淺談智能建筑暖通空調(diào)能耗管理與優(yōu)化

王彥

摘要：在經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，智能建筑已經(jīng)成為了十分常見(jiàn)的建筑類型之一。其中，智能建筑的節(jié)能環(huán)保工作對(duì)于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的作用。而暖通空調(diào)是智能建筑中能源消耗的重要部分，因此在智能建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、管理過(guò)程中，要充分考慮如何提升能源利用率，以實(shí)現(xiàn)智能建筑的節(jié)能環(huán)?！，F(xiàn)文章主要針對(duì)智能建筑暖通空調(diào)能耗管理與優(yōu)化進(jìn)行研究，以期能夠?yàn)橹悄芙ㄖ照{(diào)能耗管理與優(yōu)化提供一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：智能建筑；暖通空調(diào)；能耗管理

中圖分類號(hào)：TU831.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2017）02-0013-02

引言

智能建筑節(jié)能是世界件的大潮流和大趨勢(shì)，同時(shí)也是中國(guó)改革和發(fā)展的迫切要求，是21世紀(jì)中國(guó)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)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(wú)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(dòng)閃就是在高度現(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(yíng)運(yùn)成本的目的。

暖通空調(diào)是智能建筑運(yùn)行、使用的重要組成部分，同時(shí)也是智能建筑消耗能源最多的部分，大約占據(jù)60%左右。如果對(duì)智能建筑暖通空調(diào)能源消耗進(jìn)行管理優(yōu)化，能夠顯著減少智能建筑的能源消耗，在達(dá)到節(jié)約能源目的的同時(shí)提升經(jīng)濟(jì)效益。可以看出，針對(duì)智能建筑暖通空調(diào)能耗進(jìn)行管理與優(yōu)化十分關(guān)鍵。

1.智能建筑暖通空調(diào)能耗管理優(yōu)化原則

在智能建筑暖通空調(diào)能耗管理過(guò)程中應(yīng)該始終圍繞著下述原則進(jìn)行：

第一，在滿足暖通需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能降耗。一般情況下，建筑熱舒適度的影響因素包括溫度、濕度、風(fēng)量、輻射溫度等等。要實(shí)現(xiàn)智能建筑暖通空調(diào)能耗管理則需要找到不同影響因素之間存在的最為合理、最為平衡的比例，并且對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的排列組合，以便在滿足智能建筑熱舒適度的情況下減少能源消耗。

另外，對(duì)智能建筑外部維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)性進(jìn)行利用，以降低外界溫度與建筑室內(nèi)環(huán)境的影響也能夠降低智能建筑中的能源消耗。智能建筑空調(diào)系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)約，以便在節(jié)約建筑材料的同時(shí)便于施工，從而降低前期投資成本。

第二，平衡整體與局部的關(guān)系。在智能建筑環(huán)境允許的情況下可以在建筑中采用集中供暖機(jī)制，從而顯著減少暖通系統(tǒng)所消耗的能源。然而由于建筑內(nèi)部個(gè)體之間必然存在一定的需求差異，如果過(guò)度要求建筑內(nèi)部供暖的整體性，則必然會(huì)對(duì)建筑內(nèi)部的個(gè)體供暖造成影響。因此，在智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中不單單要兼顧到整體的供暖節(jié)能效果，同時(shí)還要落實(shí)個(gè)體對(duì)熱舒適度的需求，以便盡量實(shí)現(xiàn)整體與局部的平衡。

2.智能建筑暖通空調(diào)能耗管理與優(yōu)化特點(diǎn)

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）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：

（2）可以對(duì)系統(tǒng)及其過(guò)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)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(guò)優(yōu)化控制辦案達(dá)到節(jié)能目的的是一種“主動(dòng)節(jié)能”，它有別于墻體結(jié)構(gòu)、門(mén)窗的形式和設(shè)置的改造的“被動(dòng)節(jié)能”。智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化措施見(jiàn)表1。

3.智能建筑暖通空調(diào)能耗管理與優(yōu)化

3.1使用熱能回收節(jié)能技術(shù)

當(dāng)前智能建筑中的熱能一般都是通過(guò)高溫蒸汽的方式排出，由于高溫蒸汽自身溫度較高，熱量較大，如果無(wú)法直接回收則不單單會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)，還會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境污染。因此，熱能回收技術(shù)是一項(xiàng)十分重要的能耗管理與優(yōu)化技術(shù)。熱能回收技能技術(shù)主要有雙冷凝器回收技術(shù)、熱泵回收技術(shù)等。其中，雙冷凝器回收技術(shù)即為在智能建筑設(shè)備的壓縮機(jī)與冷凝器中間安裝熱回收設(shè)備，利用熱回收設(shè)備將冷凝器中的剩余熱量回收利用。通常來(lái)說(shuō)，雙冷凝器回收技術(shù)應(yīng)用在智能建筑中央暖通空調(diào)機(jī)組中優(yōu)勢(shì)較為明顯。熱泵回收技術(shù)即為將熱泵與制冷裝置組合在一起，是完整的熱回收設(shè)備。當(dāng)冷水機(jī)組與熱泵機(jī)組一起工作時(shí)，則通過(guò)調(diào)整冷卻塔風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)來(lái)控制冷卻水的溫度。該技術(shù)對(duì)于當(dāng)前智能建筑中的空調(diào)系統(tǒng)改造來(lái)說(shuō)較為適用，但前期裝設(shè)成本投入較高，運(yùn)行管理成本也較高。

3.2智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)控制優(yōu)化

要對(duì)智能建筑的暖通空調(diào)進(jìn)行最優(yōu)化控制，最為基礎(chǔ)的就是按照系統(tǒng)最低能耗標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)冷凍機(jī)進(jìn)行優(yōu)化管理，利用泵與空調(diào)末端設(shè)備回路的設(shè)定點(diǎn)來(lái)進(jìn)行管理。為了讓用戶電能符合與制冷量相匹配，在滿足客戶對(duì)暖通空調(diào)溫度需求的基礎(chǔ)上盡量提升暖通空調(diào)的運(yùn)行效率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源消耗，就需要對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的回路設(shè)定進(jìn)行合理的優(yōu)化控制。在基于暖通空調(diào)運(yùn)行模式與設(shè)備構(gòu)成特點(diǎn)的情況下，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)部門(mén)建設(shè)數(shù)學(xué)模型，需要建設(shè)數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)部分包括冷凍機(jī)、冷卻塔、泵、風(fēng)扇等。智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的具體優(yōu)化控制可以分為兩大結(jié)構(gòu)，分別為調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的控制優(yōu)化以及制冷子系統(tǒng)的控制優(yōu)化。

第一，調(diào)節(jié)冷卻水水溫

在同等制冷量的環(huán)境下，冷卻水供水溫度越高則制冷系數(shù)也會(huì)相應(yīng)降低，冷卻水的供水水溫每增加1攝氏度，制冷機(jī)組的制冷系數(shù)會(huì)相應(yīng)的下降4%。因此，要調(diào)節(jié)冷卻水水溫，盡可能的降低冷卻水的溫度就需要強(qiáng)化對(duì)冷卻塔的管理。對(duì)于智能建筑中沒(méi)有運(yùn)行的冷卻塔應(yīng)該關(guān)閉進(jìn)出水管的發(fā)布，避免由于停止使用的冷卻塔水溫溫度較高而導(dǎo)致冷卻水水溫的增加。

在夏季等炎熱季節(jié)，冷卻塔內(nèi)部十分容易出現(xiàn)濕熱的情況，往往會(huì)形成大量菌藻類附著在冷卻塔上，從而減弱冷卻塔的導(dǎo)熱性能，降低冷卻塔的換熱效率。針對(duì)這一情況，需要及時(shí)使用水處理技術(shù)，定期對(duì)冷卻塔進(jìn)行清潔，有需要時(shí)可以在冷卻水中適當(dāng)添加除菌藻類藥物，從而降低冷卻水水溫，提升制冷系數(shù)，實(shí)現(xiàn)能耗管理優(yōu)化。

第二，制冷子系統(tǒng)的控制優(yōu)化

智能建筑暖通空調(diào)的能耗接近某一固定值時(shí)，暖通空調(diào)能量管理模塊則會(huì)利用設(shè)備開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)能耗進(jìn)行管理調(diào)節(jié)，以降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。在控制優(yōu)化制冷子系統(tǒng)的過(guò)程中，首先要優(yōu)化開(kāi)關(guān)控制。對(duì)開(kāi)關(guān)控制進(jìn)行優(yōu)化管理即為通過(guò)目標(biāo)溫度范圍的的設(shè)定以及與實(shí)際環(huán)境溫度的差來(lái)區(qū)別空調(diào)設(shè)備的最佳開(kāi)關(guān)時(shí)間，在滿足建筑內(nèi)部暖通需求的基礎(chǔ)上提升暖通空調(diào)的工作待機(jī)比例，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

其次，進(jìn)行荷載循環(huán)。荷載循環(huán)實(shí)現(xiàn)一般要在某一固定周期中利用關(guān)閉特定設(shè)備來(lái)達(dá)到減少能源消耗的目的。通過(guò)選擇冷凍機(jī)類型以及冷卻符合的最優(yōu)組合來(lái)提升暖通空調(diào)的工作性能與工作效率。再次，能量管理統(tǒng)計(jì)。用戶通過(guò)能量管理統(tǒng)計(jì)模塊能夠核對(duì)電能消耗以及歷史電能消耗記錄，計(jì)算電能使用成本。

同時(shí)，還可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取歷史數(shù)據(jù)，生成圖表以對(duì)電能消耗的歷史記錄進(jìn)行分析研究。最后，夜間氣洗。夜間氣洗是一項(xiàng)十分重要的輔助工作。在夜間室外溫度較低的時(shí)候結(jié)合智能建筑實(shí)際功能及舒適度要求，利用室外的空氣來(lái)對(duì)建筑進(jìn)行清洗。

利用智能建筑送排風(fēng)系統(tǒng)，兼顧房間各區(qū)域功能，控制送排風(fēng)時(shí)間，將室外溫度較低的空氣輸送至暖通系統(tǒng)，這樣一來(lái)不單單可以降低冷卻混合風(fēng)的能源消耗，同時(shí)還能夠顯著改善建筑室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

3.3控制權(quán)的優(yōu)化

通常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(chǎng)合（如會(huì)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(chǎng)能更符合使用者的需要。其本身并小提供這樣的功能，需要專門(mén)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這類功能接近控制面板的設(shè)定器給房間的使用者帶來(lái)極大的便利和舒適性，必要時(shí)應(yīng)積極采用。

4.結(jié)論

對(duì)智能建筑的分析瓤評(píng)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(duì)于智能建筑節(jié)能實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。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(guò)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。

5.結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，智能建筑暖通空調(diào)能耗管理與優(yōu)化工作必須要始終堅(jiān)持滿足暖通需求基礎(chǔ)以及平衡整體與局部關(guān)系兩大原則，針對(duì)智能建筑的暖通使用需求有針對(duì)l生的使用冰蓄冷空調(diào)節(jié)能技術(shù)以及智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)控制優(yōu)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能建筑暖通空調(diào)能源消耗的管理與優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。