智能建筑暖通空調系統(tǒng)優(yōu)化方法研究

周超

摘要：目的：研究實現智能建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能的有效途徑和優(yōu)化方法。方法：分析比較建筑物內部主要耗能單元的節(jié)能措施。結果實現了對BA控制系統(tǒng)（主要是暖通空調系統(tǒng)）的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網絡等若干環(huán)節(jié)分級優(yōu)化，從系統(tǒng)的各種可能結構和參數中找到最佳匹配，使整體效能最佳，從而提高系統(tǒng)的效率。結論：確立智能建筑暖通空調系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點、優(yōu)化原則及技術措施對于智能建筑節(jié)能實現具有重要的現實意義，BAS系統(tǒng)是實現智能建筑節(jié)能的有效途徑之一。

關鍵詞：智能建筑；暖通空調系統(tǒng)；節(jié)能分析；系統(tǒng)優(yōu)化；BAS系統(tǒng)

1.概述

智能建筑節(jié)能是世界性的大潮流和大趨勢，同時也是中國改革和發(fā)展的迫切要求，是21世紀中國建筑事業(yè)發(fā)展的一個重點和熱點。節(jié)能和環(huán)保是實現可持續(xù)發(fā)展的關鍵。從可持續(xù)發(fā)展理論出發(fā)，建筑節(jié)能的關鍵又在于提高能量效率，因此無論制訂建筑節(jié)能標準還是從事具體工程項目的設計，都應把提高能量效率作為建筑節(jié)能的著眼點。智能建筑也不例外，業(yè)主建設智能化大樓直接動因就是在高度現代化、高度舒適的同時能實現能源消耗大幅度降低，以達到節(jié)省大樓營運成本的目的。

2.智能建筑暖通空調系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)的優(yōu)化

智能建筑樓宇自控系統(tǒng)將建筑內所有設備集成一個系統(tǒng)，實現信息共享，進行綜合管理，其作用和效益是巨大的，要實現這些作用和效益，就必須實施優(yōu)化，建筑智能化工程的最優(yōu)化設計與常規(guī)設計相比，有以下特點：（1）可以從系統(tǒng)的各種可能結構和參數中找到最佳匹配，使整體效能最佳，從而提高系統(tǒng)的效率，降低投資和運行費用；（2）可以對系統(tǒng)及其過程進行定量化的狀態(tài)模擬，減少控制環(huán)節(jié)，提高可靠性與穩(wěn)定性，發(fā)生故障概率降到最低可能限度，系統(tǒng)響應輸出最優(yōu)化；為通過優(yōu)化控制方案達到節(jié)能目的的是一種“主動節(jié)能”，它有別于墻體結構、門窗的形式和設置的改造的“被動節(jié)能”。智能建筑暖通空調系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化措施見表1

3.智能建筑BA系統(tǒng)優(yōu)化方法（主要針對暖通空調系統(tǒng)）

3.1控制策略的優(yōu)化

空氣處理機的DDC通常采用P工D控制，選擇合適的P工D參數對空調系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是非常關鍵的。P工D系數高，空調對室內溫度波動的反應特性曲線陡，達到設定溫度的過渡過程較短；相反P工D系數低，達到設定溫度的過渡過程較長。但并不是P工D系數越高越好，否則易引起DDC控制系統(tǒng)失穩(wěn)，表現為室內溫度的振蕩和水側的電動調節(jié)閥周期性的來回運動無法在固定開度上運行。P工D能解決大部分場合的空調控制，但對于影劇院等大熱慣性空調場合，靠高的P工D系數來提高空調機組對負荷變化的響應速度是不足以解決問題的。這時可以采用雙級控制，即分別在空調的送風道和室內安裝溫度傳感器，室內的溫度設定由主DDC控制器完成，水閥的驅動由副DDC根據風道溫度傳感器和主DDC的指令完成，由于風道溫度變化速度快于房間溫度的變化，這一控制方式加速了系統(tǒng)對溫度波動的響應。在實際的工程設計中，BA系統(tǒng)對空調的節(jié)能控制有多種手段可以采用，例如室內外焙值比較法、二氧化碳等污染物濃度檢測法確定新風量，基于日程表的定時操作等等。工程設計中可以視需要靈活運用，以達到最優(yōu)的效果。例如，辦公、商場等場合，夏秋季在清晨時通過程序啟動空氣處理機域新風機），利用室外涼爽空氣對室內全面換氣預冷，既節(jié)約新風能耗又提高了室內空氣品質。

3.2控制權的優(yōu)化

通常BA遵從的是中央控制站集中管理的原則。有時也有其不便的一面。在某些場合（如會議室）將空調、通風系統(tǒng)的參數的設定功能放置在現場可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供這樣的功能，需要專門部件來實現。這類功能接近VRV控制面板的設定器給房間的使用者帶來極大的便利和舒適性，必要時應積極采用。

3.3直接數字控制器（DDC）的優(yōu)化

主流BA系統(tǒng)供貨商都能提供大中小不同處理能力的DDC，冷凍機房、熱力站監(jiān)控點是密集場合應優(yōu)先采用大型控制器，以減少故障率和控制器間的通訊。對空氣處理機、新風機、通風機一般采用中型或小型的控制器即可。近年來，可編程邏輯控制器件（PLC）進步很快，其應用不再局限于工業(yè)場合，在空調通風的現場設備控制工程中不應將其排斥在外。

3.4控制網絡優(yōu)化

在滿足擴展性和靈活性的前提下，控制網絡的拓撲結構應盡可能簡化、清晰，無論基于RS485總線或基于LonTalk總線的控制網絡都是如此。分支、分級多的網絡管理復雜、可靠性低。LonTalk總線在理論上可以組成任意拓撲結構的網絡，這種布線設計的隨意性如果運用不當，在工程實踐中仍然是有技術風險的，并可能增加系統(tǒng)的投資。小型工程盡可能運用基于Rs485總線的控制網絡，采用“手拉手”的布線方式，大型工程可以考慮樓層網絡分級。

3.5BAS監(jiān)控中心

BAS監(jiān)控中心負責監(jiān)控整個空調、通風、動力系統(tǒng)，一般與消防控制、安保監(jiān)控等合用一室。由于該機房通常遠離冷凍機房、鍋爐房，在這里遠程操作這些關鍵設備是不合適的。推薦的做法是在冷凍機房和鍋爐房現場控制室另設置一臺監(jiān)控分站，由該分站負責冷凍機、鍋爐監(jiān)控功能，并且該分站功能受權局限為冷熱源設備。

4.結論

對智能建筑的分析和評價應堅持節(jié)能的原則。確立智能建筑暖通空調系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點、優(yōu)化原則及技術措施對于智能建筑節(jié)能實現具有重要的現實意義.BAS系統(tǒng)是實現智能建筑節(jié)能的有效途徑之一。智能建筑BAS控制方案的優(yōu)化是整個智能建筑節(jié)能優(yōu)化方案實施的具體體現，它包含了建筑物內部主要耗能單元的節(jié)能優(yōu)化。通過對BA控制系統(tǒng)（主要是暖通空調系統(tǒng)）的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網絡等若干環(huán)節(jié)的探討，力圖使BA系統(tǒng)更好地服務于受控的空調通風系統(tǒng)，最大限度地節(jié)約建筑物能源。（作者單位：南京八百建筑安裝工程有限公司）

參考文獻：

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