淺析暖通空調優(yōu)化設計要點

臧玉昆

摘要：隨著資源的日益消耗，開展建筑節(jié)能就顯得尤為重要，特別是針對于暖通系統(tǒng)的節(jié)能性便越加顯得重要了。因此，如何運用科學正確的方法有效的降低空調能源消耗已經(jīng)是一種必然的發(fā)展趨勢。本文就分析暖通空調工程設計優(yōu)化的重要性，并在此基礎上提出暖通空調工程的優(yōu)化設計方法。

關鍵詞：暖通空調；優(yōu)化設計；重要性

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，空調設備的應用也隨之普及，它的能源消耗是非常之大的，所以如何降低空調系統(tǒng)的能源消耗問題是我們必須重視和有待解決的。

1暖通空調綜述

1.1暖通空調的工作原理

暖通空調的主要工作原理是制冷劑在空調制冷機組內的蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱量交換發(fā)生氣化，這一過程會使冷凍水的溫度降低，被氣化后的制冷劑在空壓機的作用下，會形成高壓、高溫的氣體，當氣體流經(jīng)制冷機組的冷凝器時，則會被來自冷卻塔的冷卻水所冷卻，從而是氣體轉變?yōu)榈蛪?、低溫的液體，與此同時，被降溫后的冷凍水經(jīng)由水泵被送至空氣處理機的熱交換器中，隨后與混風進行冷熱交換形成冷風源，最后經(jīng)由送風管路送入到各個房間。通過這樣的循環(huán)過程，在夏季房間內的熱量會被冷卻水帶走，流經(jīng)冷卻塔后釋放到空氣當中。

1.2空調供水系統(tǒng)

通常情況下，冷凍水系統(tǒng)內的冷凍水管道均為循環(huán)式系統(tǒng)；變流量系統(tǒng)按照組成裝置的不同，可分為相對變流量和真正變流量兩種，其中真正變流量可以充分發(fā)揮變流量系統(tǒng)的節(jié)能潛力。

1.3空氣處理單元

在空氣處理單元中，新風與部分回風經(jīng)混合后形成混風，當混風經(jīng)由熱交換器冷凍水進行熱交換后則形成送風。冬季時，混風能夠吸收能量，從而是溫度升高，夏季時，隨著混風溫度降低，送風進入室內后會與室內的空氣進行熱量的傳遞，最終將溫度調節(jié)至房間所需的設定值。此時房間內的氣體在排風機的作用下與新風混合后，重復上訴過程進行循環(huán)。由于混風和冷凍水的熱交換過程是在熱交換器中進行的，因此，熱交換器屬于暖通空調空氣處理單元中較為重要的組成部分。當熱交換器的工作狀況處于部分負荷時，與設計工況是不同的，而在實際使用中，大部分時間熱交換器都是處于部分負荷狀態(tài)，也就是說其基本都處在非設計工況下工作，所以在進行設計時應盡量了解熱交換器的這一特點。

2暖通空調工程設計優(yōu)化的重要性

2.1對暖通空調工程進行優(yōu)化設計，不僅可以滿足人們對工作和生活環(huán)境舒適性的要求，而且還可以使工作效率和生活質量有所提高；

2.2由于暖通空調工程屬于整個建筑中能耗較高的部分，所以對其進行優(yōu)化設計，可以起到節(jié)約能源、提高能源利用率的作用；

2.3隨著直接數(shù)字控制器（DDC）、變頻技術以及能源管理控制系統(tǒng)等的廣泛應用，使暖通空調工程的優(yōu)化設計策略和控制技術相輔相成，在節(jié)能降耗的同時，能夠更好的對暖通空調系統(tǒng)進行指導和控制；

2.4基于大部分暖通空調工程在設計之初，沒能很好考慮季節(jié)變化、時間以及房屋的朝向等問題引起的冷負荷變化，致使這樣的設計難免會造成能源的浪費，而對暖通空調工程進行優(yōu)化設計后，可以從根本彌補這一缺陷，并且還能降低事故的發(fā)生幾率；

2.5由于在進行暖通空調設備選型時，通常都是按照設備的最大負荷進行計算的，并采用固定工作時間的方式運行。但是在大多數(shù)情況下，暖通空調都不是處于滿負荷運行的，同時由于多種因素的影響，如陽光照射、建筑外部環(huán)境的溫濕度、房間內部的負荷變化等，一旦采用固定工作時間運行，必然會導致設備的使用效率低下，使能源大量浪費。

因此，為了調整空調系統(tǒng)的運行時間，作為施工單位，對暖通空調的運行比較了解，就必須配合設計人員對暖通空調工程進行優(yōu)化設計，從而確?？照{系統(tǒng)的運行效率，達到節(jié)約能源的目的。

3暖通空調工程的優(yōu)化設計方法

3.1控制策略的優(yōu)化

由于空氣處理機的直接數(shù)字控制器（DDC）基本都是采用PTD進行控制的，所以選用一個較為合適的PTD參數(shù)能夠起到促進空調系統(tǒng)穩(wěn)定運行的作用。PTD的系數(shù)高，可以使室內溫度較快的達到預定值，反之這一過程會較慢，但也并不是說PTD的系數(shù)越高就越好，一旦系數(shù)太高時很容易引起DDC控制器失穩(wěn)。雖然PTD可以解決大多數(shù)場所的空調控制問題，但是有些特殊場所僅靠較高的PTD系數(shù)提高空調系統(tǒng)對負荷變化的響應速度是很難解決問題的，比如影劇院等大熱慣性場所，對于這樣場所可采用雙級控制，即將溫度傳感器分別安裝在室內和送風道上，由主DDC控制器完成室內溫度的設定，而水閥的驅動則可由副DDC按照主DDC以及風道傳感器的指令來完成，基于風道溫度變化的速度要快于房間內溫度的變化，采用這樣的控制方式可以加速空調系統(tǒng)對溫度波動的響應。在實際工程設計中，可以根據(jù)不同情況的需要，選擇不同的優(yōu)化控制，從而達到最優(yōu)的效果。如，寫字樓、大型商場等場所，夏、秋季在清晨時通過控制程序啟動空氣處理機，并利用室外的涼風對室內進行全面換氣預冷，這樣做不進可以節(jié)約能源消耗，而且還可以提高室內空氣的質量。

3.2控制權的優(yōu)化設計

在某些特定的場合，如會議室，如果可以將空調或是通風系統(tǒng)的參數(shù)設定功能放置在現(xiàn)場，那么則能夠更加符合用戶的需要。然而DDC本身卻并具備這樣的功能，必須添設專門的部件才能實現(xiàn)。為了實現(xiàn)這一功能必要時可以添設VRV控制面板的設定器，它可以給用戶帶來極大的方便和舒適性。

3.3 DDC的優(yōu)化

由于DDC控制系統(tǒng)的處理能力是不同的，所以應根據(jù)各個場合不同的需要，選擇合適處理能力的DDC，如熱力站監(jiān)控點、冷凍機房等密集場合應優(yōu)先考慮采用大型的DDC控制器，以減少控制器間的通訊和故障發(fā)生的頻率；對于通風機、新風機、空氣處理機等通常采用中型或小型的DDC即可滿足使用需要。目前，可編程邏輯控制器（PLC）的發(fā)展速度較快，其應用范圍也越來越廣泛，因此，在暖通空調現(xiàn)場設備優(yōu)化控制工程中，可適當加以采用，優(yōu)化效果也是比較明顯的。

3.4控制網(wǎng)絡的優(yōu)化設計

在滿足靈活性和可擴展性的基礎上，空調系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的拓撲結構應盡量清晰、簡化，無論是采用RS485總線或是LonTalk總線的控制網(wǎng)絡都應如此。由于分級多、分支多的網(wǎng)絡管理較為復雜，而且可靠性也比較低，雖然LonTalk總線在理論上能夠組成任意的網(wǎng)絡拓撲結構，但是這種設計具有很大的隨意性，一旦運用不當，在工程實踐中可能會有一定的技術風險，從而使空調系統(tǒng)的成本增加。因此，在沒有特殊要求的工程中英盡可能使用RS485總線的控制網(wǎng)絡，并采用手拉手環(huán)網(wǎng)的布線方式。

3.5 BAS監(jiān)控中心

BAS監(jiān)控中心主要負責的是監(jiān)控整個空調、通風以及動力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，通常與安保監(jiān)控和消防控制等系統(tǒng)共用一間機房，而該機房一般都離冷凍機房、鍋爐房較遠，在這里對空調系統(tǒng)中的關鍵設備進行遠程操作顯然是不合適的，因此，建議在冷凍機房和鍋爐房現(xiàn)場控制室另設一臺監(jiān)控分站，并由該分站負責監(jiān)冷凍機、鍋爐監(jiān)控功能，同時該分站授權局限為冷熱源設備。

總之，隨著全球能源的日益緊缺，節(jié)能降耗已經(jīng)勢在必行。只有不斷優(yōu)化暖通空調工程的設計技術，在施工中注重各種管線的合理布置，對系統(tǒng)進行合理的優(yōu)化，達到節(jié)能降耗的目的，從而實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

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