袁堂欽

（大連先鋒建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，遼寧 大連116021）

1 多源暖通空調(diào)系統(tǒng)概述

多源暖通空調(diào)即采用多源熱泵技術(shù)將低位熱源所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行收集并逐步轉(zhuǎn)移到高位熱源中，從而為采暖用戶提供高品質(zhì)的供暖。目前，根據(jù)熱源種類的不同可大致分為以下3 類：空氣熱源暖通空調(diào)、水源暖通空調(diào)和空氣源暖通空調(diào)。

一般情況下，多源暖通空調(diào)在使用過程中和傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)具有一定的差別，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)作過程中主要有冷熱源，也就是人們通常所說的熱泵。冷媒輸配管網(wǎng)、空氣分配裝置、被調(diào)對象等一系列的裝置，而多元暖通空調(diào)系統(tǒng)在使用過程中，包括多源熱泵機(jī)組、空氣處理設(shè)備、自動(dòng)控制裝置、太陽能集熱器、儲(chǔ)能水箱等一系列的內(nèi)容，在進(jìn)行能量存儲(chǔ)或者是功能過程中，多源暖通空調(diào)系統(tǒng)主要依靠多源熱泵機(jī)組和保溫箱。在運(yùn)作過程中，需要對太陽能集熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮太陽能清潔能源的優(yōu)勢，在使用過程中也不會(huì)排放大量的有害物質(zhì)。此外，需要做好儲(chǔ)能水箱的設(shè)計(jì)工作，為了保證暖通空調(diào)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)有機(jī)連接，必須要做好太陽能水箱存儲(chǔ)，在進(jìn)行太陽能集熱水箱運(yùn)作時(shí)，為了滿足空調(diào)和熱水制取的需求，需要保證水箱和空調(diào)系統(tǒng)共同運(yùn)作[1]。

2 多源暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)勢分析

傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)由于設(shè)備造價(jià)高，運(yùn)行能耗大等缺點(diǎn)長期以來制約了其在我國的應(yīng)用和推廣，尤其是在部分采暖空間較為獨(dú)立、供電線路系統(tǒng)老舊的建筑中，推廣應(yīng)用的難度更大。多源暖通空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)相比，其在系統(tǒng)能耗、設(shè)備維護(hù)等方面相比具有明顯優(yōu)勢。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下方面。

2.1 主動(dòng)融合多種清潔能源

目前，我國南方部分地區(qū)在冬季采暖季節(jié)中雖然室外大氣溫度只有10℃上下，但此時(shí)的大氣中還蘊(yùn)含大量可供利用的熱量，如顯熱與潛熱，通過利用空氣源熱泵收集和利用大氣中的熱量，不僅能夠?qū)⑹彝廨^低品位的熱能加以收集利用，而且其能耗遠(yuǎn)低于其他熱源暖通空調(diào)。

人類利用太陽能的歷史較為悠久，但在利用太陽能作為多源暖通空調(diào)的熱源時(shí)受到采暖區(qū)域緯度坐標(biāo)、晝夜時(shí)長、當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r等客觀因素的影響，從而使得該種類型熱源在供熱穩(wěn)定性上存在一定問題。

為此，多源暖通空調(diào)系統(tǒng)則通過將多種熱源進(jìn)行有機(jī)的融合，從而達(dá)到取長補(bǔ)短的功效，充分發(fā)揮了每一種熱源的優(yōu)勢。例如，采用太陽能-空氣能-水能的復(fù)合式多源暖通空調(diào)則可以可再生能源作為供熱遠(yuǎn)，并實(shí)現(xiàn)了空氣、水、太陽能之間的熱量轉(zhuǎn)換和互補(bǔ)[2]。

2.2 充分利用晝夜電價(jià)差

我國的供電制度設(shè)定用電戶在每日的晝夜之間存在一定量的用電單價(jià)差，即每日22 點(diǎn)至次日8 點(diǎn)之間的用電電價(jià)僅為次日8 點(diǎn)至22 點(diǎn)的一半。為此，以儲(chǔ)熱水箱或儲(chǔ)熱水池為核心技術(shù)的多源暖通空調(diào)系統(tǒng)通過在每日夜間22 點(diǎn)至次日8點(diǎn)期間相對低廉的電價(jià)對儲(chǔ)熱水箱或儲(chǔ)熱水池內(nèi)的儲(chǔ)水進(jìn)行加熱，使其達(dá)到一定的溫度并采用較好的保溫技術(shù)將其穩(wěn)定在一定的溫度范圍內(nèi)，以便次日晝間采暖用戶需要供暖時(shí)便可采用熱泵將儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水箱或儲(chǔ)熱水池中的熱能供給采暖用戶。一旦儲(chǔ)熱水箱或儲(chǔ)熱水池中的熱能被消耗殆盡或低于一定指標(biāo)，系統(tǒng)則將啟用其他熱源為暖通空調(diào)系統(tǒng)供給熱能。另外，部分儲(chǔ)熱水箱或儲(chǔ)熱水池中的熱水還能供給用戶作為洗漱用的熱水源。

2.3 系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高

鑒于多源暖通空調(diào)系統(tǒng)的熱能來自多個(gè)供熱系統(tǒng)，而暖通空調(diào)系統(tǒng)需要根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌臍夂颦h(huán)境條件對多個(gè)熱源進(jìn)行切換，從而實(shí)現(xiàn)能耗最優(yōu)的目的。例如，在晝間光照較好的條件下系統(tǒng)將采取以太陽能熱泵為主的供熱系統(tǒng)，而當(dāng)天下午光照強(qiáng)度不足以支撐暖通空調(diào)系統(tǒng)供熱需求時(shí)，系統(tǒng)自控設(shè)備將把部分儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水箱或儲(chǔ)熱水池中的熱源提取出來以供暖通設(shè)備使用。上述各類設(shè)備均可在無人值守的狀態(tài)下自主運(yùn)行。

3 多源暖通空調(diào)控制系統(tǒng)概述

多源暖通空調(diào)控制系統(tǒng)基本采用分散式控制系統(tǒng)，該類型的控制系統(tǒng)內(nèi)多以分級控制來對系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行控制，此外，又可按照管理層級分為現(xiàn)場級與管理級2 大類。而上述2 大類控制系統(tǒng)之間可用控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與傳輸，從而滿足較為龐大的暖通空調(diào)系統(tǒng)中諸多設(shè)備的控制與協(xié)調(diào)需求。

3.1 現(xiàn)場級控制系統(tǒng)

現(xiàn)場級控制系統(tǒng)所控制的設(shè)備主要包括多源熱泵機(jī)組、空氣循環(huán)熱泵機(jī)組、太陽能熱泵循環(huán)機(jī)組等熱源供應(yīng)設(shè)備，其還包括了各類傳感器、執(zhí)行器、現(xiàn)場控制器。

傳感器通常被用于收集供暖空間及暖通設(shè)備本身的各項(xiàng)物理量數(shù)據(jù)，如溫度、液體壓強(qiáng)、液體流量、空氣濕度等指標(biāo)，也正因上述暖通系統(tǒng)內(nèi)外觀測數(shù)據(jù)的收集，才能為控制軟件提供各類設(shè)備啟閉運(yùn)行決策的依據(jù)。

執(zhí)行器是指將控制軟件輸出的各類控制指令施加到暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)被控制的設(shè)備，其作為末端的執(zhí)行設(shè)備改變流入或流出被控對象的物質(zhì)量或能量形成被控制參數(shù)的調(diào)節(jié)，例如，供水管道中的閥門、水泵的啟閉等。

現(xiàn)場控制器主要負(fù)責(zé)監(jiān)控各類傳感器的數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)與被檢測對象的系統(tǒng)預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對，從而計(jì)算出相應(yīng)的控制作用。根據(jù)相關(guān)的計(jì)算機(jī)控制部分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，現(xiàn)場級控制器還可與暖通系統(tǒng)的中央管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，接受其發(fā)出的所有指令，而當(dāng)暖通系統(tǒng)中央管理級控制軟件出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場控制器仍舊可以按照其設(shè)備內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)管控其所負(fù)責(zé)控制的系統(tǒng)設(shè)備?，F(xiàn)場控制器主要由I/O 接口、運(yùn)算單元、顯示單元等部分組成[3]。

3.2 管理級控制系統(tǒng)與控制網(wǎng)絡(luò)

目前，多源暖通空調(diào)的管理級控制系統(tǒng)主要由管理計(jì)算機(jī)與其配套的控制軟件組成，隨著PLC 技術(shù)的不斷成熟，管理計(jì)算機(jī)基本被可靠度高、故障率小的工業(yè)級單片機(jī)所取代，而至于配套的系統(tǒng)控制軟件則成為了整個(gè)多源暖通空調(diào)系統(tǒng)的“大管家”，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。

控制網(wǎng)絡(luò)作為連通現(xiàn)場級控制器和管理級控制系統(tǒng)的媒介，其負(fù)責(zé)整個(gè)管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。

4 多源暖通空調(diào)控制系統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新

4.1 系統(tǒng)節(jié)能與環(huán)保指標(biāo)的體現(xiàn)

由于我國各地的氣候與居民生活習(xí)慣的差異性，加之各類的能源供給情況略有不同，為了使得多源暖通空調(diào)系統(tǒng)更大地發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，可在其系統(tǒng)選型期間結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)性較高且符合當(dāng)?shù)鼐用袷褂昧?xí)慣的熱源。同時(shí)，在對暖通空調(diào)機(jī)組進(jìn)行調(diào)試時(shí)，可根據(jù)各地不同情況對相關(guān)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，并擬定相應(yīng)的系統(tǒng)自控原理圖和控制程序，以便進(jìn)一步提升其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢。

4.2 控制系統(tǒng)的無線化

鑒于我國建筑內(nèi)部空間極其有限，而多源暖通空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比，其各類控制器與控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量大為增加。為此，筆者建議，充分發(fā)揮現(xiàn)今無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的創(chuàng)新，將無線傳輸設(shè)備取代原有的有效傳輸模式，從而實(shí)現(xiàn)所有傳感器與控制器之間的數(shù)據(jù)共享，這既減輕了系統(tǒng)安裝維護(hù)的壓力，又能使控制數(shù)據(jù)的利用率得到大幅度提高。

5 結(jié)語

綜上所述，多源暖通空調(diào)系統(tǒng)能夠充分使用空氣源、水源等多項(xiàng)多源熱泵機(jī)組技術(shù)。做好暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的探究工作，從而使系統(tǒng)向著自動(dòng)化、節(jié)能化方向不斷前行。