張萍萍 馬亭

【摘要】隨著我國資源的日益消耗，對各個生產(chǎn)生活進行節(jié)能減排顯得特別重要。暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑行業(yè)的重要組成部分，也是消耗能量比較大的部分，對其進行優(yōu)化設(shè)計具有很大意義。本文從闡述暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要性入手分析，然后提出了優(yōu)化設(shè)計方案，以供廣大讀者參考。

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計;節(jié)能

引言

暖通空調(diào)在最近幾年得到了很大普及，但是隨之而來的就是關(guān)于如何降低暖通空調(diào)系統(tǒng)能源消耗量的問題，這既是落實科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的具體工作，又是確保暖通空調(diào)能夠長期使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而本文對暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計進行研究有著非常大的實踐意義。

• 暖通空調(diào)系統(tǒng)簡介

（一）暖通空調(diào)的工作原理

暖通空調(diào)主要是借助于空調(diào)制冷機蒸發(fā)器內(nèi)的制冷機與冷凍水進行熱量交換，然后將冷凍水降低溫度，制冷劑會在空壓機的作用下形成高溫高壓的氣體，而這些氣體經(jīng)過冷卻塔時會受到冷卻水的冷去從而轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w，這些液體通過水泵與混風(fēng)形成冷風(fēng)源，最后在送風(fēng)管路的作用下送到各個房間。從以上分析可以看出，暖通空調(diào)就是利用冷卻水將房間內(nèi)的熱量帶走，然后經(jīng)過冷卻塔排放到空氣中[1]。

（二）空調(diào)供水系統(tǒng)

暖通空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)的管道為循環(huán)式系統(tǒng)，其內(nèi)部的變流量系統(tǒng)按照組成結(jié)構(gòu)不同可以劃分為相對變流量系統(tǒng)和真正變流量系統(tǒng)兩種，其中后者是變流量系統(tǒng)中具有很大節(jié)能潛力的系統(tǒng)。

（三）空氣處理單元

暖通空調(diào)向房間內(nèi)部送風(fēng)主要是在空氣處理單元內(nèi)完成，主要原理是新風(fēng)和回風(fēng)會混合成混風(fēng)，然后經(jīng)過熱交換器冷凍水混合后向室內(nèi)送風(fēng)。暖通空調(diào)可以實現(xiàn)在冬夏兩季的操作，在冬季可以依靠混風(fēng)吸收熱量向室內(nèi)排放熱風(fēng);而在夏季可以依靠混風(fēng)吸收室內(nèi)熱量，讓室內(nèi)溫度降低，與室內(nèi)的熱量保持傳遞，從而將室內(nèi)溫度調(diào)至需要的數(shù)值[2]。

熱交換器是混風(fēng)和冷凍水進行熱量交換的過程，所以熱交換器是空氣處理單元中非常重要的組成部分，如果熱交換器工作狀態(tài)處于負(fù)荷后，就會影響暖通空調(diào)的使用壽命，但是對目前使用的暖通空調(diào)調(diào)查可以顯示，很多暖通空調(diào)的熱交換器使用都是處于部分負(fù)荷狀態(tài)的，這也就要求在設(shè)計時應(yīng)該考慮熱交換器的這一狀況。

• 暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要性分析

首先，對暖通空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，是確保暖通空調(diào)正常工作的保障，也是為人們提供舒適生活環(huán)境的基礎(chǔ)，從而提高人們的生活質(zhì)量和工作效率。目前很多地方使用的暖通空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生故障，而優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)就是減少在使用時各種故障的發(fā)生，延長其使用壽命。

其次，暖通空調(diào)系統(tǒng)是整個建筑中消耗能量最高的部分，目前很多施工隊在施工過程中都在尋找節(jié)能減排的措施，而從暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方面入手就是節(jié)約能源、提高資源使用效率的重要方式。我國近幾年也提出了可持續(xù)發(fā)展，對暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計就是落實這一政策的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。

再次，目前市場中流通的暖通空調(diào)系統(tǒng)都沒有考慮到季節(jié)的環(huán)保和房間的設(shè)計等問題，所以在設(shè)計時難免會出現(xiàn)各種能源的浪費，而對暖通空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計就是彌補這一缺陷的環(huán)境。另外一方面，很多建筑使用的暖通空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)事故，而優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)就是降低事故的發(fā)生率。

最后，目前很多建筑公司在選擇暖通空調(diào)系統(tǒng)時都是采用那種負(fù)荷最大的設(shè)備，而在實際運行中我們發(fā)現(xiàn)，很多情況下，暖通空調(diào)都不是處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)的，這樣就造成了很大浪費。另外一方面，由于各種氣候因素的影響，比如建筑外部環(huán)境的溫度影響、陽光照射的影響等，設(shè)備的使用效率會因此而下降，能源會大量浪費，而優(yōu)化設(shè)計就在于根據(jù)建筑的特點來挑戰(zhàn)系統(tǒng)，確保空調(diào)的運行效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

• 暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法

（一）控制策略的優(yōu)化

目前空氣處理機的直接數(shù)字控制器在控制時都是采用PID進行的，因此PID參數(shù)選擇是否正確對空調(diào)系統(tǒng)有著非常大的影響。如果PID系數(shù)過高，那么室內(nèi)溫度會很快就可以達(dá)到設(shè)置的數(shù)值;而如果PID系數(shù)過低，那么室內(nèi)溫度就很慢才能達(dá)到，或者無法達(dá)到，這也不是說明PID的系數(shù)越高越好，因為過高的PID系數(shù)會導(dǎo)致數(shù)字控制器失去穩(wěn)定性。

雖然PID對于大多數(shù)場合的空調(diào)控制問題都能夠得到解決，但是對于那些對PID系統(tǒng)要求比較高的空調(diào)系統(tǒng)就很難解決，比如一些場合使用的大熱慣性系統(tǒng)，就需要采用雙級控制的辦法，將溫度傳感器安裝在室內(nèi)和送風(fēng)管兩個部位，由直接數(shù)字控制器來統(tǒng)一調(diào)控室內(nèi)的溫度，對于水閥方面的驅(qū)動可以借助于其他數(shù)字控制器來完成。在雙級控制中，風(fēng)道的溫度變化應(yīng)該比室內(nèi)溫度變化快，這樣可以借助于控制方式的把握來完成，通過加速空調(diào)系統(tǒng)對溫度波動的響應(yīng)。

為了考慮實際工程的特點，控制策略的優(yōu)化可以根據(jù)不同情況而發(fā)生變化，從而實現(xiàn)真正優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)。對于那些對溫度要求比較高的大型場所可以在清晨時通過控制程序啟動空氣處理機，同時還可以借助于室外的涼風(fēng)對室內(nèi)進行全面換氣預(yù)冷，這也是節(jié)能減排的重要手段，同時還達(dá)到了凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的[4]。

（二）控制權(quán)的優(yōu)化設(shè)計

對控制權(quán)進行優(yōu)化設(shè)計不僅是確保節(jié)約能源的目標(biāo)實現(xiàn)，也是對室內(nèi)溫度和濕度進行及時調(diào)整的手段，特別適用于一些小的房間，比如會議室?？刂茩?quán)優(yōu)化設(shè)計主要是將空調(diào)或是通風(fēng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定功能放置在現(xiàn)場，那么就可以根據(jù)室內(nèi)使用人員的要求及時調(diào)整，從而更加符合他們的要求。數(shù)字控制器本身并不具備這方面的功能，需要在優(yōu)化設(shè)計時專門設(shè)置相應(yīng)的部件來完成，目前經(jīng)常使用的VRV控制面板就是其中非常有代表性的設(shè)定器，不僅操作方面，而且設(shè)置在室內(nèi)安全可靠。

（三）數(shù)字控制器的優(yōu)化

數(shù)字控制器在暖通空調(diào)中有各種等級的處理能力，所以在選擇數(shù)字控制器時應(yīng)該根據(jù)具體場合的需要而設(shè)計。對于那些比較密集的場合就應(yīng)該優(yōu)先選擇比較大型的數(shù)字控制器，這樣可以減少各種故障的發(fā)生，提高控制器相互間的通訊正常。而對于類似于通風(fēng)機、新風(fēng)機、空氣處理機這樣的設(shè)備就可以選擇那些中小型的數(shù)字控制器，主要是為了降低能源的消耗。為了進一步優(yōu)化設(shè)計暖通空調(diào)現(xiàn)場設(shè)備，可以在前期過程中利用可編程邏輯控制器技術(shù)，這樣就可以充分根據(jù)安裝空調(diào)具體的情況而設(shè)計數(shù)字控制器。

【參考文獻(xiàn)】

[1]聶清珍.?暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能與節(jié)支優(yōu)化策略研究[D].山東大學(xué)，2010.

[2]劉映.?暖通空調(diào)系統(tǒng)全壽命周期成本研究[D].重慶大學(xué)，2004.

[3]楊曉平.?暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2005.

[4]李明海?，魯娟，任慶昌，李安桂.?智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化方法研究[J].?中國科技信息，2005，15：161-163.