溫東颯

(黃淮學(xué)院,463000)

0 引言

智能建筑是未來建筑發(fā)展的必然產(chǎn)物，智能建筑結(jié)合了自動化控制技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、基本的通信理論等學(xué)科。對于現(xiàn)階段的智能建筑來說，建筑業(yè)中智能建筑的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他建筑模式的發(fā)展速度。我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展保障智能建筑的發(fā)展暢通無阻。隨著能源在傳統(tǒng)建筑中的大量浪費，建筑行業(yè)對能源的有效利用要求越來越高。對于民用建筑來說，其中的基本采暖設(shè)施的能耗，對于整個建筑能耗來說占據(jù)一半以上，因此采暖系統(tǒng)的節(jié)能控制是建筑節(jié)能的主要途徑之一。本文主要對智能建筑發(fā)展過程中的熱源自適應(yīng)節(jié)能控制進(jìn)行研究，首先對現(xiàn)階段智能建筑中節(jié)能的意義，并對建筑熱源智能化節(jié)能控制的可行性進(jìn)行分析，提出了自適應(yīng)控制策略.為建筑行業(yè)對能源的有效利用方面的發(fā)展，提供可行的方法。為建筑業(yè)發(fā)展提供方向。

1 智能建筑中熱源節(jié)能的意義

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們在房屋類固定資產(chǎn)方面大量投入，是房屋建筑行業(yè)快速發(fā)展的重要原因，但是現(xiàn)階段在世界能源危機(jī)的不利趨勢下，中國國內(nèi)的建筑行業(yè)中熱能的利用由于保溫隔熱和氣密性技術(shù)等原因，造成建筑行業(yè)的熱能利用率非常低。這種利用率底下造成CO2等的溫室氣體大量排放。造成地球變暖、氣溫升高、干早頻發(fā)、冰川消失、洪水泛濫、土地沙化等災(zāi)難性后果。

因此來說智能建筑中熱源節(jié)能勢在必行，應(yīng)該從以下及格方面進(jìn)行分析和考慮。首先對于建筑能耗來說應(yīng)該盡可能的降低其能耗；其次，最大限度的開發(fā)其他無限的有效利用的能源，主要指太陽能（這種技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛利用）；最后，在能源充分利用的前提下，盡可能的滿足人們的生活需求。

對于建筑行業(yè)來說其是一門包含多個行業(yè)和技術(shù)的綜合學(xué)科，是多種技術(shù)完美結(jié)合的典范。建筑采暖熱源控制的基本原理是在保證建筑舒適的條件下，控制熱源系統(tǒng)實時的啟動和關(guān)閉，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

自適應(yīng)控制系統(tǒng)上世紀(jì)中期已經(jīng)成為各行業(yè)控制的運用首選，在二十世紀(jì)九十年代美國就已經(jīng)出現(xiàn)自適應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)的軟件，而且二十一世紀(jì)開始已經(jīng)出現(xiàn)了自適應(yīng)相關(guān)的產(chǎn)品。因此來說智能建筑中熱源節(jié)能是未來發(fā)展的趨勢。

2 智能建筑中熱源自適應(yīng)節(jié)能控制研究

2.1 溫度分布

智能建筑中溫度的分布:對于大多數(shù)集中智能建筑物供熱系統(tǒng)中，共性問題是建筑內(nèi)部溫度分布不均勻，對于建筑內(nèi)的各個部分溫度隨著外界溫度變化而變化，有些建筑中出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，通過三通閥可以得到有效地解決，但是出現(xiàn)的問題是不能實現(xiàn)三通閥中不同區(qū)域的協(xié)同運行。這樣的結(jié)果就是造成能源的浪費。

2.2 自控制策略

基本的自控制策略：對于我們常見的子控制策略分為以下幾個方面：

質(zhì)調(diào)：這種方式主要是依據(jù)改變建筑屋內(nèi)的供水溫度來實現(xiàn)熱量的自控制，集中熱水供熱系統(tǒng)最常用的控制方式是質(zhì)調(diào)節(jié)，對于機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)來說，幾乎所有的設(shè)施裝置都采用這種控制方式。質(zhì)調(diào)節(jié)是在水泵送入系統(tǒng)中的循環(huán)水量不變條件下，隨著室外空氣溫度的變化，改變送入供熱系統(tǒng)的熱水溫度；

量調(diào)，顧名思義通過改變熱水的流量的基本方式來解決熱量的控制問題，量調(diào)節(jié)的主要優(yōu)點主要是能節(jié)約熱網(wǎng)水泵運行電能，達(dá)到節(jié)能的目的，對于量調(diào)來說其缺點是易造成系統(tǒng)的水力失調(diào)。在運行過程中需要改變送入系統(tǒng)中的水量，第一必須人為的改變循環(huán)的轉(zhuǎn)數(shù)，主要是針對室外電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)以適應(yīng)循環(huán)水量的變化隨著空氣溫度變化時要不斷地改變，可使用交流步頻調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者是使用無級變速的電動機(jī)，這樣會對水泵的轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)負(fù)荷變動實現(xiàn)自動控制的目的；

間歇性調(diào)節(jié)控制：這種模式主要通過改變基本的放熱模式中的時間問題達(dá)到熱量控制。間歇調(diào)節(jié)也是一種量調(diào)節(jié)，是其一直重要的變種。間歇調(diào)節(jié)，開泵時，定期的向采暖系統(tǒng)供熱。系統(tǒng)中的水開始循環(huán)，經(jīng)過鍋爐加熱到一定溫度后，向系統(tǒng)中供熱停泵時系統(tǒng)中的水停止循環(huán)，熱水逐漸放出熱量并降低溫度，當(dāng)熱水冷卻到了一定程度，室內(nèi)空氣溫度下降到允許最低溫度達(dá)到。以此間歇性調(diào)節(jié)控制的目的。

我們擬采用間歇性調(diào)節(jié)控制來控制熱量，由于傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)中環(huán)境對溫度的影響是不同步的，全部是緩慢的、稍微滯后的。因此來說自適應(yīng)控制系統(tǒng)作為一種新型的現(xiàn)代控制系統(tǒng)，具有自校正控制的功能，這種控制功能是一種基本的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，通常適用于變化緩慢的場合。由于這種分析模式，我們決定利用自校正調(diào)節(jié)控制器的基本控制策略，這種策略主要是依據(jù)溫度預(yù)測的基本模式。這種模式有效避免了易造成系統(tǒng)的水力失調(diào)，造成的不必要危害，采用間歇性調(diào)節(jié)控制來控制熱量，理論上能達(dá)到理想效果。

2.3 智能建筑中熱源自適應(yīng)節(jié)能控制模型分析

基于熱源系統(tǒng)的基本分流程模式圖，如下所示：

圖一 熱源系統(tǒng)的操作方式圖

由熱力學(xué)第一定律分析發(fā)現(xiàn)，該定律與實際溫度的測試是完全相同的，這使得人們能夠?qū)崃ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)化有一定的認(rèn)識。因此來說我們可以分析得到以下條件：

首先：對于所有的熱能現(xiàn)象都是具有線性變化的特點。

其次：所有的循環(huán)中的水都具有儲熱量，而這種儲熱量可以被忽略。

最后：對于所有的建筑來說，其外墻的儲熱量都要少于內(nèi)墻的儲熱量。

對于熱源自適應(yīng)系統(tǒng)的時間控制

在所有的熱源和建筑物來說，他們中都存在著熱慣性的基本特點，因此來說，對于所有的房間必須具有一個啟動熱源系統(tǒng)，這種系統(tǒng)要在使用之前必須給定一個時間段提前開啟，這樣做的目的是為了用戶在使用房間時，對于建筑內(nèi)部溫度給人的感覺極為舒適內(nèi)。通常來說，對于這種預(yù)熱系統(tǒng)的時間控制，主要依據(jù)三個因素分析，

首先建筑物熱特性，對于建筑的熱特性進(jìn)行分析，然后做出切實的分析；其次建筑物內(nèi)部蓄熱量，對于建筑內(nèi)部的儲熱要有一定的認(rèn)識，使建筑的儲熱穩(wěn)定的體現(xiàn)出來，避免造成溫度的過熱或者溫度的不足等現(xiàn)象發(fā)生；最后要對熱源系統(tǒng)的基本工作情況進(jìn)行實時的回報，保證整個熱源系統(tǒng)的良好運作，并對出現(xiàn)的問題及時予以解決，保證整個系統(tǒng)正常工作，避免不必要的現(xiàn)象發(fā)生。

圖2 區(qū)域性熱源微機(jī)監(jiān)測及控制系統(tǒng)的基本控制原理圖

最后對于任何的起始控制器的工作情況都依賴于精確的預(yù)熱時間估計。對于溫度過高的估計會造成無謂的熱量浪費，溫度過低的估計會導(dǎo)致用戶在初始的一段時間內(nèi)到在開始階段出現(xiàn)不舒適的現(xiàn)象。

對于整個系統(tǒng)區(qū)域性熱源微機(jī)監(jiān)測及控制系統(tǒng)的基本控制原理圖見圖2。

對于這種控制系統(tǒng)來說，其上一個等級為SCC監(jiān)控計算機(jī)，這種計算機(jī)額的主要作用是對監(jiān)測信號的整體收集和處理，此外對發(fā)出命令進(jìn)行必要的管理控制，此后基于學(xué)模型計算處理之后，對每個部分進(jìn)行自行的賦值確保每個部分都有自己的適時的值。在這個部分中，自適應(yīng)控制器主要用來把固定的值與系統(tǒng)經(jīng)過自己的分析得出的值進(jìn)行比較，對于各種情況造成的偏差進(jìn)行分析，由自適應(yīng)控制器進(jìn)行數(shù)字控制計算，然后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器和多路開關(guān)分別控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

對于這種系統(tǒng)的特點是：靈活，可以根據(jù)適時的情況進(jìn)行分析，然后給予機(jī)器一個賦值；安全可靠，這種機(jī)器在使用過程中安全可靠，出現(xiàn)錯誤的概率極低；易于實現(xiàn)，對于機(jī)器的實現(xiàn)主要依靠多個控制器的自行控制，對于整個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整個系統(tǒng)的節(jié)能控制。

3 結(jié)論

智能建筑本世紀(jì)建筑發(fā)展的目標(biāo)。對于現(xiàn)階段能源日益短缺的現(xiàn)實，智能建筑的節(jié)能控制問題已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點之一。隨著能源在傳統(tǒng)建筑中的大量浪費，建筑行業(yè)對能源的有效利用要求越來越高。對于民用建筑來說，其中的基本采暖設(shè)施的能耗，對于整個建筑能耗來說占據(jù)一半以上，因此采暖系統(tǒng)的節(jié)能控制是建筑節(jié)能的主要途徑之一。本文主要對智能建筑發(fā)展過程中的熱源自適應(yīng)節(jié)能控制進(jìn)行研究，首先對現(xiàn)階段智能建筑對于節(jié)能的意義，并對建筑熱源智能化節(jié)能控制的可行性進(jìn)行分析，提出了自適應(yīng)控制策略.為建筑行業(yè)對能源的有效利用方面的發(fā)展，提供可行的方法。有力推進(jìn)建筑智能化過程起到了拋磚引玉的作用。

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