智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化策略探討

*通訊作者：王天博，1989年09月，漢族，男，吉林四平人，現(xiàn)任職于中國(guó)五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司暖通設(shè)計(jì)師，中級(jí)工程師，本科。研究方向：建筑環(huán)境與設(shè)備工程。

摘要：現(xiàn)階段，暖通空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成了智能建筑中不可或缺的重要結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)運(yùn)行情況直接關(guān)系到室內(nèi)空氣質(zhì)量和環(huán)境溫度，進(jìn)而影響到人們的居住感受。加強(qiáng)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)施對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化管理，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗，建筑運(yùn)行成本也會(huì)有所下降，有利于推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：智能建筑;暖通空調(diào)系統(tǒng);優(yōu)化策略;節(jié)能設(shè)計(jì)

一、引言

暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC系統(tǒng)）已經(jīng)成為智能建筑必不可少的部分，表現(xiàn)在通風(fēng)和空調(diào)等許多方面。除了主要的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，它還是評(píng)估建筑物質(zhì)量以及HVAC系統(tǒng)是否可以為人們提供更舒適的生活環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)镠VAC系統(tǒng)不僅控制房屋的溫度，而且能保持良好的通風(fēng)，使新鮮空氣可以隨時(shí)進(jìn)入建筑物。

二、智能建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需要遵循的基本原則

（一）節(jié)能減排基本原則

想要將可持續(xù)發(fā)展理念落到實(shí)處，做好節(jié)能工作是非常重要的。因此在智能建筑中，相關(guān)工作人員須遵守節(jié)能原則，提高資源、能源的利用效率，同時(shí)也要做好減排的工作，更好地維護(hù)生態(tài)環(huán)境。暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)工作中，需要使用到傳感器、溫控器、調(diào)節(jié)閥及氣候補(bǔ)償器等設(shè)備，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在充分保證滿足用戶實(shí)際需求的前提下，做好相應(yīng)的節(jié)能減排措施。在對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，應(yīng)將建筑的實(shí)際形式及室內(nèi)外的溫差充分考慮在內(nèi)，堅(jiān)守環(huán)境保護(hù)原則，盡可能地使用類似太陽(yáng)能、風(fēng)能及地?zé)崮艿鹊木G色能源，降低對(duì)電能及石化能源的消耗量[1]。

（二）舒適性

暖通空調(diào)的實(shí)際應(yīng)用不僅要能夠體現(xiàn)出通風(fēng)、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度以及調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的作用，更應(yīng)能為人們提供更加健康、適宜居住生活的空間，因此可將綠色環(huán)保制冷劑應(yīng)用在其中，減少對(duì)氟氯代烷類制冷劑的使用，降低其對(duì)人體身體健康及生態(tài)環(huán)境的破壞[2]。

三、暖通空調(diào)高能耗的原因分析

（一）高效運(yùn)行目標(biāo)沒(méi)能夠在運(yùn)行系統(tǒng)中關(guān)鍵部分得以實(shí)現(xiàn)

在建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際能耗量是比較高的，因此為做好節(jié)能減排工作就必須確保其高效地運(yùn)行。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)涉及水泵、風(fēng)機(jī)及冷機(jī)等設(shè)備，這些關(guān)鍵設(shè)備會(huì)因?yàn)槟承┮蛩氐挠绊懚鴮?dǎo)致偏離關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)問(wèn)題的出現(xiàn)，導(dǎo)致運(yùn)行軌道不合理，降低了運(yùn)行的效率[3]。

（二）運(yùn)行切換開(kāi)關(guān)智能化有待提高

為提高暖通空調(diào)的運(yùn)行效率，就應(yīng)合理地將智能化切換開(kāi)關(guān)配置應(yīng)用在其中。開(kāi)關(guān)須具有自動(dòng)化、智能化、高靈敏度的特點(diǎn)才能更好地發(fā)揮出作用。例如，智能開(kāi)關(guān)切換器的應(yīng)用能夠通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度變化的感應(yīng)與檢測(cè)自動(dòng)進(jìn)行切換，對(duì)室內(nèi)的溫度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就能有效地降低對(duì)于能源的消耗量，避免不必要的浪費(fèi)。但是，一些自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)裝置無(wú)論是在智能化方面還是在靈敏度方面，與人們的實(shí)際需求還存在一定差距，并不能達(dá)到預(yù)期的效果，自動(dòng)切換控制管理水平還有待提高。

（三）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性不夠

建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也會(huì)影響暖通空調(diào)能源的消耗量。如通風(fēng)設(shè)計(jì)、采光設(shè)計(jì)、墻體保溫設(shè)計(jì)以及窗戶的朝向等，都是設(shè)計(jì)人員不應(yīng)忽視的因素，且在對(duì)建筑材料進(jìn)行選擇的過(guò)程中也應(yīng)注重首選綠色、環(huán)保的建筑材料。在智能建筑中玻璃幕墻是比較常用的設(shè)計(jì)，個(gè)別設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，只考慮到了美觀性，而忽視了節(jié)能減排及能源平衡，這就在很大程度上增加了整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中能源的流失量以及造成內(nèi)外區(qū)域中冷熱不均的問(wèn)題，加大空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。

四、智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方法

（一）優(yōu)化建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)

當(dāng)前，很多建筑中所使用的空氣處理器中的DDC都是通過(guò)PID來(lái)加以控制，那么就應(yīng)該合理設(shè)計(jì)PID的數(shù)據(jù)，這樣才能夠更好地保證暖通空調(diào)的穩(wěn)定運(yùn)行。如果在這其中PID的數(shù)據(jù)較高，那么就會(huì)使得空調(diào)對(duì)于室內(nèi)溫度的反應(yīng)較為迅速，能夠很快地達(dá)到預(yù)定溫度，減少時(shí)間的浪費(fèi);反之，如果PID數(shù)據(jù)較低，那么空調(diào)就需要一定的時(shí)間來(lái)達(dá)到預(yù)定溫度，這樣所消耗的時(shí)間就較長(zhǎng)。

但是，并不能夠直接斷定PID的數(shù)據(jù)越高，時(shí)間消耗越短;如果過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)致DDC系統(tǒng)無(wú)法保持穩(wěn)定。其結(jié)果就是室內(nèi)的溫度會(huì)在一定范圍內(nèi)調(diào)整，并不能夠固定具體溫度。PID雖然能夠很好地解決大多數(shù)建筑的空調(diào)控制要求，但是針對(duì)機(jī)床、地鐵等等這些公共場(chǎng)所，如果只是依靠PID數(shù)據(jù)，是無(wú)法及時(shí)地調(diào)整空調(diào)機(jī)組的溫度，此時(shí)就可以利用雙控制技術(shù)。

雙控制技術(shù)也就是在空調(diào)的送風(fēng)道和室內(nèi)都安裝溫度傳感設(shè)備，通過(guò)這樣的方法就可以讓DDC來(lái)控制室內(nèi)溫度，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)讓其DDC能夠達(dá)到相應(yīng)的要求。因?yàn)轱L(fēng)道內(nèi)的溫度變化速度要比房間內(nèi)溫度的變化速度要快，那么通過(guò)對(duì)這種控制方法的合理運(yùn)用，就能夠更好地提高控制系統(tǒng)的反應(yīng)能力。

在具體的應(yīng)用上，很多建筑規(guī)模較大的工程中，如果想要讓BA系統(tǒng)能夠更好的實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能目的，可以通過(guò)對(duì)二氧化碳污染物的檢測(cè)來(lái)明確通風(fēng)量，或者是根據(jù)日程表上的時(shí)間來(lái)定時(shí)控制等等。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)不同的需求來(lái)運(yùn)用相應(yīng)的控制方法，進(jìn)而來(lái)讓空調(diào)系統(tǒng)能夠達(dá)到更好的效果。比如，辦公室、寫(xiě)字樓等大型場(chǎng)所，在夏秋季節(jié)，就可以利用程序來(lái)啟動(dòng)新風(fēng)機(jī)，這樣就能夠?qū)ㄖ覂?nèi)的溫度進(jìn)行更換，不僅能夠減少能源消耗，而且也能夠更好地提高建筑內(nèi)部控制質(zhì)量。

（二）優(yōu)化BAS監(jiān)控中心

監(jiān)控中心的管理過(guò)程對(duì)于智能建筑的HVAC系統(tǒng)非常重要。主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理整個(gè)建筑物中的通風(fēng)、電源和空調(diào)系統(tǒng)，并適當(dāng)優(yōu)化安全監(jiān)控和防火措施。通過(guò)控制處理模式，可以在一定程度上提高監(jiān)視和管理過(guò)程的完整性。

一方面，有必要使用遠(yuǎn)程監(jiān)控來(lái)建立完整的信息監(jiān)控模式，以使監(jiān)控中心能夠及時(shí)收集和整理信息和數(shù)據(jù)，優(yōu)化管理效率，并建立完整的指揮控制平臺(tái)。改善智能建筑中的HVAC全面的系統(tǒng)操作和維護(hù)水平可提高操作流程的完整性，同時(shí)滿足智能技術(shù)應(yīng)用程序的要求。另一方面，有必要建立一個(gè)良好的平臺(tái)，根據(jù)具體的應(yīng)用需求建立監(jiān)控變電站，提高實(shí)時(shí)信息采集和綜合應(yīng)用的有效性，進(jìn)一步執(zhí)行后續(xù)的監(jiān)控管理任務(wù)。

例如，監(jiān)視智能建筑的HVAC系統(tǒng)，必須處理變電站冷卻器和鍋爐的運(yùn)行效果，以便冷熱源設(shè)備可以在變電站監(jiān)視和管理中發(fā)揮真正的作用和價(jià)值。改善運(yùn)營(yíng)管理和監(jiān)管，保持控制運(yùn)營(yíng)的整體效率，創(chuàng)造更加智能的處理模式。

（三）優(yōu)化能量管理

智能建筑HVAC的主要方向是節(jié)能和減少損耗。這可能需要應(yīng)用能源管理和控制技術(shù)。能源管理和控制技術(shù)可以通過(guò)系統(tǒng)功能優(yōu)化智能建筑HVAC系統(tǒng)中的新鮮空氣量和可變空氣量空調(diào)的存儲(chǔ)壓力。它起著節(jié)約能源、減少損失的作用。

為了優(yōu)化送風(fēng)溫度和空氣溫度，在空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)端安裝了溫度裝置，科學(xué)合理地設(shè)定了靜態(tài)送風(fēng)壓力和新鮮空氣量。控制加熱和冷卻系統(tǒng)的流量，以提高節(jié)能效果。控制原理主要是通過(guò)調(diào)節(jié)供熱、散熱等能量供應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)水溫的實(shí)際值。通過(guò)根據(jù)室內(nèi)用戶的體溫實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溫度控制，可以更加人性化地改善房間的舒適度。

（四）完善DDC和網(wǎng)絡(luò)的控制

對(duì)于BA系統(tǒng)，相應(yīng)的供應(yīng)商都會(huì)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)為其提供具體的DDC設(shè)備。建筑冷凍機(jī)房和熱力站是DDC應(yīng)用的重要部分，這些地方應(yīng)該先使用大型數(shù)字控制器，這樣不僅能夠減少問(wèn)題的出現(xiàn)，而且還能夠更好地提高控制器之間的通訊水平，有效地提升生產(chǎn)效率。同時(shí)，空氣處理器、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，都可以利用中小型的控制器來(lái)對(duì)其進(jìn)行有效處理。

當(dāng)前，PIC的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，那么就可以在空調(diào)通風(fēng)設(shè)備中應(yīng)用這種控制裝置。在滿足設(shè)備擴(kuò)展性的相應(yīng)需求基礎(chǔ)上，那么就應(yīng)該能夠優(yōu)化其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不管是哪一種的控制網(wǎng)絡(luò)都應(yīng)該采取這種方法。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)如果分析過(guò)多，那么在管理上就會(huì)較為復(fù)雜，而且非常容易出現(xiàn)問(wèn)題。總線控制網(wǎng)絡(luò)能夠針對(duì)不同結(jié)構(gòu)組成相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)，但是這一內(nèi)容的設(shè)計(jì)如果沒(méi)有正確利用，在具體落實(shí)過(guò)程中就會(huì)存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，并且還會(huì)有可能導(dǎo)致系統(tǒng)投資增加。

五、結(jié)語(yǔ)

在對(duì)智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)做好對(duì)于通風(fēng)、制冷及供暖等方面的分析工作，要結(jié)合實(shí)際建筑的結(jié)構(gòu)及用料，并通過(guò)加入一些節(jié)能設(shè)備的方式來(lái)更好地起到節(jié)能效果;同時(shí)也應(yīng)注意對(duì)智能控制系統(tǒng)的選擇及優(yōu)化，這樣才能有效提高其運(yùn)行效率，真正起到降低能源消耗量的作用。

參考文獻(xiàn)：

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