芻議暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制與能量管理的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王艷玲 劉欣

芻議暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制與能量管理的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王艷玲 劉欣

暖通空調(diào)系統(tǒng)簡單地說就是指汽車或者是房屋建筑物內(nèi)部負責(zé)通風(fēng)、暖氣以及空氣調(diào)節(jié)的有關(guān)系統(tǒng)或者設(shè)備，日常生活中隨處都應(yīng)用。這種暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要與熱力學(xué)，流體力學(xué)甚至流體機械學(xué)等等相關(guān)學(xué)科，應(yīng)用起來復(fù)雜而又全面。在機械工程領(lǐng)域有著舉足輕重的作用，是十分重要的學(xué)科之一。關(guān)于暖通空調(diào)優(yōu)化控制和能量管理的研究是十分必要的，本文筆者就其現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢做出探討。

暖通空調(diào)；節(jié)能方式；變頻技術(shù)；優(yōu)化控制

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制與能量管理的實用現(xiàn)狀

我國暖通空調(diào)的系統(tǒng)優(yōu)化控制和管理起始的時間相對比較晚，因此，有關(guān)問題引起的重視程度遠不夠高，基于這個系統(tǒng)環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換進行的控制而設(shè)定出的系統(tǒng)安排，呈現(xiàn)必要的設(shè)定點以支持運行，保證末端系統(tǒng)的監(jiān)控，做好必需的結(jié)構(gòu)以回應(yīng)，確保整個系統(tǒng)耗能記錄和加以分析，運用較為先進的技術(shù)特點，進行具體能量消耗的縮小處理。現(xiàn)階段的適應(yīng)控制理念在空調(diào)系統(tǒng)中有了一定量的控制與應(yīng)用，運用具體參數(shù)辨識處理技術(shù)進行基因遺傳改造，就是要在原來的空氣處理方式基礎(chǔ)上，進行具體的設(shè)備加以支持，保證并促進功能提高的同時，準備好現(xiàn)場資料的觀察和分析，實現(xiàn)后期對整體系統(tǒng)功能和節(jié)能管理中所需的要求。

現(xiàn)在我國暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，各大商場、寫字樓以及其他各類建筑都已應(yīng)用，包括汽車空間也隨之普及。但現(xiàn)在暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用當中也出現(xiàn)了問題，它的耗能一般會很大，據(jù)獲悉一般會占的比重為建筑總耗能的一半以上，雖然在某一規(guī)定的狀態(tài)下系統(tǒng)運行會達到效率最高，但暖通空調(diào)分布整個建筑，是由數(shù)百臺設(shè)備通過通風(fēng)管道以及制冷劑等很多個環(huán)節(jié)來轉(zhuǎn)換最終拼接而成，所以這并不能保證每個設(shè)備的效率達到最高值，以至于出現(xiàn)的現(xiàn)狀就是能源的消耗過大。對于我國國情而言，稀缺的能源條件最終是不能接受這樣的高能耗系統(tǒng)，對于現(xiàn)在這樣的社會情況來說，是一個巨大的挑戰(zhàn)。

1.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制

暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)置在這個節(jié)能之路中可以說是重中之重，現(xiàn)在的優(yōu)化設(shè)置可以分為如下幾點：

（1）目標遺傳算法來對溫度進行優(yōu)化改進，通過系統(tǒng)的記憶功能讓溫度達到人體最舒適的數(shù)值，并且讓系統(tǒng)的能量利用達到最高值，就像運動中的肌肉記憶一樣。但是問題也是很突出的，就是不能很好地與其他體統(tǒng)完美結(jié)合，不能夠讓其他的系統(tǒng)也達到最理想的狀態(tài)；

（2）通過使全局系統(tǒng)達到最優(yōu)而設(shè)計的全局控制系統(tǒng)，通過整體的最優(yōu)值進行設(shè)定，也就是忽略各系統(tǒng)的最優(yōu)從而達到整體系統(tǒng)的平衡。但是，這是把整個系統(tǒng)看做是假設(shè)的一致，而且通過運用也沒考慮水溫的分布。

所以通過不斷地探索最終技術(shù)的發(fā)展趨勢也就是通過節(jié)能的方式來順應(yīng)社會的需要。

1.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的能量管理

隨著社會的進步，進入到互聯(lián)網(wǎng)時代，計算機已經(jīng)普及運用，代替了各種儀表，那些常規(guī)的儀表已不能適應(yīng)暖通空調(diào)的智能化，監(jiān)測、控制、管理都需要嚴謹快捷的計算機完成。在暖通空調(diào)系統(tǒng)控制和管理中應(yīng)用計算機可以大大提高動作效率，減少運行過程中不必要的能耗，運用計算機可以減少運行管理勞動強度，順應(yīng)節(jié)能減排的社會號召。同時，也取得很好的經(jīng)濟效益。能量管理的重要性是十分顯著，可以通過適當?shù)哪芰抗芾肀苊庀到y(tǒng)跑、漏、疏等不安全以及浪費現(xiàn)象，對于末端設(shè)備的調(diào)控管理，便于分析暖通空調(diào)的水電氣運行情況，以及對成本的核算都有很大作用；便于合理分派冷熱源，使其達到最佳合理分配，整體效益就可更上一層樓?，F(xiàn)在的暖通空調(diào)系統(tǒng)存在不同的控制協(xié)議，不同的能量控制系統(tǒng)具有不同的開發(fā)環(huán)境和技術(shù)標準，企業(yè)的信息化程度加深，系統(tǒng)的能量控制和管理的集成也要被企業(yè)錄入企業(yè)信息管理系統(tǒng)當中。實現(xiàn)異構(gòu)計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和信息交換，是暖通空調(diào)能量管理的一個發(fā)展方向。

總的來說，暖通空調(diào)系統(tǒng)能量的問題很顯而易見，大部分是由于工作隨時間的改變而優(yōu)化，系統(tǒng)設(shè)備之間相關(guān)聯(lián)從而達到最優(yōu)化，使其成為整體，類似于團隊一樣。

2 暖通空調(diào)優(yōu)化控制與能量管理的發(fā)展趨勢

暖通空調(diào)被運用到現(xiàn)在的階段，它的現(xiàn)階段旨在充分提升自身的智能化，也就是自動化水平，具體需要如何努力改進主要包括：運用設(shè)備的次序、用程序控制開關(guān)、回路控制組成單元器，其中回路的控制被稱為傳統(tǒng)PID；CPU核心處理為八位單片機。在這些年智能理論的應(yīng)用，得到了很大的發(fā)展空間，外加上嵌入式微處理器的成本降低，也就導(dǎo)致了社會主流單元控制器的嵌入式微處理器的系統(tǒng)必然大于或等于16位。同時這個系統(tǒng)的自學(xué)功能適應(yīng)功能也得到很大提升，相當?shù)膹?。這種單元控制器也可以在任何初始條件下實現(xiàn)回路，達到最優(yōu)控制。

與此同時，暖通空調(diào)系統(tǒng)對設(shè)備流量和壓力以及溫度等也為工作點方式，并且每個工作點都為最佳。但是，這樣的系統(tǒng)并不能確保是整個系統(tǒng)達到最佳，針對這樣的問題我認為應(yīng)該采取把能耗作為指標，能耗達到最小也就是最優(yōu)，所以節(jié)能就成了暖通空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)在暖通空調(diào)的管理功能主要就是監(jiān)控，暖通空調(diào)的所有基礎(chǔ)單元的信息集中管理，統(tǒng)一報告，調(diào)整狀態(tài)監(jiān)測的各種設(shè)備，必須對暖通空調(diào)的每一個末端用戶進行檢測，同時作為研究的重點，達到牽一發(fā)而動全身的效果。

數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控不能依靠儀表等設(shè)備，必須與計算機相關(guān)聯(lián)，所以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也是一個發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段，暖通空調(diào)還有很多不同的技術(shù)標準，控制協(xié)議也不相同，然而當今社會信息化的普及程度不斷加深，也就必然順應(yīng)社會需求，需要一個集成化的控制管理系統(tǒng)，把暖通空調(diào)控制系統(tǒng)里面涉及的各種設(shè)備運行的信息和能量管理的信息，集成基于網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)信息管理系統(tǒng)，達到數(shù)據(jù)共享。

3 暖通空調(diào)優(yōu)化節(jié)能方法

本文中一直有提及節(jié)能，筆者認為節(jié)能才是最順應(yīng)社會趨勢的有效改革，未來的發(fā)展趨勢也會沿著節(jié)能的方向進一步提升，現(xiàn)如今，社會要求我們節(jié)能減排，走可持續(xù)發(fā)展之路，節(jié)約能耗是必不可少的，我們需要研究并找出方法解決這一問題。

在暖通空調(diào)的節(jié)能過程里，首先要精確計算工程建筑的面積，從而組建出熱源系統(tǒng)，在一般情況下熱電站，熱泵、小型鍋爐、區(qū)域鍋爐房、熱水機組等都是熱源。熱電站的運行效率是最高的，其次是熱泵，熱泵的熱量是可再生的，運用大自然的熱能轉(zhuǎn)化而來，太陽能、地?zé)岬取Ｎ覀冞€可以推廣變頻技術(shù)，在現(xiàn)代化的城市里面，暖通空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)代化也是必然的，我們可以通過變頻技術(shù)彌補空調(diào)系統(tǒng)中的工藝問題，同時，也可以減少能源消耗，也就可以降低經(jīng)濟成本。在一般情況下，空調(diào)系統(tǒng)只會按照預(yù)先制定好的功率運行，如果在負荷較低的情況下就會造成浪費。通過變頻技術(shù)就可以進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。我們可以根據(jù)實際情況，進行調(diào)節(jié)風(fēng)量或水量，保證屋內(nèi)適宜的溫度。現(xiàn)如今，我國工業(yè)變頻器的推廣和使用已是日常化。通過變頻調(diào)節(jié)優(yōu)化配置，達到良好的節(jié)能效益。

還有一種冷熱能回收的優(yōu)化也是可行的，只是在進一步研究中，在保障能源利用達到最高值的大前提下，通過空調(diào)系統(tǒng)的冷熱能回收實現(xiàn)節(jié)能，這也是一個突破。就像廢物利用在回收一樣，將釋放的冷熱能二次回收。我們可以通過排風(fēng)系統(tǒng)的余熱進行回收利用，但前提是保證排風(fēng)系統(tǒng)的正常運行，將余熱回收，更好的應(yīng)用了排風(fēng)功能，對于新進來的風(fēng)，又能提前進行預(yù)冷或余熱，減少功能負荷量，這樣就減少了能量消耗，大大減輕了能耗壓力，當然這樣的功能還有待研究，但空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是不容忽視的。

4 結(jié)語

總的來說，暖通空調(diào)相對于現(xiàn)代建筑來講，是一個非常重要的環(huán)節(jié)，尤其是現(xiàn)在追求建筑的智能性已經(jīng)成為世界潮流，并且遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)能跟環(huán)保的具體運用是可持續(xù)的關(guān)鍵所在，要加強對其研究，以更好的服務(wù)人們。

[1]史國文.淺談暖通空調(diào)能量管理與優(yōu)化控制系統(tǒng)[J].科技致富向?qū)В?012，01.

[2]王彥，劉宏立.LMBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報，2011（8）.

[3]于曉明，李向東.暖通空調(diào)系統(tǒng)幾項重點節(jié)能設(shè)計措施探討[J].暖通空調(diào)，2007（9）.

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1673-0038（2015）33-0225-02

2015-7-15