智能建筑中央空调系统优化分析与节能研究

智能建筑中央空调系统优化分析与节能研究

李玲玲

李玲玲

（中南建筑设计院股份有限公司，湖北武汉430071）

摘要：暖通空调设计方案的比较和优选是一个涉及面广、影响因素多的复杂技术工作。伴随经济的飞速发展，人们对居住空间环境的舒适性要求相应地有所提高，由此完整而优越的暖通空调系统成为智能建筑设计中不可或缺的部分，给人们的生活带来了诸多益处。积极提高能量效率达到建筑节能，对智能建筑中暖通空调系统面临的问题及优化原则进行探讨，显得尤为关键。

关键词：智能建筑；空调系统；能耗；节能设计

前言

暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置，起着重要的作用。智能建筑是智能建筑技术和新兴信息技术相结合的产物，智能楼宇利用系统集成的方法，将智能型计算机技术、通讯技术信息技术与建筑艺术有机的结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其功能与建筑的优化组合，所获得的投资合理，适合信息社会需要，并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。智能建筑之所以受到各国的重视，并取得了快速的进步，究其原因主要是其利用相关的科学技术和媒体网络设备设施，结合新型高效环保材料，为广大住户营造了一个安全、高效、舒适、便利的环境，能够满足人们逐渐提高的居住要求。

1中央空调系统的组成

建筑智能化的最优化方案，为系统及其过程设计定量化状态模拟，减少控制环节，能使整体效能最佳，提高系统效率，提高可靠性与稳定性，降低初期投资和后期运行和维护费用，达到建筑的节能。暖通空调系统作为智能建筑的一个重要组成部分，其功能实现主要是通过对内部三个主要构成环节—采暖、通风、空调的设计及应用，从而营造舒适健康的居住环境：一方面需要保证不同功能性建筑内温湿度适宜；另一方面又能够保证室内正常通风要求，引入室外新鲜空气从而保证卫生要求，在各因素中找到最佳匹配途径，从而提高系统的整体能效和效率，达到舒适的同时实现能源消耗大幅降低，节省业主成本。

1.1进风部分

在操作期间空调系统必须收集的新鲜的室外空气（即新风）的一部分，以满足人员所需的新鲜空气的量，进风部分由进风口和风管组成。

1.2空气的过滤部分

由引入的新鲜空气的入口部，必须进行过滤以去除空气中的尘埃粒子。一般空调系统配有预过滤器和主过滤器两个过滤装置。根据不同的过滤效率，可以分为初效过滤器，中效过滤器和高效过滤器。

1.3空气热，湿处理部分

空气被加热、加湿、冷却和除湿，相关的过程结合在一起，被称为空调系统热，湿处理部分。热湿处理主要有直接接触和表面接触两种形式。

1.4空气的输配部分

将调节好的空气均匀的输入和分配到空调房间是空气的输送和分配部分的任务，以保证适当的温度场和速度场。主要由风机和送，回风管道组成，根据空气调节系统的阻力，设置不同数量或不同压头的风机。

1.5空调系统的冷、热源

空调系统，以保证良好的加热和冷却能力，必须设置冷源和热源。按照在建筑中的布置布置情况，空调系统可以分为集中式空调系统、半集中式空调系统和全分散式空调系统，智能建筑中央空调系统一般采用集中式空调系统（如全空气定风量的空调系统）或半集中空调系统（如变风量空调系统）。

2能量管理及控制系统优化

“系统集成”是智能建筑中央空调系统节能研究智能建筑的灵魂，再加上它采用了最新的信息技术，配备了先进的机械和电气设备，从系统的观点出发，综合考虑了应用优化的控制算法的各个环节，以最大限度地提高节能潜力。下面主要结合智能建筑的实际利用效能和现状，对智能建筑暖通空调系统的最优化方案进行分析。

2.1能量管理和控制系统的优化措施。

（1）新风量和变风量空调送风静压的优化，能够节省系统能耗：在温度和新风量等进行控制的基础之上，对基于房间人数的新风量进行设定、对基于送风阀门开度的送风静压进行设定。

（2）空调水系统变流量控制：当用户侧负荷发生变化时，用户侧的冷冻水流量、供回水温差、阀门开度和供回水管道之间的作用压差都会跟着改变。自动控制系统根据某个参数的变化控制水泵变频调速，使水泵始终以合理的转速运转，提供系统所需要的扬程和流量。当用户侧所需流量小于冷热源允许流过的最小流量时，旁通管旁通一部分流量，使冷热源始终不低于最小流量运行。

（3）感应调节系统。智能建筑内部的暖通空调系统与高端科技设备相连，能够根据人的实际体感温度进行温度的自动调节，始终保持室内的人体需要恒温。

3BA系统的优化

3.1优化的DDC

现存的处理器型号和使用性能能够适应不同的应用需求，在实际的使用过程中，为了能够便于系统之间的内部沟通，减少故障发生的频率，节约故障处理资金，因此在热力站的监控点和冷冻机房这些密集的场合应该使用大规模的处理器。而小型或者是中型的控制器就可在新风机、通风机还有空气气处理机中进行使用。

3.2优化控制策略

（1）空气处理机的独立控制盘一般采用的是自动控制技术（PID）进行控制，空调系统能够稳定运转的核心关键就是PID参数进行合理选择。若空调对建筑内部空间温度的波动反应特性曲线比较陡，则说明PID系数比较高，设定温度的到达过程比较短，反之则较长。PID系数并非越高越好，系数过高则易使得独立控制盘的控制系统失去稳定，从而造成房间内温度起伏及冷热媒侧电动调节阀频繁周期性的运动，而无法在一个开度上进行固定的运行。

（2）PID可以对诸多场合中的空凋进行控制解决，而对于一些大型场所，依靠参数较高的PID系统并不能使空调机组对于负荷发生变化进行响应的速度得到提高。在空调室内和送风道内分别安装温度传感器，两者回传至不同的DDC，房间温度传至主DDC控制器，次DDC依据主DDC发出的指令和风道内温度传感器进行水阀驱动，使得系统对温度波动的反应速度加快。

3.3控制权

为了便于集中管理，避免出现温度不协调，智能建筑内部BA系统均按照统一原则落实。然而建筑内部区域使用功能有所差异，对温度要求也存在很大差异，因此集中管理的模式在现实空调控制中势必发生冲突。近年来，越来越多的引入相关手控参数系统，它的控制数字设定设备安装在现场，可在现场进行及时调控。但这种办法也存在弊端，主要表现在直接数字控制这种功能DDC不予提供，要依靠专门部件实现。

4降低中央空调能耗的有效措施

4.1设计环节至关重要

首先对于系统心脏部分—冷热源的选择。选择冷热源在考虑初投资和运行费用的同时，也需要结合实际情况，如当地能源结构和建筑使用功能特点，对耗能指标进行分析比较；考虑不同朝向、不同建筑区域之间的差异，系统分开设置或分环，按照各分系统进行控制和调节，从而避免造成不必要的能源消耗。为在运行中节能奠定基础，并且要认真、合理地确定系统冷、热负荷及风、水管道阻力，选择合适的冷、热源设备和水泵、风机等动力设备，确保所选择的各项设备能恰好在最佳工况状态下运行。暖通空调设计往往只根据方案设计或初步设计中的建筑面积来估算暖通空调建筑负荷，往往造成总负荷偏大，使得设备总功率偏大。新风系统的设计，应考虑随建筑物外界天气环境的改变自动调节风量。从而达到节能环保的目的，暖通空调系统的设计，对系统是否能实现节能的目的起着至关重要的作用。

4.2冷水系统的节能

冷水系统包括冷冻水循环系统与冷却水循环系统两大部分。

4.2.1冷冻水变水量运行的节能讨论

冷冻水变水量运行系统由多个冷水机组、循环泵和负荷设备组成，当空调负荷下降时，反映在水系统中是冷冻水的温度升高或冷冻水的流量减少。特别是流量的变化，对于循环水泵的节能意义是非常显著的。在多循环泵系统中，不同的负荷状态下通过不同泵的优化启停控制，使每台循环泵尽量在效率最高点工作，从而达到节能的目的。

4.2.2冷却水变水量运行的节能讨论

工程设计中，通常冷水机组为多台并联工作，当系统不是满负荷只有部分机组工作时，应及时关闭停运机组冷凝器和冷却塔供水管阀门。否则会有一部分冷却水流经停运冷凝器和冷却塔，使运行机组冷凝器水量不足、水温过高，导致冷凝压力升高，机组制冷量减少，浪费电能与冷冻水循环一样，冷却水循环在变水量运行中也存在这种节能潜力。若冷水机组的负荷发生变化时，存在两种可能，其一是冷凝器的冷却水流量保持不变，而改变冷却水进出口温度差值；其二是保持冷却水进出口温度差值不变，而改变冷却水的流量。类似于冷冻水循环的情况，对于多台冷却水泵的情况下，第二种情况对于冷却水泵的节能意义是非常明显的。

5结语

中央空调系统是智能建筑能耗的主要部分，这要求暖通空调的设计人员合理设计，运行管理人员要恪尽职守，对系统进行全面的优化分析，才能实现大幅度节能，促进节能型和舒适性的暖通设备长远可持续发展。

参考文献：

[1]何为燕．智能建筑暖通空调系统优化探讨[J]．科学与财富，2011（06）

[2]张元龙．暖通设计方案选择的重要性[J]．中外企业家，2015（12）

[3]刘磊．建筑暖通设计中存在的问题及措施[J]．江西建材，2014（15）