多源暖通空調通風聯合智能施工控制技術

文｜海軍某工程代建管理辦公室 張升

0.引言

隨著我們國家經濟的快速增長，使人們的生活水平也日益地提高，這就導致在建筑領域的能量消耗方面也有著很明顯的提升。根據中研網數據可知，我們國家建筑行業全部的能量消耗占比在48%左右，這其中多源暖通空調的能量消耗占整個建筑行業總消耗的60%以上，而且其占整個社會總消耗的25%左右。這就導致我們國家現階段仍然處于能源與電力均異常緊張的兩方面壓力的影響下，加上人們對于空調的使用頻率也在隨之而增加，這就讓其成為需要解決的主要能源問題之一。所以，在大規模建筑工程建設時，就需要實現空調智能控制，降低我們國家能量總消耗的同時，也可以解決我們國家電力異常的問題，這樣就可以實現資源的優化，從而提高能源的使用率[1]。在眾多智能的建筑項目工程中，多源暖通空調在基礎上就擔任著檢測周圍環境的功能，并且還需要在中央的控制系統之下，以動態的形式來對其它功能之間的環境指標進行有效調節。合理地運用多源暖通空調的智能通風系統來進行節能，達到以智能化和生態化為主的工程建設目標。多源暖通空調主要就是利用多源熱泵技術，將低階段熱源所產生的熱能進行有效收集后，逐漸地轉移到高階段熱源中，從而可以讓供暖達到更高品質。由于傳統的暖通空調系統使用的設備造價較高，而運行能耗大，長此以往就制約了其推廣與使用。因此，就需要研究多源暖通空調通風聯合智能施工控制技術。

1.工程概況

本文以某商業建筑為例，對上述技術進行實例的分析與驗證。該商業建筑項目的位置在某道路的交叉路口，該商業建筑工程造價為5.25 億元，建筑工程總工期為911 天。該商業建筑總面積為6 萬m2，分為地上、地下兩個部分，其中地面上方的建筑面積為45568m2，而地面下方的建筑面積則為14432m2，商業建筑總體高度在75m，內部空間分別為辦公區域以及文化展示區域等，并且文化展示區域在進行暖通空調的設計過程中，需要遵循著“綠色環保”的設計理念，并在其中增加智能通風以及節能等技術，將整個區域打造成綠色建筑的典范[2]。該商業建筑的空調系統主要集中在地下負一層的空調室內，以夏季某個月統計的數據為例，對該商業建筑的多源暖通空調進行分析，具體如下表1 所示。

表1 某商業建筑下的多源暖通空調能耗

2.智能施工控制技術概況

2.1 調整空調處理機組

多源暖通空調的系統通常是由通風、供暖以及空氣調節所組合而成，它是大型建筑工程中自動化的重要組成部分。通常情況下，空調系統內部構成的回路是由空調機組、灰塵濾化器、輸風管道、加熱盤以及冷卻盤所組合而成，各個零件所構成的系統被稱為綜合處理系統。在大型建筑進行裝修的過程中，因為所涉及到的多源暖通空調的系統結構相對較為復雜，而且內部整體的變量會相對多一點，這樣就使其無法準確對空調的聯合通風進行智能控制[3]。因此，就需要對空調的處理機組進行有效的調整，在了解其主要組成零件、參數以及運行原理等相關內容，從而可以達到更好的控制效果，下圖1 則為多源暖通空調系統中空調處理機組的基本構成。

通過圖1 可以看出，調整之后的空調處理機組主要是由控制風量閥門、調節閥門、濾化器、冷卻盤以及送風機所組合而成[4]。

圖1 多源熱泵系統內部原理示意圖

2.2 增加多源暖通空調模式

使用多源熱泵機組作為空調聯合通風系統中，可以提供主要冷熱源的設備，在進行使用過程中，同樣需要太陽能來作為輔助的設備進行冬季提供暖風保障，具體工作模式如下圖2 所示。

圖2 多源暖通空調工作模式示意圖

在夏季的時候，經由水源熱泵機組的制冷熱能所直接釋放的熱水。其剩余的熱能就會經由翅片的換熱器加以釋放，而同時又經由水源的換熱器來對在空氣中所需的冷凍水量加以調整而制取[5]。而采用的中央空調冷凍源系統，則通過出空氣儲水桶進行貯存，之后再利用熱泵、室內風機、中央空調的系統管網進行循環系統，同時又為直接供給空氣的裝置提供了冷凍源，如此就可以達到直接制冷的效果了。而在冬季的時候，通過使用多源熱泵機組則可以把冷凝過程中形成的熱能全部釋放，中央空調系統的熱水水泵就可以與直接供應熱水的水箱相互聯系，這就可以給中央空調系統帶來大量熱水，并通過水換熱器吸取水箱內水源和空氣源產生的熱能，以此增加了在冬季制熱系統中的能效比[6]。

2.3 智能通風與節能控制

2.3.1 分級控制通風系統

智能通風的控制器所采取的都是對現場工作區域的分級管理措施，其要求控制系統的裝置主要包括了多源熱泵機、空氣循環系統和太陽能循環等主要的熱供應設備，并且在此基礎上還添加了各種各樣的感應器、電子執行器和現場設備中的控制器等。傳感器的作用主要就是用來收集多源暖通設備內部所包含的各項數據參數，例如溫度、濕度、以及流量等相關數據指標，這些數據正好可以為軟件控制提供主要決策依據。電動執行器主要就是將系統內部輸出的相關控制指令，傳輸到多源暖通空調系統內部，并且可以作為系統執行過程中，改變被控制對象自身的質量以及相關參數見，例如管道中的供水閥門、水泵是否開啟等。根據控制系統的內部狀態，控制器可以跟多源暖通空調中智能通風系統的中央管理系統進行聯合，這樣就可以接收來自多方發出的指令，而當多源暖通空調中智能通風系統發出指令時，控制器仍舊可以根據設備內部當前的狀態，而對相關參數進行重新設定，目的就是為了讓其能夠對整個設備運行過程中的狀態進行控制。要想實現對通風進行智能的控制，還需要使用利用I/O 數據接口、系統運算模塊以及顯示模塊等共同組成[7]。當多源暖通空調處于制冷狀態時，空調分集水器的電子閥門就處于全部開啟狀態，而二次泵旁邊的小閥門就一定是處于關閉的狀態，這樣就可以是一次泵與二次泵利用溫度傳感器來實現頻率變換的控制；當多源暖通空調處于制熱狀態時，空調分集水器的電子閥門與二次泵的全部閥門均處于全部開關閉狀態，只有一次泵旁邊的小閥門是處于開啟的狀態，這樣就可以是一次泵利用溫度傳感器來實現水流量的控制。

2.3.2 增加智能控制指令

在對多源暖通空調進行通風聯合智能控制的過程中，最主要的一個部分就是需要基于通風情況增加智能的聯合控制指令。在利用傳感器進行相互轉換的過程中，可以將聯合控制過程中的相關數據信息進行采集，將其作為進行智能控制的穩定性因子。如式（1）所示。

其中：K 代表著聯合控制過程中產生的信息；H 代表著全部數據信息。然后，在進行聯合控制的過程中得到的數據信息，主要是需要傳感器來進行輸出，并傳輸到智能控制系統中的信息單元進行處理。而其與智能控制的檢修相關負載功率可以表現為式（2）和式（3）。

其中：W 代表著某個采樣時間內輸出的數據值；T 代表著某個采樣時間內存在偏差的數據值；M 代表著聯合控制過程中產生的某一特征信息；N 代表著全部數據中的某一特征信息；F 代表著等比例常數。最后，可以得到其控制輸出指令為式（4）所示。

3.應用與分析

為了測試此次提出多源暖通空調通風聯合智能施工控制技術的可靠程度和實際使用效果，選擇某商業建筑的通風智能控制系統作為測試對象，總體高度為75m，建筑總面積為6 萬m2，1層辦公大堂、商場大堂、高端辦公大堂休息廳、2～6 為商場區均采用全空氣空調系統，全空氣系統為一次回風雙風機系統，氣流組織為上送上回或上送下回，送風口采用旋流風口。在所選擇的商業建筑內部，隨機選擇兩個區域分別使用多源暖通空調通風聯合智能控制技術以及兩種傳統的空調通風控制技術，測試室內的溫度控制情況與人體舒適度（25℃）之間的差別，具體結果如圖3 所示。

圖3 不同方法下通風聯合智能溫度控制結果

由上述圖3 可以看出，圖中只有一條傳統的空調通風控制技術結果，表示兩種傳統的空調通風控制技術在溫度控制方面，所得到的溫度基本上是屬于重合的狀態，所以使用傳統的空調通風控制技術對室內的溫度進行控制時，溫度會在17℃～29℃之間；而使用多源暖通空調通風聯合智能控制技術來對室內溫度進行控制時，基本上溫度會保持在23℃～27℃之間。通過上述的數據顯示出，使用多源暖通空調通風聯合智能控制技術進行控制時，平均溫度為25.67℃；而使用傳統的空調通風控制技術進行控制時，平均溫度為22.42℃。明顯可以看出，使用多源暖通空調通風聯合智能控制技術來對室內溫度進行控制時，平均溫度更加接近于人體最舒適的溫度25℃。綜上所述，使用了多源暖通空調通風聯合智能控制技術之后，可以對室內的溫度環境進行有效控制，從而可以滿足人體所能接受最舒適的溫度，從而使源暖通空調通風聯合智能控制技術達到更好的控制效果。

4.結語

綜上所述，經過對多源暖通中央空調通風與熱智能管理控制技術的研發，除了能夠降低熱電用量耗能過高的現象外，還能夠使有關部門人員更為輕松、便捷的對中央空調系統進行熱智慧管理。而多源暖通中央空調控制技術不但完成了對多源熱泵發電機組的管理和控制，而且完成了整個中央空調和熱水系統的控制和管理，有效控制了中央空調和熱水系統的能源狀況。所以，多源暖通空調通風和智能建筑控制的運用，為我們城市建立健康的環保型城市發揮著相當大的意義。但在實際應用的過程中，多源暖通空調仍然會存在一定程度上的問題，所以，就需要相關技術人員加強對該項技術的研究，從而可以讓多源暖通空調被更多領域所應用。