智能建筑供熱系統節能控制探討

趙夢醒

摘 要：信息技術為建筑設計的優化提供了新的技術支持，在建筑工程建設過程中開始融入智能化技術，智能建筑成為了建筑行業的主要發展趨勢，增加了建筑功能，為人們提供了智能化的功能。在智能建筑中供熱系統是重要的系統之一，需要消耗大量的能源，不符合我國可持續發展政策要求。基于此，針對智能建筑供熱系統節能控制系統進行了分析，以期可以優化供熱系統提供參考。

關鍵詞：智能建筑;供熱系統;節能控制

中圖分類號：TU8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）09-0091-03

0 引言

建筑行業發展速度不斷加快，為了滿足人們對于優質環境的居住需求，在進行建筑工程建設時開始重視發展智能建筑和綠色建筑，力求可以落實綠色發展理念，減少建筑在建設和運行時的碳排放量。供熱系統是控制能源消耗和碳排放量的關鍵，特別是智能建筑在運行時供熱需求較大，其能源消耗量也會持續增加。在綠色發展理念的影響下，應當重點針對供熱系統進行優化和調整，做好節能控制，提升供熱系統的運行效率。作為建筑建設人員應當認識到供熱系統在節能方面所具有的潛力，結合現階段智能建筑能源消耗多、節能潛力大的特點形成系統性的節能控制體系，加快自動化供熱管理模式的構建，提高供熱管理效果。

1 智能建筑供熱系統節能控制系統

在社會發展過程中我國已經開始認識到經濟和生態環境之間的聯系，只有確保生態系統的穩定性才能夠促進經濟形成持續發展模式，否則無法為經濟活動的開展提供各類資源。因此在智能建筑建設中開始形成了節能控制理念，對控制系統進行了優化。通常會選擇遠距離長輸供熱模式，該種控制系統具有先進性的特點，在該系統中通過使用多種不同的技術對供熱系統進行控制，自動化程度高，以隔壓站和中繼泵站作為中樞站點，進行距離較長、海拔落差較大的供熱傳輸[1]。遠距離長輸供熱可以對熱網和熱源進行參數匹配優化，利用降低回水溫度的方式對熱源余熱進行充分利用，提高熱能利用效率，避免出現能源浪費的問題。在供熱設計方面采取了低能耗熱網設計，擴大了供熱范圍，同時應用了自動控制系統，可針對水利特性實施調整，會結合復雜的供熱需求采取因地制宜的理念，替代了原有的供熱模式，可以避免出現熱污染的現象，符合可持續發展理念。大溫差換熱機組控制了管網建設時成本投入，具有經濟性的特點。

2 智能建筑供熱系統節能控制方案

2.1 選擇供熱系統節能控制策略

在功能系統中主要包括3種不同的控制模式：①質調，通過對供水溫度進行調整達到控制供熱的目的;②量調，通過對供流量進行調整達到控制供熱的目的;③綜合調節，通過對供水溫度、供水流程進行調整，達到控制供熱的目的。質調應用較為簡單，因此是當前經常使用的一種控制方式，但是隨著對供熱系統運行效率的要求不斷提升，現階段開始應用綜合調節方式，將負荷預報作為控制基礎。如圖1所示，即為基于負荷預報的供熱節能控制策略原理。將負荷作為節能控制過程中所關注的重要因素，將其分解為質調回路和量調回路，針對不同回路實施單獨調節，可以形成均衡供熱的效果。

2.2 搭建供熱系統節能控制平臺

在節能控制系統中需要重點針對節能控制裝置進行設計，根據具體的供熱需求可以將PLC技術平臺作為控制系統，利用GPRS技術完成通信，利用觸摸屏技術保證人機能夠形成有效互動。通過該種節能控制方式能夠提升操作的便利性，減輕后續維護難度，確保數據傳輸不會間斷，提高數據傳輸效率，投入成本較低。

2.3 形成供熱系統節能監控設計方案

第一，明確監控方案的設計路線。在對節能監控方案進行設計時，應當對系統需求、系統功能以及軟硬件開發等環節實施重點考慮，利用自動化技術對監控裝置進行開發和優化。同時制定節能控制算法，能夠針對供熱負荷實施預報，并結和預報的結果下發相應的調節指令。使用組態軟件對監控中心的軟件實施優化設計，形成以無線網絡為數據傳輸基礎的監控中心，在安裝軟件和硬件后對其進行調試，檢驗監控中心的應用功能。

第二，形成節能監控系統方案設計。在對監控系統設計時應當按照實用性原則、可靠性原則、先進性原則以及擴展性原則進行設計，確保能夠強化供熱系統的管理效率，落實模塊化設計理念，為后續系統擴展和系統維護提供重要幫助和參考。節能監控系統主要包括3層，分別為現場、上位機以及遠程3個方面，3層負責的功能分別為控制功能、管理功能和監控功能。現場控制主要針對具體參數進行人工干預和調節，上位機負責對收集到的工作數據實施計算，在完成計算后下達控制指令，監控中心則向客戶端發布數據，對遠程參數進行實時控制[2]。

3 智能建筑供熱系統節能控制裝置設計

3.1 供熱系統節能控制裝置功能

節能控制裝置主要包括5點功能：第一，監測供熱工況。針對一級和二級網的供回水溫度參數、壓力參數、流量參數、溫度參數進行監測，了解具體的工作環境情況。第二，控制供熱負荷。結合監控中心下達的負荷控制參數，針對二級網實施熱負荷的管控。第三，數據通訊。利用信息技術將所收集數據信息傳遞給監控中心，接收監控中心質量，形成數據通訊模式，可以及時對供熱情況進行調整。第四，故障報警和故障處理。對供熱過程中的參數進行分析，如果發現異常問題應當及時報警，對報警信息處理，確保可以及時處理供熱系統內的故障問題，保證供熱系統的穩定運行。第五，控制補水泵。根據壓力闕值時補水，當壓力確實達到標準后關閉設備。

3.2 供熱系統節能控制裝置硬件設計

硬件設計中PLC硬件設計是極其關鍵的，具有較好的穩定性，出現故障的幾率也較低，是工業活動中較為常用的控制器類型。在PLC硬件中模擬量輸入包括一級網以及二級網的各項參數，如供回水溫度參數、壓力參數等，PLC模塊數量為2塊，模擬量輸出包括閥門開度循環水泵、變頻器頻率等，PLC模塊數量為1塊。開關量輸入為自動控制以及手動控制切換，輸出為補水泵啟停，PLC模塊數量為1塊。GPRS硬件設計是一種以GSM系統為基礎的無線分組交換技術，能夠在遠距離數據傳輸過程中進行應用，讓熱力站以及供熱系統之間的數據得到有效傳遞。

3.3 供熱系統節能控制裝置軟件設計

在設計時針對PLC軟件對循環流程進行優化，先對寄存器進行初始化處理，啟動報警功能，如果發現異常問題可以及時對報警問題進行處理，采集供熱參數，利用通訊技術對數據進行傳輸，結合負荷預報的結果對各個執行機構實施管控。GPRS軟件應當先建立數據服務中心，架設在計算機上，之后設置相關參數，包括移動服務中心、數據服務中心以及數據終端單元設置等。對GPRS DTU進行重啟，在其和DSC之間形成連接，即可完成通訊。

4 智能建筑供熱系統節能控制措施

4.1 提高操作技術性

4.1.1 回收冷凝水熱量，調節鍋爐風量

在對能源進行控制時應當確保燃料能夠得到充分燃燒，發揮能源自身的價值和效益，可以有效避免出現能源浪費的問題。第一，回收冷凝水熱量，這是保證燃料可以充分燃燒的重要方式，提升熱能的利用效率，形成回收再利用的模式。智能建筑在供熱系統建設過程中鍋爐是主要的裝置，在鍋爐運轉過程中燃氣屬于主要的燃料類型，當燃氣在燃燒之后會形成水和二氧化碳，這些物質會通過排煙系統排放到外界空氣中，其中水蒸氣內含有較多的熱能也會排放出去，沒有對熱量進行合理利用， 出現了能源浪費的現象。在進行設計時可以選擇使用燃氣鍋爐冷凝式換熱器，對高溫水蒸氣實施冷凝處理，對其中所含有的熱量進行回收，能夠形成熱循環模式，還可以控制煙氣的排放規模，有利于提高環境保護效果和質量[3]。第二，調節風量。在燃料燃燒時應利用氧氣進行助燃，燃料和氧氣接觸面積大則能夠提升燃料燃燒的充分率，反之則會影響到燃料燃燒效益。為了能夠加快燃料燃燒，應當增加送風量，能夠有效提升燃燒的效率水平，讓供熱系統可以做到持續供熱，在滿足供熱需求的同時減少能源浪費。

4.1.2 軟化水質

在水中含有較多的鈣離子以及鎂離子，當鍋爐在進行循環加熱時會出現碳酸鈣或者碳酸鎂這一類物質，鍋爐長期應用會在鍋桶以及管道壁燈位置附著大量的水垢，使得管道以及鍋爐內的容積出現被占用的現象，影響傳熱效果，使得常用熱阻有所增加，鍋爐發熱量下降。研究數據表明，如果水垢厚度為1 mm，熱量損耗會上升3%，為了能夠避免熱量損耗問題的出現，應當對水垢問題進行處理。其中軟化水質是避免大量水垢出現的有效方式，可以選擇鈉離子逆流再生交換器，或者向鍋爐水內放置合適的藥物，均能夠對水質進行軟化處理，避免大量水垢附著在鍋爐壁內。如果鍋爐的規模屬于大中型，在進行處理時可以選擇真空除氧法，能夠減少燃料的使用，還能夠控制煙霧排放量。在軟化中先在生水內加入氯化鈉形成鹽水，通過鹽泵進入交換器，之后進入軟化箱，通過軟化泵進入脫氧器，最終利用上水泵進入鍋爐。在對回水實施處理以后也可以將其加入到軟水系統內。

4.2 完善供熱系統自動化控制機制

在智能建筑在供熱時需要使用到鍋爐裝置，是供熱系統應用的過程中最為主要的裝置之一。隨著自動化技術發展速度不斷加快，在鍋爐運行過程中也開始融入了自動化技術，提升了運行效率，能夠達到微機控制的目標，利用計算機系統即可針對燃氣鍋爐進行參數調整，保證燃氣鍋爐可以處于穩定的運行狀態。同時還能夠對供熱系統中的其他數據進行收集，包括溫度數據、壓力數據、流量數據等。通過對各種數據進行收集能夠評估出鍋爐的運行情況，了解鍋爐熱負荷水平，及時針對負荷實施調整，確保能夠滿足具體的供熱需求，達到集中管控熱源的目的。自動化技術讓供熱系統運行變得更加合理和科學，不僅可以減少能源的浪費，同時也能夠避免鍋爐出現使用負載過大的現象，延長了鍋爐的使用壽命。

4.3 做好供熱系統維護保養

供熱系統在運行過程中會出現較多的問題，如果沒有及時對其進行維護和保養，很有可能會使供熱系統出現突發故障，從而影響智能建筑的供熱效果，影響人們的居住體驗。因此應當制定合適的維護和保養策略，為供熱系統的穩定運行提供重要保障。

4.3.1 清理積灰

在供暖時鍋爐需要使用大量的燃料，在燃料燃燒時會產生積灰，長期沒有對積灰進行清理，會影響產熱效率。為了避免積灰給鍋爐運行帶來影響，應當定期對積灰進行清理，選擇合適的清灰劑即可完成積灰清理工作。在清理積灰的過程中可以使用噴槍作為工具，通過壓縮空氣的方式讓清灰劑可以進入到鍋爐的內部位置。清灰劑燃燒20 min即可完成積灰清理，增加鍋爐的受熱面積，避免出現熱損耗過多的現象。

4.3.2 做好保養措施

鍋爐作業環境較為特殊，始終處于溫度較高的環境下，使得鍋爐以及供熱系統會散發熱量，使得熱損失量有所增加。應當重視針對這一部分熱能進行收集，對其實施合理利用，相關人員可以選擇針對鍋爐以及管道實施保溫處理，形成保溫層，避免熱能流失。定期檢查鍋爐管道網絡，觀察是否出現了閥門漏水的現象，及時對漏水問題實施處理，確保熱力管網能夠具有較好的絕熱性能。在集氣罐排氣的過程中應當選擇自動排氣閥門，能夠有效避免出現放水問題。定期檢查供熱系統內的接頭裝置或者閥門裝置，避免出現漏水現象。

4.4 加強節能管理質量

在技術管理過程中應當對管理系統進行完善，重點對取樣裝置以及水質化驗環節實施規范，保證可以及時了解鍋爐內的水質情況。除去技術方面外，還應當引導職工形成節能意識，提升節能管理效果，為供熱系統后續的優化提供重要幫助。

5 結語

建筑行業一直以來是能源消耗量較大的行業，在新環境下建筑行業內形成了綠色建筑模式，提升建筑智能化水平的同時落實節能減排政策，確保能夠建設符合環保要求的建筑。供熱系統是智能建筑建設過程中的關鍵系統，可以對室內溫度進行調節，但是相應的也會出現能源浪費和消耗量大的問題，因此應當形成良好的節能意識，重點針對供熱系統實施節能控制。在節能控制中應打造節能控制平臺和合理的控制方案，優化節能控制裝置設計，在具體的節能控制中及時回收冷凝水熱量，調節鍋爐風量，完善供熱系統自動化控制機制，做好供熱系統維護保養，確保供熱系統的穩定運行，落實節能減排要求。

參考文獻

[1] 鄭君.自動化系統在集中供熱中的應用[J].科技展望，2015（29）： 142-143.

[2] 張憲金，宋合志，王長連.高校集中供熱系統節能運行管理研究[J].北京勞動保障職業學院學報，2021，15（4）：55-58.

[3] 原涵.智能建筑暖通空調系統節能方法探析[J].城市住宅，2021， 28（S1）：92-94.