刍议暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势

王艳玲 刘欣

刍议暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势

王艳玲 刘欣

暖通空调系统简单地说就是指汽车或者是房屋建筑物内部负责通风、暖气以及空气调节的有关系统或者设备，日常生活中随处都应用。这种暖通空调系统的设计要与热力学，流体力学甚至流体机械学等等相关学科，应用起来复杂而又全面。在机械工程领域有着举足轻重的作用，是十分重要的学科之一。关于暖通空调优化控制和能量管理的研究是十分必要的，本文笔者就其现状与发展趋势做出探讨。

暖通空调；节能方式；变频技术；优化控制

1 暖通空调系统优化控制与能量管理的实用现状

我国暖通空调的系统优化控制和管理起始的时间相对比较晚，因此，有关问题引起的重视程度远不够高，基于这个系统环境中的能量转换进行的控制而设定出的系统安排，呈现必要的设定点以支持运行，保证末端系统的监控，做好必需的结构以回应，确保整个系统耗能记录和加以分析，运用较为先进的技术特点，进行具体能量消耗的缩小处理。现阶段的适应控制理念在空调系统中有了一定量的控制与应用，运用具体参数辨识处理技术进行基因遗传改造，就是要在原来的空气处理方式基础上，进行具体的设备加以支持，保证并促进功能提高的同时，准备好现场资料的观察和分析，实现后期对整体系统功能和节能管理中所需的要求。

现在我国暖通空调系统的应用已经非常广泛，各大商场、写字楼以及其他各类建筑都已应用，包括汽车空间也随之普及。但现在暖通空调系统的应用当中也出现了问题，它的耗能一般会很大，据获悉一般会占的比重为建筑总耗能的一半以上，虽然在某一规定的状态下系统运行会达到效率最高，但暖通空调分布整个建筑，是由数百台设备通过通风管道以及制冷剂等很多个环节来转换最终拼接而成，所以这并不能保证每个设备的效率达到最高值，以至于出现的现状就是能源的消耗过大。对于我国国情而言，稀缺的能源条件最终是不能接受这样的高能耗系统，对于现在这样的社会情况来说，是一个巨大的挑战。

1.1 暖通空调系统的优化控制

暖通空调系统的优化设置在这个节能之路中可以说是重中之重，现在的优化设置可以分为如下几点：

（1）目标遗传算法来对温度进行优化改进，通过系统的记忆功能让温度达到人体最舒适的数值，并且让系统的能量利用达到最高值，就像运动中的肌肉记忆一样。但是问题也是很突出的，就是不能很好地与其他体统完美结合，不能够让其他的系统也达到最理想的状态；

（2）通过使全局系统达到最优而设计的全局控制系统，通过整体的最优值进行设定，也就是忽略各系统的最优从而达到整体系统的平衡。但是，这是把整个系统看做是假设的一致，而且通过运用也没考虑水温的分布。

所以通过不断地探索最终技术的发展趋势也就是通过节能的方式来顺应社会的需要。

1.2 暖通空调系统的能量管理

随着社会的进步，进入到互联网时代，计算机已经普及运用，代替了各种仪表，那些常规的仪表已不能适应暖通空调的智能化，监测、控制、管理都需要严谨快捷的计算机完成。在暖通空调系统控制和管理中应用计算机可以大大提高动作效率，减少运行过程中不必要的能耗，运用计算机可以减少运行管理劳动强度，顺应节能减排的社会号召。同时，也取得很好的经济效益。能量管理的重要性是十分显著，可以通过适当的能量管理避免系统跑、漏、疏等不安全以及浪费现象，对于末端设备的调控管理，便于分析暖通空调的水电气运行情况，以及对成本的核算都有很大作用；便于合理分派冷热源，使其达到最佳合理分配，整体效益就可更上一层楼。现在的暖通空调系统存在不同的控制协议，不同的能量控制系统具有不同的开发环境和技术标准，企业的信息化程度加深，系统的能量控制和管理的集成也要被企业录入企业信息管理系统当中。实现异构计算机系统的数据共享和信息交换，是暖通空调能量管理的一个发展方向。

总的来说，暖通空调系统能量的问题很显而易见，大部分是由于工作随时间的改变而优化，系统设备之间相关联从而达到最优化，使其成为整体，类似于团队一样。

2 暖通空调优化控制与能量管理的发展趋势

暖通空调被运用到现在的阶段，它的现阶段旨在充分提升自身的智能化，也就是自动化水平，具体需要如何努力改进主要包括：运用设备的次序、用程序控制开关、回路控制组成单元器，其中回路的控制被称为传统PID；CPU核心处理为八位单片机。在这些年智能理论的应用，得到了很大的发展空间，外加上嵌入式微处理器的成本降低，也就导致了社会主流单元控制器的嵌入式微处理器的系统必然大于或等于16位。同时这个系统的自学功能适应功能也得到很大提升，相当的强。这种单元控制器也可以在任何初始条件下实现回路，达到最优控制。

与此同时，暖通空调系统对设备流量和压力以及温度等也为工作点方式，并且每个工作点都为最佳。但是，这样的系统并不能确保是整个系统达到最佳，针对这样的问题我认为应该采取把能耗作为指标，能耗达到最小也就是最优，所以节能就成了暖通空调系统的关键因素。

现在暖通空调的管理功能主要就是监控，暖通空调的所有基础单元的信息集中管理，统一报告，调整状态监测的各种设备，必须对暖通空调的每一个末端用户进行检测，同时作为研究的重点，达到牵一发而动全身的效果。

数据的采集与监控不能依靠仪表等设备，必须与计算机相关联，所以网络技术的应用也是一个发展趋势，现阶段，暖通空调还有很多不同的技术标准，控制协议也不相同，然而当今社会信息化的普及程度不断加深，也就必然顺应社会需求，需要一个集成化的控制管理系统，把暖通空调控制系统里面涉及的各种设备运行的信息和能量管理的信息，集成基于网络的企业信息管理系统，达到数据共享。

3 暖通空调优化节能方法

本文中一直有提及节能，笔者认为节能才是最顺应社会趋势的有效改革，未来的发展趋势也会沿着节能的方向进一步提升，现如今，社会要求我们节能减排，走可持续发展之路，节约能耗是必不可少的，我们需要研究并找出方法解决这一问题。

在暖通空调的节能过程里，首先要精确计算工程建筑的面积，从而组建出热源系统，在一般情况下热电站，热泵、小型锅炉、区域锅炉房、热水机组等都是热源。热电站的运行效率是最高的，其次是热泵，热泵的热量是可再生的，运用大自然的热能转化而来，太阳能、地热等。我们还可以推广变频技术，在现代化的城市里面，暖通空调系统的现代化也是必然的，我们可以通过变频技术弥补空调系统中的工艺问题，同时，也可以减少能源消耗，也就可以降低经济成本。在一般情况下，空调系统只会按照预先制定好的功率运行，如果在负荷较低的情况下就会造成浪费。通过变频技术就可以进行调节，从而实现节能减排。我们可以根据实际情况，进行调节风量或水量，保证屋内适宜的温度。现如今，我国工业变频器的推广和使用已是日常化。通过变频调节优化配置，达到良好的节能效益。

还有一种冷热能回收的优化也是可行的，只是在进一步研究中，在保障能源利用达到最高值的大前提下，通过空调系统的冷热能回收实现节能，这也是一个突破。就像废物利用在回收一样，将释放的冷热能二次回收。我们可以通过排风系统的余热进行回收利用，但前提是保证排风系统的正常运行，将余热回收，更好的应用了排风功能，对于新进来的风，又能提前进行预冷或余热，减少功能负荷量，这样就减少了能量消耗，大大减轻了能耗压力，当然这样的功能还有待研究，但空调系统的节能是不容忽视的。

4 结语

总的来说，暖通空调相对于现代建筑来讲，是一个非常重要的环节，尤其是现在追求建筑的智能性已经成为世界潮流，并且遵循可持续发展战略，节能跟环保的具体运用是可持续的关键所在，要加强对其研究，以更好的服务人们。

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2015-7-15