浅论智能建筑暖通空调管理

浅论智能建筑暖通空调管理

发表时间：2019-10-28T10:05:15.630Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年15期作者：赵方伟

[导读] 利用热水盘管加热处理空气。此空调系统主要任务是保证室内空气的清新，提供室内的基本温度保证。

林州冠信建设工程有限公司河南安阳 456550

摘要：在经济繁荣发展的现代社会，智能建筑已经成为了十分常见的建筑类型之一.其中，智能建筑的节能环保工作对于生态环境的可持续发展有着十分重要的作用.而暖通空调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调设计、管理过程中，要充分考虑如何提升能源利用率，以实现智能建筑的节能环保.现文章主要针对智能建筑暖通空调能耗管理与优化进行研究，以期能够为智能建筑暖通空调能耗管理与优化提供一定的借鉴与参考.

关键词：智能建筑；暖通空调；节能分析；系统优化；BAS系统

1智能建筑集成系统中的计算机控制系统

1.1主要设备

1.1.1蒸发式冷却空调系统

此系统的3阶段供冷启动顺序为：热转轮启动，蒸发冷却器启动，备用冷却盘管启动；其两阶段供热启动顺序为：热转轮运行进行热回收，利用热水盘管加热处理空气。此空调系统主要任务是保证室内空气的清新，提供室内的基本温度保证。

1.1.2埋管式辐射墙板

墙架上和空气中的温度（temperature）传感器提供水流阀门的控制信号。它是在室内基本温度点基础上，对温度进行再调整的设备。

1.1.3屋顶（Housetop）通风装置

室外温度、湿度（humidity）、风力、降雨量，室内温度、湿度，提供此开关控制信号。它是室内温度、湿度调整的辅助设备，也是节约能源的重要手段。其动力（power）是日光反射板上的太阳能电池。

1.1.4日光反射板阳光和温度

都是照明系统和温度系统的信号源，光线反射板受控于这两个系统。既能遮光，也能将室外光线反射到室内。

1.1.5照明系统

由房间使用状况检测、日光、阳光反射、室内光照度等检测信号，用开关、遥控器或计算机程序控制此系统。弱电系统电力应用按照电力输送功率的强弱可以分为强电与弱电两类。建筑及建筑群用电一般指交流220V50Hz及以上的强电。主要向人们提供电力能源，将电能转换为其他能源，例如空调用电，照明用电，动力用电等等。

1.1.6个人工作环境系统

在个人工作环境系统中，温度、湿度、房间使用状况检测、空气流速、空气品质等数据均为控制（control）因素。每人工作环境系统的温度、湿度的期望值，房间使用状况检测数据，由系统中的传感器或由人工给定，由通讯系统传送给上一级（网络工作级）和系统工作站，由网络工作级和系统工作站的计算机控制系统控制此个人工作环境系统的系统参数。

1.1.7控制系统和主配电盘

它是控制、电源和通讯系统的神经网络。弱电系统集成可以根据客户需要，采用国际标准接口，和楼宇自控系统、消防系统、灯光管理系统进行联动和集成，最大程度上满足客户的需求。

1.2控制系统控制系统分为两大控制部分：

1.2.1温度和空气品质控制系统

温度和空气品质控制系统的控制目标包括蒸发式冷却空调系统、埋管式辐射墙板、个人工作环境系统、可开启窗户、屋顶通风（ventilation）装置等。本系统的传感器包括室内温度、室内湿度、室外温度、室外湿度、冷热水流数据、房间使用状况、空气品质（CO2）数据、露点温度，以及室外风力等。执行机构（organization）是热转轮、蒸发冷却器、水流阀门、空气处理器、加热盘管、冷却盘管、气流混合调节器、水压（特指：压强）调节器、屋顶通风装置等。

1.2.2照明控制系统

照明控制系统的控制目标包括环境灯、周边灯、工作灯、室内遮光设备、日光反射板等。弱电系统集成以客户需求为核心，集成节能管理系统、通信与网络管理系统、防盗报警系统、视频监控系统、一卡通系统、机房动力环境监控系统等多个子系统。灯光控制系统的传感器包括室外日光检测器（最大照度）、室内照度检测器、房间使用状况等。执行器是控制日光反射板的电机，控制天窗、可开启窗户、门遮阳设备的电机，数字式日光灯整流器，数字式相位灯光调节（adjust）器，数字转换（conversion）器等。

温度和空气品质这两个控制系统和照明控制系统是互相干扰的。譬如，为了节约能源（解释：向自然界提供能量转化的物质）和得到舒适的工作环境，冬天和夏天对日光的需要是不同的。

2智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统的优化

智能建筑楼宇自控系统将建筑内所有设备集成一个系统，实现信息共享，进行综合管理，其作用和效益是巨大的，要实现这些作用和效益，就必须实施优化，建筑智能化工程的最优化设计与常规设计相比，有以下特点：1）可以从系统的各种可能结构和参数中找到最佳匹配，使整体效能最佳，从而提高系统的效率，降低投资和运行费用；2）可以对系统及其过程进行定量化的状态模拟，减少控制环节，提高可靠性与稳定性，发生故障概率降到最低可能限度，系统响应输出最优化；为通过优化控制方案达到节能目的的是一种“主动节能”，它有别于墙体结构、门窗的形式和设置的改造的“被动节能”。

3智能建筑BA系统优化方法（主要针对暖通空调系统）

3.1控制策略的优化

空气处理机的DDC通常采用P工D控制，选择合适的P工D参数对空调系统的稳定运行是非常关键的。P工D系数高，空调对室内温度波动的反应特性曲线陡，达到设定温度的过渡过程较短；相反P工D系数低，达到设定温度的过渡过程较长。但并不是P工D系数越高越好，

否则易引起DDC控制系统失稳，表现为室内温度的振荡和水侧的电动调节阀周期性的来回运动无法在固定开度上运行。P工D能解决大部分场合的空调控制，但对于影剧院等大热惯性空调场合，靠高的P工D系数来提高空调机组对负荷变化的响应速度是不足以解决问题的。这时可以采用双级控制，即分别在空调的送风道和室内安装温度传感器，室内的温度设定由主DDC控制器完成，水阀的驱动由副DDC根据风道温度传感器和主DDC的指令完成，由于风道温度变化速度快于房间温度的变化，这一控制方式加速了系统对温度波动的响应。在实际的工程设计中，BA系统对空调的节能控制有多种手段可以采用，例如室内外焙值比较法、二氧化碳等污染物浓度检测法确定新风量，基于日程表的定时操作等等。工程设计中可以视需要灵活运用，以达到最优的效果。例如，办公、商场等场合，夏秋季在清晨时通过程序启动空气处理机域新风机），利用室外凉爽空气对室内全面换气预冷，既节约新风能耗又提高了室内空气品质。

3.2控制权的优化

通常BA遵从的是中央控制站集中管理的原则。有时也有其不便的一面。在某些场合（如会议室）将空调、通风系统的参数的设定功能放置在现场可能更符合使用者的需要。DDC本身并不提供这样的功能，需要专门部件来实现。这类功能接近VRV控制面板的设定器给房间的使用者带来极大的便利和舒适性，必要时应积极采用。

3.3直接数字控制器（DDC）的优化

主流BA系统供货商都能提供大中小不同处理能力的DDC，冷冻机房、热力站监控点是密集场合应优先采用大型控制器，以减少故障率和控制器间的通讯。对空气处理机、新风机、通风机一般采用中型或小型的控制器即可。近年来，可编程逻辑控制器件（PLC）进步很快，其应用不再局限于工业场合，在空调通风的现场设备控制工程中不应将其排斥在外。

结论

对智能建筑的分析和评价应坚持节能的原则。确立智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统优化的基本出发点、优化原则及技术措施对于智能建筑节能实现具有重要的现实意义.BAS系统是实现智能建筑节能的有效途径之一。智能建筑BAS控制方案的优化是整个智能建筑节能优化方案实施的具体体现，它包含了建筑物内部主要耗能单元的节能优化。通过对BA控制系统（主要是暖通空调系统）的传感器、执行器、控制器、网络等若干环节的探讨，力图使BA系统更好地服务于受控的空调通风系统，最大限度地节约建筑物能源。

参考文献

[l]涂逢祥.建筑节能叼.北京：中国建筑工业出版社，2017

[2]吴建兵.楼宇自动化系统（Bz、S）的优化设计[D].上海：上海众慧科技实业公司，2018

[3]蒋澄二楼宇自控系统设计浅析回.江苏：常州亚细亚电子技术有限公司，2014