浅谈暖通空调系统中智能化设备管理的作用

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摘要：随着现代科技日新月异的发展，智能化设备管理在暖通空调系统中的作用越来越受到人们的普遍关注。运用智能化设备管理可以降低建筑能耗，提升能量的使用效率。文章结合实际对暖通空调系统中智能化设备管理的作用及应用进行了探讨。

关键词：暖通空调；智能化；设备管理；节能

中图分类号： TE08 文献标识码： A

当前，我国经济得到了快速发展，在许多建筑内安装的设备数量日益增加，并且这些设备的复杂性也明显增加，导致建筑在实际使用过程中能量消耗逐渐愈来愈大。建筑能耗过多会在一定程度上直接影响社会经济的发展。而有效运用智能化设备管理则可以显著降低建筑能耗。

1.智能化设备管理概述

人们用于采暖、通风与空调之能量在现代建筑之总能耗中所占的比例比较大。尤其是在一些大城市，夏季空调已逐渐成为电力高峰负荷的主要组成部分。因此，节约能源，提高能量的利用效率，关系到整个社会的可持续发展问题。节能在很大程度上取决于建筑内设备的运行状况。如果采用先进的管理方法，使各种设备安全、有效、稳定地运行，出现故障能快速排除，则能够节约能量。假如管理方法比较陈旧，出现故障难以及时排除，则会浪费许多能量。

2.智能化设备管理的重要性

在传统的设备管理模式中，常常是在有明显迹象表明设备性能变差时，才去确定这台设备是否应该检修，或根据规程已经到了大修期限，才着手组织大修。这样就存在以下问题：第一，其运转情况不可以统计准确。第二，本可不必大修解决的问题拖到了故障累积成必须大修的程度，从而导致设备维修费用不断增加。第三，故障只在设备运行时才表现出来，当设备停止运行后，一些故障特征就不再表现出来，关于故障数据也再无法采集，这就给故障排除带来了许多困难。所以，传统的设备管理模式已无法满足社会发展的需求，需要积极探索先进的设备管理方法尤其是空调系统的运行管理方法，以提高能量的利用效率。

3. 暖通空调系统工作特征分析

近年来，已有人研究了比较先进的设备管理方法，其主要思想是监控各个系统中每个设备的运行状况，实时采集各设备的运行数据，通过数据采集系统将数据送入中央处理设备进行处理，判断出各设备当前的运行情况，若有故障趋势，及时发出警报。在这种设备管理系统中，设备故障检测及诊断技术占有很大比重。暖通空调系统是由管道连接各种空调设备而组成的一个相互关联、相互影响的系统。如果系统中有一个运行参数发生变化，则其它的运行参数也会变化，进而影响整个系统的特性。空调系统外在参数的变化是通过影响机组内在参数而引起空调系统性能变化的。

3.1影响冷凝温度的主要闪素

冷却水温度、蒸发温度及不凝性气体也影响冷凝温度。在一定的冷负荷条件下，冷却水温度越高，冷凝温度也越高；当制冷负荷增大时，蒸发温度变大，则冷凝温度增大；如果有不凝性气体，则冷凝器的传热系数变小，冷凝温度升高。

3.2影响蒸发温度的主要因素

冷冻水流量从热平衡原理得知：冷冻水在蒸发器中的吸热量等于制冷量。另外蒸发器内污垢会使蒸发器的传热系数变小，蒸发温度降低。

4.特征参数的选择

虽然暖通空调系统非常复杂，但也是由不同层次的子系统组成，比如冷却水循环系统、冷冻水循环系统、制冷剂循环系统、自动控制系统等等。因此，故障发生时，它总是隶属于某一层次，在这一层次中，总有一个或几个特征参数的变化与之相对应。利用故障的这一特性，我们可以提出诊断模型，并对原因参数和结果参数进行分类，从而实现对故障的正确诊断。针对不同的研究对象，应该选择不同的特征参数。下面介绍几个有代表性的特征选择方法。

4.1制冷系统特征参数的选择

因为空调系统的内在参数是直接反映系统性能的参数，所以很多研究者在选择特征参数时都选择了像蒸发温度、冷凝温度等内在参数作为故障特征参数。但不同的故障能使内在参数产生相同的变化，以致有时直接用内在参数的变化不容易分辨不同的故障。因此，可以利用内在参数求出诸如机组或其元件的效率、换热量等间接特征参数，再通过实验及理论分析确定出各故障对应的间接特征参数的变化范围。下面即采用了间接特征参数来判断冷水机组的故障。冷水机组的大部分故障所表现出来的症状都比较明显，各自对应的特征参数的变化差别比较大，但有些故障的特征参数变化的差别比较小。如冷凝器污垢与冷却水量下降这两个故障。这两个故障中，蒸发器、压缩机中的各个参数及机组的整体性能参数都对这两个故障不敏感，而冷却水进出口温差、冷却水与制冷剂间的最小温差及冷凝器的总传热系数这3个参数差别比较明显。所以，可从这3个参数的变化上判断出究竟是哪个故障。

除了利用内在参数进行故障检测及诊断外，还可以采用外在参数进行故障检测的研究。可以通过监测水泵、风机等电机的用电负荷进行暖通空调系统故障检测，通过分析诸如风机流量、电机转速等外在参数与电功率消耗之间的关系去检测、诊断故障，或者在电机刚启动后，分析电机的机械动力物理模型，从而得出空调系统的故障。

4.2供暖系统特征参数的选择

在对暖通空调系统的故障检测及诊断技术的研究中，对供暖系统的研究相对较少。

表1 供暖系统故障分析表

从表1中可以看出，对供暖系统故障的这项研究主要包括两个部分。一是预处理器．将三个参数的72个值预处理，求出日平均温度等值。二是分类器．将求出的值进行分类，从而得到“使用时加热不足”等6个故障。对不同的研究对象可以采用不同的方法、选用不同的特征参数进行故障检测研究，以能够准确的判断出故障原因。

4.3建立故障及正常状态数据库

通过以上分析．我们就找到了针对不同的空调系统各种特征参数.有了这些特征参数后，就需要将之汇总起来，建立数据库，以便使通过数据采集系统采集来的数据与之相对照，从而判断出系统的运行状况。

4.4编制系统软件，对数据库进行训练和改进

以上步骤完成以后，就要编制系统软件，建立友好的人机对话界面，并将各个模块有机地连接起来。然后，利用专家知识对系统进行训练，使系统达到预期效果。

4.5验收、鉴定、试运行

为满足故障检测及诊断的实际需要，所开发的诊断系统必须先经过实验系统的运行，在此过程中，对诊断系统中的错误之处加以改正，不足之处加以改进，使诊断系统能更加满足实际工程的需要。

5 结语

总之，传统的设备管理模式早已经不适应智能建筑的要求，实现设备预测维修和设备主动式智能化管理已迫在眉睫。不过，智能化设备管理的应用尚存在一些问题需要进一步研究与探讨，还存在许多技术难题需要攻关。

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