智能建筑暖通空调系统的优化分析

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摘 要：建筑节能的关键方法在于提高能量效率，因而不管是制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计，都应把提高能量利用效率作为建筑节能的重点来解决。智能建筑暖通空调系统的优化，已成为建筑节能的一项重要举措。

关键词：智能建筑；暖通空调；优化

一、智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统的优化升级

智能建筑楼宇自动控制系统能将建筑内所有设备集成为一个高度综合的系统。实现综合信息共享，进行综合管理，它的作用和效益无疑是巨大的，但是要实现这些作用和效益，就必须对现有设计进行优化和改造，建筑智能化工程的最优化设计方案与普通设计方案相比，有以下特点。（1）此方案可以从系统的各种可能结构和参数中找到最优配置，使整体能效达到最优状态，从而提高智能建筑暖通空调系统的工作效率，尽可能降低建筑的能源消耗，以降低投资和运行的费用。（2）此方案可以对整个系统及其工作的过程进行定量化状态模拟。减少控制环节，提高系统可靠性与稳定性，使系统发生故障的可能性降到最低水平，响应输出状态达到最优：这种优化升级控制方案实现节能目标的方式是一种我们称之为“主动节能”的方式，它和通过对墙体结构、门窗的形状和内部设施的改动的“被动节能”方式有本质上的区别。

二、建筑暖通空调系统的BA系统优化改造方法

1.控制方法的优化升级

建筑物空气处理器的DDC一般都采用PID控制，设置恰当的PID参数对空调控制系统的持续稳定运行非常关键。如果PID系数高，空调对室内温度波动的反应特性曲线就陡，达到设定温度的过渡过程就比较短，耗费的时间就短：相反如果PID系数低，空调设备达到设定温度的过渡过程就比较长，耗费的时间也就少。但不能因此说PID系数越高越好。因为如果PID系数过高，就容易引起DDC控制系统失去稳定性，其结果就是室内温度的上下波动和水侧的电动调节阀有周期的来回运动，无法在固定开度上运行。PID虽然能解决绝大多数场合的空调控制问题.但对于机场航站楼、地铁站、电影院和剧院等大热惯性空调场合。仅靠高的PID系数来提升空调机组对工作负荷变化的反应速度是不能够解决问题的，这时我们就可以采用更高级的双级控制技术。即在空调的送风道里和室内都安装上温度传感设备，这样，有了两个温度传感设备，室内温度的设定就可以让主DDC控制器来完成，水阀设备的驱动则让副DDC根据空调的风道里的温度传感设备的数据和主DDC来完成，由于风道里的温度升降速度比房间温度变化快许多，这种控制方式加快了控制系统对温度变化的反应速度。

2.控制权的优化升级

通常情况下BA系统遵从的是由中央控制系统集中管理的这一原则。然而这样有的时候也有它不利的一方面。在有些地方（比如会议室），将空调、通风系统的设置功能放在使用现场可能会更能迎合使用者的需要，因为有时中央控制站控制的空调温度可能高于或低于使用者的要求。然而DDC处理机本身并不能够实现这样的特殊功能，这就需要用专门设备来实现。使用VRV控制面板设定器就能实现这个功能，这使房间内的使用者拥有了极大的便利性和自主性，如有必要，应积极应用这一设备。

3.直接数字控制器（DDC）的优化升级

主流的BA系统提供商都可以提供大小不同处理能力各异的DDC设备，冷冻机房和热力站监控点等是DDC密集场合，这些地方应该优先考虑采用大型的直接数字控制器，这样不仅减少故障发生率，还可以减少控制器之间的通讯，提高生产效率。然而对于空气处理器、风机、通风机等设备一般情况下都可以采用中型的或者小型的控制器。这些年来，可编程逻辑控制器件（PLC）进步非常快，使其应用范围不再仅局限于工厂之中，我们可以考虑在空调通风设备控制工程里应用这种新型控制器。

4.设备控制网络优化升级

在同时满足设备灵活性和扩展性的前提下，应该使控制网络结构尽量清晰简化，不管是基于RS485总线或基于LonTalk总线的控制网络都应如此。因为分支、分级过多的网络不仅管理起来很复杂，而且可靠性低，容易出现故障。LonTalk总线控制网络在理论上可以组成各种不同结构的控制网络，然而这种结构设计的灵活性如果不当运用.在工程实践过程中有很大技术风险.并且有可能导致系统投资增加。中小型的控制工程应该尽可能地应用基于Rs485总线的网络控制系统，运用“手拉手”的设计方法，这样不仅能简化系统结构，防止系统复杂化，又能减少投资，大型工程则应该考虑将楼层的网络进行分级，以满足大型工程对控制系统的特定需求。

三、大楼空调设计的优化节能意见

1.VAV 空调系统、二管制、四管制风机盘管之间的选择

VAV 系统即使在最小送风量状态下的耗电量，也比FCU 系统要大，而FCU系统也有三级调速开关，一般FCU系统都是在中低速状态下运行，当其在低速运行时，用电量会更低。因此，单从运行的角度来分析，FCU系统比VAV系统要节电40%以上。所以，从节能角度讲，选用FCU空调系统更节能。而且其各末端设备可随时自由选择供热或供冷的运行模式，相互没有干扰，所服务的空调区域均能独立控制温度等参数，节省能量。但是其投资较大，运行管理相对复杂，管道占用空间较大两管制的空调箱中只是一组盘管，一进一回，夏天通冷水，冬天通热水。这样的系统使得整个区域在同一时刻只能供冷或供热。与四管制相比，它省下了一套水系统，所以它的标准相对较低，成本也低，适合预算较低大楼使用。

2.VRV、中央空调系统+ 空调新风机组

VRV是一种冷剂式空调系统，具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管材材质造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初期投资比较高。而中央空调系统的新风和换气次数能够得到保证舒适性方面有微弱优势。中央空调的全空气系统在过渡季节可采用全新风，对设备热量较大的工艺用房冬季采用调节新回风比例的方法进行降温。因此，就过渡季节和冬季来说，中央空调系统比VRV系统更节能

四、结论

我们对智能建筑的评价和分析应该坚持以节能为基本原则。确立智能建筑的暖通空调系统能源管理与控制系统优化升级的基本方案、优化升级方法及技术措施对于降低智能建筑能耗具有重要的意义。

参考文献：

[1]涂逢祥.建筑节能[M] 北京：中国建筑工业出版社，2001。

[2]吴建兵.楼宇自动化系统的优化设计[D]上海：上海众慧科技实业公司.2003.

[3]梁凯燕.智能建筑暖通空调系统优化方法研究[J]. 科技致富向导. 2010（26）