关于暖通空调系统优化设计的分析与研究

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【摘要】随着我国资源的日益消耗，对各个生产生活进行节能减排显得特别重要。暖通空调系统是建筑行业的重要组成部分，也是消耗能量比较大的部分，对其进行优化设计具有很大意义。本文从阐述暖通空调系统的重要性入手分析，然后提出了优化设计方案，以供广大读者参考。

【关键词】暖通空调系统;优化设计;节能

引言

暖通空调在最近几年得到了很大普及，但是随之而来的就是关于如何降低暖通空调系统能源消耗量的问题，这既是落实科学发展观和可持续发展的具体工作，又是确保暖通空调能够长期使用的关键环节，因而本文对暖通空调系统优化设计进行研究有着非常大的实践意义。 暖通空调系统简介

（一）暖通空调的工作原理

暖通空调主要是借助于空调制冷机蒸发器内的制冷机与冷冻水进行热量交换，然后将冷冻水降低温度，制冷剂会在空压机的作用下形成高温高压的气体，而这些气体经过冷却塔时会受到冷却水的冷去从而转变为低温低压的液体，这些液体通过水泵与混风形成冷风源，最后在送风管路的作用下送到各个房间。从以上分析可以看出，暖通空调就是利用冷却水将房间内的热量带走，然后经过冷却塔排放到空气中[1]。

（二）空调供水系统

暖通空调的冷冻水系统的管道为循环式系统，其内部的变流量系统按照组成结构不同可以划分为相对变流量系统和真正变流量系统两种，其中后者是变流量系统中具有很大节能潜力的系统。

（三）空气处理单元

暖通空调向房间内部送风主要是在空气处理单元内完成，主要原理是新风和回风会混合成混风，然后经过热交换器冷冻水混合后向室内送风。暖通空调可以实现在冬夏两季的操作，在冬季可以依靠混风吸收热量向室内排放热风;而在夏季可以依靠混风吸收室内热量，让室内温度降低，与室内的热量保持传递，从而将室内温度调至需要的数值[2]。

热交换器是混风和冷冻水进行热量交换的过程，所以热交换器是空气处理单元中非常重要的组成部分，如果热交换器工作状态处于负荷后，就会影响暖通空调的使用寿命，但是对目前使用的暖通空调调查可以显示，很多暖通空调的热交换器使用都是处于部分负荷状态的，这也就要求在设计时应该考虑热交换器的这一状况。 暖通空调系统优化设计的重要性分析

首先，对暖通空调系统进行优化设计，是确保暖通空调正常工作的保障，也是为人们提供舒适生活环境的基础，从而提高人们的生活质量和工作效率。目前很多地方使用的暖通空调系统经常发生故障，而优化设计的目标就是减少在使用时各种故障的发生，延长其使用寿命。

其次，暖通空调系统是整个建筑中消耗能量最高的部分，目前很多施工队在施工过程中都在寻找节能减排的措施，而从暖通空调系统优化设计方面入手就是节约能源、提高资源使用效率的重要方式。我国近几年也提出了可持续发展，对暖通空调系统优化设计就是落实这一政策的关键环节[3]。

再次，目前市场中流通的暖通空调系统都没有考虑到季节的环保和房间的设计等问题，所以在设计时难免会出现各种能源的浪费，而对暖通空调系统进行优化设计就是弥补这一缺陷的环境。另外一方面，很多建筑使用的暖通空调系统经常会出现事故，而优化设计的目标就是降低事故的发生率。

最后，目前很多建筑公司在选择暖通空调系统时都是采用那种负荷最大的设备，而在实际运行中我们发现，很多情况下，暖通空调都不是处于满负荷工作状态的，这样就造成了很大浪费。另外一方面，由于各种气候因素的影响，比如建筑外部环境的温度影响、阳光照射的影响等，设备的使用效率会因此而下降，能源会大量浪费，而优化设计就在于根据建筑的特点来挑战系统，确保空调的运行效率，达到节能减排的目的。 暖通空调系统优化设计方法

（一）控制策略的优化

目前空气处理机的直接数字控制器在控制时都是采用PID进行的，因此PID参数选择是否正确对空调系统有着非常大的影响。如果PID系数过高，那么室内温度会很快就可以达到设置的数值;而如果PID系数过低，那么室内温度就很慢才能达到，或者无法达到，这也不是说明PID的系数越高越好，因为过高的PID系数会导致数字控制器失去稳定性。

虽然PID对于大多数场合的空调控制问题都能够得到解决，但是对于那些对PID系统要求比较高的空调系统就很难解决，比如一些场合使用的大热惯性系统，就需要采用双级控制的办法，将温度传感器安装在室内和送风管两个部位，由直接数字控制器来统一调控室内的温度，对于水阀方面的驱动可以借助于其他数字控制器来完成。在双级控制中，风道的温度变化应该比室内温度变化快，这样可以借助于控制方式的把握来完成，通过加速空调系统对温度波动的响应。

为了考虑实际工程的特点，控制策略的优化可以根据不同情况而发生变化，从而实现真正优化设计的目标。对于那些对温度要求比较高的大型场所可以在清晨时通过控制程序启动空气处理机，同时还可以借助于室外的凉风对室内进行全面换气预冷，这也是节能减排的重要手段，同时还达到了净化室内空气质量的目的[4]。

（二）控制权的优化设计

对控制权进行优化设计不仅是确保节约能源的目标实现，也是对室内温度和湿度进行及时调整的手段，特别适用于一些小的房间，比如会议室。控制权优化设计主要是将空调或是通风系统的参数设定功能放置在现场，那么就可以根据室内使用人员的要求及时调整，从而更加符合他们的要求。数字控制器本身并不具备这方面的功能，需要在优化设计时专门设置相应的部件来完成，目前经常使用的VRV控制面板就是其中非常有代表性的设定器，不仅操作方面，而且设置在室内安全可靠。

（三）数字控制器的优化

数字控制器在暖通空调中有各种等级的处理能力，所以在选择数字控制器时应该根据具体场合的需要而设计。对于那些比较密集的场合就应该优先选择比较大型的数字控制器，这样可以减少各种故障的发生，提高控制器相互间的通讯正常。而对于类似于通风机、新风机、空气处理机这样的设备就可以选择那些中小型的数字控制器，主要是为了降低能源的消耗。为了进一步优化设计暖通空调现场设备，可以在前期过程中利用可编程逻辑控制器技术，这样就可以充分根据安装空调具体的情况而设计数字控制器。

【参考文献】

[1]聂清珍. 暖通空调系统节能与节支优化策略研究[D].山东大学，2010.

[2]刘映. 暖通空调系统全寿命周期成本研究[D].重庆大学，2004.

[3]杨晓平. 暖通空调优化控制技术研究[D].沈阳工业大学，2005.

[4]李明海 ，鲁娟，任庆昌，李安桂. 智能建筑暖通空调系统优化方法研究[J]. 中国科技信息，2005，15：161-163.