對智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計分析論文
摘 要：隨著現(xiàn)代控制技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，自動控制設(shè)備的造價不斷的下降，變流量系統(tǒng)可以使系統(tǒng)全年以定溫差、變流量的方式運行，盡量節(jié)約冷凍水泵的能耗，使得其得以越來越廣泛的應(yīng)用。本文通過對暖通空調(diào)設(shè)計、智能建筑集成系統(tǒng)中的計算機控制系統(tǒng)以及智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)的優(yōu)化進行分析。
關(guān)鍵詞：智能建筑 ，暖通空調(diào)， 系統(tǒng)設(shè)計 ， 分析
1.暖通空調(diào)設(shè)計
1.1暖通空調(diào)工作原理
暖通空調(diào)工作原理就是制冷劑在制冷機組的蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱量的交換而汽化，從而使冷凍水的溫度降低，然后，被汽化的制冷劑在壓縮機作用下，變成高溫高壓氣體，流經(jīng)制冷機組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻，又從氣體變成了低溫低壓的液體，同時被降溫的冷凍水經(jīng)冷凍水水泵送到空氣處理單元的熱交換器中，與混風(fēng)進行冷熱交換形成冷風(fēng)源，通過送風(fēng)管道送入被調(diào)房間。如此循環(huán)，在夏季，房間的熱量就被冷卻水所帶走，在流經(jīng)冷卻塔時釋放到空氣中。本文主要研究控制暖通空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理部分，主要涉及供水系統(tǒng)和空氣處理單元。
1.2暖通空調(diào)供水設(shè)計
常用的冷凍水(水為載冷劑)系統(tǒng)的冷凍水管道均為循環(huán)式系統(tǒng)，根據(jù)用戶的需求情況的不同，按水壓特性劃分，可分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種：按冷、熱水管道的設(shè)置方式劃分，可分為雙管制系統(tǒng)、三管制系統(tǒng)、四管制系統(tǒng)：按各末端設(shè)備的水流程劃分，可分為同程式和異程式系統(tǒng)：按水量劃分，可分為定水量和變水量系統(tǒng)。變流量系統(tǒng)中的原則足的供、回水溫度保持不變，建筑物負(fù)荷變化時，通過改變供、回水的流量來適應(yīng)，該水系統(tǒng)輸送的水流量要與建筑物需求相適宜。
由于目前大多數(shù)冷水機組的水流量要求恒定，所以變流量系統(tǒng)實際上是供冷(水)量與需冷(水)量相對匹配的。即供冷(水)量只能隨冷水機組的運行臺數(shù)的不同產(chǎn)生變化。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時間都處于設(shè)計負(fù)荷的60％以下運行，且負(fù)荷隨著時問在不斷地變化，為了使冷水所載的冷量與經(jīng)常變化的負(fù)荷相匹配，從而節(jié)約冷量輸送動力和冷源的運行費用，采用變冷水流量控制便成了理所當(dāng)然的做法。
1.3暖通空凋空氣處理單元
在暖通空調(diào)空氣處理單元中，首先是新風(fēng)與部分回風(fēng)混合，形成混風(fēng)，混風(fēng)經(jīng)過熱交換器與冷凍水進行熱交換形成送風(fēng)，在冬天，混風(fēng)吸收能量溫度提高，在夏天，混風(fēng)溫度降低，送風(fēng)在風(fēng)機的作用下經(jīng)過送風(fēng)管道進入房間，與房間內(nèi)的空氣進行熱量的傳遞，最終調(diào)節(jié)房問的溫度到達所需要的設(shè)定點。房間內(nèi)的氣體在排風(fēng)機的作用下被排出，形成回風(fēng)。部分的回風(fēng)排出室外，部分回風(fēng)與新風(fēng)混合重復(fù)上述過程。
混風(fēng)和冷凍水的熱交換是在空氣處理單元的熱交換器中進行的，熱交換器是暖通空調(diào)系統(tǒng)空氣處理單元中的重要部分，熱交換器的工況處于部分負(fù)荷下時，并非與設(shè)計工況相同，而實際使用過程中，熱交換器絕大多數(shù)時間是在非設(shè)計工況。
2.智能建筑集成系統(tǒng)中的計算機控制系統(tǒng)
2.1主要設(shè)備
2.1.1蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)此系統(tǒng)的3階段供冷啟動順序為：熱轉(zhuǎn)輪啟動，蒸發(fā)冷卻器啟動，備用冷卻盤管啟動；其兩階段供熱啟動順序為：熱轉(zhuǎn)輪運行進行熱回收，利用熱水盤管加熱處理空氣。此空調(diào)系統(tǒng)主要任務(wù)是保證室內(nèi)空氣的清新，提供室內(nèi)的基本溫度保證。
2.1.2埋管式輻射墻板墻架上和空氣中的溫度傳感器提供水流閥門的控制信號。它是在室內(nèi)基本溫度點基礎(chǔ)上，對溫度進行再調(diào)整的設(shè)備。
2.1.3屋頂通風(fēng)裝置室外溫度、濕度、風(fēng)力、降雨量，室內(nèi)溫度、濕度，提供此開關(guān)控制信號。它是室內(nèi)溫度、濕度調(diào)整的輔助設(shè)備，也是節(jié)約能源的重要手段。其動力是日光反射板上的太陽能電池。
2.1.4日光反射板陽光和溫度都是照明系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)的信號源，光線反射板受控于這兩個系統(tǒng)。既能遮光，也能將室外光線反射到室內(nèi)。
2.1.5照明系統(tǒng)由房間使用狀況檢測、日光、陽光反射、室內(nèi)光照度等檢測信號，用開關(guān)、遙控器或計算機程序控制此系統(tǒng)。
2.1.6個人工作環(huán)境系統(tǒng)在個人工作環(huán)境系統(tǒng)中，溫度、濕度、房間使用狀況檢測、空氣流速、空氣品質(zhì)等數(shù)據(jù)均為控制因素。每人工作環(huán)境系統(tǒng)的溫度、濕度的期望值，房間使用狀況檢測數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)中的傳感器或由人工給定，由通訊系統(tǒng)傳送給上一級（網(wǎng)絡(luò)工作級）和系統(tǒng)工作站，由網(wǎng)絡(luò)工作級和系統(tǒng)工作站的計算機控制系統(tǒng)控制此個人工作環(huán)境系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)。
2.1.7控制系統(tǒng)和主配電盤它是控制、電源和通訊系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
2.2控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)分為兩大控制部分：
2.2.1溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)溫度和空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)包括蒸發(fā)式冷卻空調(diào)系統(tǒng)、埋管式輻射墻板、個人工作環(huán)境系統(tǒng)、可開啟窗戶、屋頂通風(fēng)裝置等。本系統(tǒng)的傳感器包括室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、室外溫度、室外濕度、冷熱水流數(shù)據(jù)、房間使用狀況、空氣品質(zhì)（CO2）數(shù)據(jù)、露點溫度，以及室外風(fēng)力等。執(zhí)行機構(gòu)是熱轉(zhuǎn)輪、蒸發(fā)冷卻器、水流閥門、空氣處理器、加熱盤管、冷卻盤管、氣流混合調(diào)節(jié)器、水壓調(diào)節(jié)器、屋頂通風(fēng)裝置等。
2.2.2照明控制系統(tǒng)照明控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)包括環(huán)境燈、周邊燈、工作燈、室內(nèi)遮光設(shè)備、日光反射板等。燈光控制系統(tǒng)的傳感器包括室外日光檢測器（最大照度）、室內(nèi)照度檢測器、房間使用狀況等。執(zhí)行器是控制日光反射板的電機，控制天窗、可開啟窗戶、門遮陽設(shè)備的電機，數(shù)字式日光燈整流器，數(shù)字式相位燈光調(diào)節(jié)器，數(shù)字轉(zhuǎn)換器等。
2.3控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總控制工作站熱冷水系統(tǒng)熱水系統(tǒng)冷水系統(tǒng)空氣處理系統(tǒng)空氣處理單元-1（AHU1）、空氣處理單元-3（AHU3）、埋管式輻射墻板埋管式輻射墻板控制系統(tǒng)埋管式輻射墻板1-26（分組）、個人工作環(huán)境系統(tǒng)個人工作環(huán)境系統(tǒng)控制系統(tǒng)個人工作環(huán)境1-30（分組）、系統(tǒng)接口溫度/空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)與照明控制系統(tǒng)接口（兩個公司產(chǎn)品）。
控制系統(tǒng)的輸入、輸出量控制系統(tǒng)的輸入、輸出量的監(jiān)測控制系統(tǒng)的硬件控制系統(tǒng)的硬件工作狀況監(jiān)測安全監(jiān)視和檢查系統(tǒng)門衛(wèi)磁卡檢查系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備打印機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
3.智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)的優(yōu)化
智能建筑樓宇自控系統(tǒng)將建筑內(nèi)所有設(shè)備集成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享，進行綜合管理，其作用和效益是巨大的，要實現(xiàn)這些作用和效益，就必須實施優(yōu)化，建筑智能化工程的最優(yōu)化設(shè)計與常規(guī)設(shè)計相比，有以下特點:1)可以從系統(tǒng)的各種可能結(jié)構(gòu)和參數(shù)中找到最佳匹配，使整體效能最佳，從而提高系統(tǒng)的效率，降低投資和運行費用;2)可以對系統(tǒng)及其過程進行定量化的狀態(tài)模擬，減少控制環(huán)節(jié)，提高可靠性與穩(wěn)定性，發(fā)生故障概率降到最低可能限度，系統(tǒng)響應(yīng)輸出最優(yōu)化;為通過優(yōu)化控制方案達到節(jié)能目的的是一種“主動節(jié)能”，它有別于墻體結(jié)構(gòu)、門窗的形式和設(shè)置的改造的“被動節(jié)能”。智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制
項目優(yōu)化原則技術(shù)措施
VAV系統(tǒng)與BA聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化VAV送風(fēng)靜壓和新風(fēng)量，節(jié)約能耗，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)在溫度控制，新風(fēng)量控制，送風(fēng)壓力控制及受風(fēng)量為苗裝置溫度控制基礎(chǔ)上，優(yōu)化送風(fēng)靜壓和新風(fēng)量的設(shè)定。
VAV系統(tǒng)智能控制運用智能對系統(tǒng)進行全局控制，不需系統(tǒng)建模，解決控制回路帶來的諸多控制問題神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，模糊控制，專家系統(tǒng)
空調(diào)水系統(tǒng)變流量控制冷熱煤水供回水溫度保持不變，根據(jù)冷熱負(fù)荷調(diào)節(jié)冷熱煤水的流量，提高系統(tǒng)的運行效率，避免無功損耗，達到充分節(jié)能根據(jù)冷熱煤水回水溫度參數(shù)，即時調(diào)節(jié)水泵工作特性曲線使冷熱煤水的回水溫度趨于恒定
蓄水池進水利用數(shù)據(jù)處理，網(wǎng)絡(luò)功能推進新的工程目標(biāo)用電動閥門與水池內(nèi)的液位裝置取代浮球閥，實現(xiàn)程序控制
蓄水池出水利用程序控制來管理，使池內(nèi)水位降至某一定值時生活泵自動停止，防止消防水量時被動用，抬高生活泵吸水管所造成的死水區(qū)水質(zhì)變壞，低水位時水泵工作失穩(wěn)
變頻調(diào)速供水新技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)的工程目標(biāo)，使節(jié)能效果向理論值靠近壓力傳感器安裝在本給水系統(tǒng)的最不利點，對水泵變壓變量供水
表1 系統(tǒng)優(yōu)化措施表
4.結(jié)語
雖然智能單元能夠自動完成一些功能，但全部工作需要計算機集成控制系統(tǒng)來協(xié)調(diào)。所以，用工作站協(xié)調(diào)來自于不同生產(chǎn)廠家的子控制系統(tǒng)是必要的。確立智能建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)能量管理與控制系統(tǒng)優(yōu)化的基本出發(fā)點、優(yōu)化原則及技術(shù)措施對于智能建筑節(jié)能實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。
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