智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方法研究

【摘要】 目的:研究實(shí)現(xiàn)智能建筑暖通空調(diào)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(nèi)部主要耗能單元的節(jié)能措施。結(jié)果實(shí)現(xiàn)了對BA控制系統(tǒng)(主要是暖通空調(diào)系統(tǒng))的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網(wǎng)絡(luò)等若干環(huán)節(jié)分級優(yōu)化，從系統(tǒng)的各種可能結(jié)構(gòu)和參數(shù)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(jié)論:確立智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點(diǎn)、優(yōu)化原則及技術(shù)措施對于智能建筑節(jié)能實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，BAS系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能建筑節(jié)能的有效途徑之一。

【關(guān)鍵詞】 智能建筑 暖通空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能分析 系統(tǒng)優(yōu)化 BAS系統(tǒng)

Abstract:Through the analysis and com-parison of the saving measures in the main building internal energy， the paper manage to find the effective ways and the optimiza-tion method to realize the energy saving of the intelligent building hvac system.

概述

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

1.智能建筑暖通空調(diào)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(nèi)所有設(shè)備集成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，進(jìn)行綜合管理，其作用和效益是巨大的，要實(shí)現(xiàn)這些作用和效益，就必須實(shí)施優(yōu)化，建筑智能化工程的最優(yōu)化設(shè)計(jì)與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，有以下特點(diǎn):

1.1可以從系統(tǒng)的各種可能結(jié)構(gòu)和參數(shù)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(yùn)行費(fèi)用。

1.2可以對系統(tǒng)及其過程進(jìn)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(yīng)輸出最優(yōu)化;為通過優(yōu)化控制方案達(dá)到節(jié)能目的的是一種“主動節(jié)能”，它有別于墻體結(jié)構(gòu)、門窗的形式和設(shè)置的改造的“被動節(jié)能”。

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

2.1控制策略的優(yōu)化

空氣處理機(jī)的DDC通常采用P工D控制，選擇合適的P工D參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。P工D系數(shù)高，空調(diào)對室內(nèi)溫度波動的反應(yīng)特性曲線陡，達(dá)到設(shè)定溫度的過渡過程較短;相反P工D系數(shù)低，達(dá)到設(shè)定溫度的過渡過程較長。但并不是P工D系數(shù)越高越好，否則易引起DDC控制系統(tǒng)失穩(wěn)，表現(xiàn)為室內(nèi)溫度的振蕩和水側(cè)的電動調(diào)節(jié)閥周期性的來回運(yùn)動無法在固定開度上運(yùn)行。P工D能解決大部分場合的空調(diào)控制，但對于影劇院等大熱慣性空調(diào)場合，靠高的P工D系數(shù)來提高空調(diào)機(jī)組對負(fù)荷變化的響應(yīng)速度是不足以解決問題的。這時(shí)可以采用雙級控制，即分別在空調(diào)的送風(fēng)道和室內(nèi)安裝溫度傳感器，室內(nèi)的溫度設(shè)定由主DDC控制器完成，水閥的驅(qū)動由副DDC根據(jù)風(fēng)道溫度傳感器和主DDC的指令完成，由于風(fēng)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(yīng)。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，BA系統(tǒng)對空調(diào)的節(jié)能控制有多種手段可以采用，例如室內(nèi)外焙值比較法、二氧化碳等污染物濃度檢測法確定新風(fēng)量，基于日程表的定時(shí)操作等等。工程設(shè)計(jì)中可以視需要靈活運(yùn)用，以達(dá)到最優(yōu)的效果。例如，辦公、商場等場合，夏秋季在清晨時(shí)通過程序啟動空氣處理機(jī)域新風(fēng)機(jī))，利用室外涼爽空氣對室內(nèi)全面換氣預(yù)冷，既節(jié)約新風(fēng)能耗又提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)。

2.2控制權(quán)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(shí)也有其不便的一面。在某些場合(如會議室)將空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)的設(shè)定功能放置在現(xiàn)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(shí)現(xiàn)。這類功能接近VRV控制面板的設(shè)定器給房間的使用者帶來極大的便利和舒適性，必要時(shí)應(yīng)積極采用。

2.3直接數(shù)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(jī)房、熱力站監(jiān)控點(diǎn)是密集場合應(yīng)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(jī)、新風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)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(P LC)進(jìn)步很快，其應(yīng)用不再局限于工業(yè)場合，在空調(diào)通風(fēng)的現(xiàn)場設(shè)備控制工程中不應(yīng)將其排斥在外。

2.4控制網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

在滿足擴(kuò)展性和靈活性的前提下，控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)

盡可能簡化、清晰，無論基于RS485總線或基于LonTalk總線的控制網(wǎng)絡(luò)都是如此。分支、分級多的網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜、可靠性低。LonTalk總線在理論上可以組成任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，這種布線設(shè)計(jì)的隨意性如果運(yùn)用不當(dāng)，在工程實(shí)踐中仍然是有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的，并可能增加系統(tǒng)的投資。小型工程盡可能運(yùn)用基于Rs485總線的控制網(wǎng)絡(luò)，采用“手拉手”的布線方式，大型工程可以考慮樓層網(wǎng)絡(luò)分級。

2.5 BAS監(jiān)控中心

BAS監(jiān)控中心負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)空調(diào)、通風(fēng)、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(jī)房通常遠(yuǎn)離冷凍機(jī)房、鍋爐房，在這里遠(yuǎn)程操作這些關(guān)鍵設(shè)備是不合適的。推薦的做法是在冷凍機(jī)房和鍋爐房現(xiàn)場控制室另設(shè)置一臺監(jiān)控分站，由該分站負(fù)責(zé)冷凍機(jī)、鍋爐監(jiān)控功能，并且該分站功能受權(quán)局限為冷熱源設(shè)備。

結(jié)論

對智能建筑的分析和評價(jià)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能的原則。確立智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點(diǎn)、優(yōu)化原則及技術(shù)措施對于智能建筑節(jié)能實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.BAS系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)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(gè)智能建筑節(jié)能優(yōu)化方案實(shí)施的具體體現(xiàn)，它包含了建筑物內(nèi)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(diào)系統(tǒng))的傳感器、執(zhí)行器、控制器、網(wǎng)絡(luò)等若干環(huán)節(jié)的探討，力圖使BA系統(tǒng)更好地服務(wù)于受控的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，最大限度地節(jié)約建筑物能源。

參考文獻(xiàn)

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(作者單位:中國電子系統(tǒng)工程第四建設(shè)有限公司)