,暖通人員到現場長時間的收集資料不太可行。有的工程配備了計算機方面的管理人員,但是因為該部分人員對暖通本身理解不足,也無法真正做到最優的管理和運行。目前,很多的項目沒有形成數據監測、采集分析的完整流程,系統運行的數據也沒有發揮其工程指導作用。

3 解決策略

3.1 暖通專業應從學校階段加強自控專業的學習

各個暖通專業高校積極響應革新教學方式,采用多種現代化教學手段開展教學,在暖通學科教學中補充自控部分的內容。在師資上最好配備具有暖通系統自控經驗的教師,必要時可以聘請行業導師進校兼課,這樣給學生帶來第一手的內容和資料。在教學中利用多媒體、網絡等新技術手段開展教學活動,會達到更好的教學效果。

3.2 暖通專業的職責

對于空調設計師而言,要明確自己的專業職責。 首先,對自己專業學習應進一步加深,比如對空調系統設計時不應停留在“冬夏兩季”的概念,應該用全年的運行思路來指導設計,這樣對于自控系統才有可能在全年動態的前提下發揮最優的效果,從而達到最佳節能效果。其次,暖通專業應該在工作中補充相關自控方面的知識,雖然不要求全面掌握自控系統,但要對每一種自控系統、自控原理、監測部件種類的優劣等做到心中有數,這樣才有可能在于自控專業溝通時取得良好效果。

3.3 自控專業的職責

自控專業設計人員要學習相應的空調系統基礎知識,當暖通設計師給出各類系統、設備的邏輯關系時能做到認識清楚,這樣才能根據暖通專業提出的控制方案和技術要求來完成控制程序的編寫,以及設置控制信號等,并將其設計出一套完整的暖通空調自控系統。同時,自控專業設計人員要科學看待目前已有的模糊控制、自適應系統等先進技術,不能把其當做放之四海而皆準的控制方法。當此類理論應用于暖通系統時,有沒有內在大量數據的支撐,如何確認這些參數的內在聯系等,這些對于自控專業人員都是要深入思考的。

3.4 調整設計分工,加強專業溝通

在現有的設計分工中,往往將自控系統完全交給系統承包商,這樣做的結果往往帶來不確定性。其中原因在于承包商技術的優劣、技術水平的高低以及責任心等高低不齊,對自控系統本身設計、施工、運行都有影響,作為主體設計方的設計院反而不容易在整體上進行把控。因此,筆者建議主體的自控系統設計應該由設計院內部暖通設計師和自控專業設計師在設計院內部共同完成,包括自控系統設備的接線圖、施工圖以及調試等。

集中監控系統的功能與建筑暖通空調系統的整體運行管理要求是相關的。本專業人員參與集中監控系統的選擇工作,有利于將本專業的運行要求融入集中監控系統中,為集中監控系統的安裝、調試和運行打下一個良好的基礎。

4 結論

暖通空調系統和自動控制系統結合實現建筑的使用功能,滿足使用者的舒適性環境要求。作為暖通空調設計人員,應努力提升自己的專業水平,同時拓展自控領域相關知識,提高自身設計水平。對于自控專業而言,在服務暖通專業時,應更多地學習其系統知識,關注系統的同時關注系統的運行。雙方應在設計以及運行階段更多更好地溝通,只有這樣,我國的暖通空調控制系統才能更為合理,技術才能更為提高,才能為我國的人居環境和節能減排做出更大的貢獻。