智能建筑暖通空调系统优化分析实践

摘    要：随着节能环保理念的深入人心，在建筑领域，为实现更加高效节能和环保的效益，就必须从智能节能电气设计着手，从实现智能建筑目标考虑进行电气节能优化设计和施工。本文主要围绕智能建筑优化设计，对智能建筑与暖通空调系统设计进行分析介绍，探讨了智能建筑暖通空调系统优化原则和优化的具体措施，为实现最佳的优化效果，使暖通空调系统达到最佳效果，保证系统的运行效率和运行效果，必须充分考虑智能建筑节能标准，并根据工程实际进行合理的系统结构与参数设置，对空调系统的传感器、控制器和网络等进行优化。

关键词：智能建筑;暖通空调;系统优化

1   智能建筑节能概述

1.1   智能建筑的含义

智能建筑是社会主义市场经济发展的产物，是在节能环保的理念下，为实现建筑事业可持续发展而出现的建筑类型。通过智能建筑的设计可有效达到节能环保的目的，提高能量的利用率、减少环境污染。因此，应围绕智能建筑节能的标准，对智能建筑各个电气项目进行优化设计，采用新型高效节能環保的材料，不但可以营造绿色环保的居住环境，而且也减少了能源的消耗，降低了工程整体的成本。智能建筑实现了自身使用功能、结构布置和系统服务的最优化组合，能够达到高效节能、环保舒适的人性化建筑设计要求，是对传统建筑的突破，综合利用了计算机网络技术和建筑技术，对于实现建筑业的可持续发展具有重要意义。建筑智能工程由5A自动化系统构成，包括通讯自动化（CA）、办公自动化（OA）、楼宇自动化（BA）、消防自动化（FA）和保安自动化（SA），智能建筑实现了这五个系统的集成化管理和信息共享。

1.2   BA控制系统简介

BA控制系统即建筑自动化系统，该系统是一个对建筑内所有机电设备进行集中化管理和控制的综合化系统，由暖通专业空调新风机组、送排风机、给排水专业的集水坑和排水泵、电器专业的电梯、变配电和照明系统组成。在建筑内，通过自动化控制系统和内部最优化控制程序实现对机电设备的集中化监控与管理，其中空调新风机组和送排风设备是否节能对于整个建筑的节能目标实现起着决定性作用，所以必须加强对暖通空调系统的节能设计和节能控制，做好日常运行维护才能减少设备故障概率、降低运行维护的成本。

2  智能建筑暖通空调系统的优化

暖通空调系统是智能建筑电气设计优化的重要组成部分，其主要作用是为建筑内部提供通风、采暖、空气调节，为居住者提供绿色环保和舒适安全的居住环境。即暖通空调系统不仅可以满足居住者供暖制冷的需求，而且还能及时进行室内外空气交换，使建筑内正常通风。在智能化系统中，有关暖通空调系统的设计优化，是从绿色环保的目标出发，充分利用好数字通信、计算机网络、系统控制等技术，共同构建一个智能化系统的智能建筑。具体来说，对于智能建筑暖通空调系统的优化设计措施如下。

2.1   智能建筑暖通空调系统能量管理优化和控制系统优化

对智能建筑内部的所有电气设备，应集合成一个系统，从而实现对各设备的集成化管理，实现信息共享、提高管理能力的目标。为充分发挥暖通空调系统在智能建筑中的作用以及取得良好的建筑经济效益，可采取以下智能化工程优化设计办法。第一，应结合暖通空调系统的结构和参数设置要求合理设计匹配的参数，使暖通空调系统达到最佳的状态，提高暖通空调系统的使用效率和应用效果，降低系统设备投资运行的成本。第二，采用定量状态模拟来减少暖通空调系统控制的环节，使暖通空调系统运行更加安全稳定，降低设备发生故障的可能性，使暖通空调系统运行得到优化。

2.2  智能建筑暖通空调系统优化措施

（1）智能建筑BA系统控制策略优化。建筑空气处理器的DDC采用PID控制，所以对于PID参数的设置是否合理直接关系着空调控制系统能否正常稳定且持续性的运行。当PID系数较高时， 空调对建筑室内温度变化的反应曲线将上升，导致DDC控制系统稳定性缺失;而当PID系数较低时也容易导致温度变化曲线上升缓慢且设定温度过渡的过程边长。因此在实际建筑工程设计时，对于暖通空调系统的节能控制采取的是室内外焙值比较法、一氧化碳和二氧化碳等浓度检测法，从而可确定的是空调的新风量，然后灵活使用各种技术手段来实现智能的效果，使空调系统工作达到最佳。比如在大型商场潮湿、办公口等场合，可通过计算机程序自动开启空气处理机或新风机，这样可实现空气的自动化交换，不但可节约能源而且也营造了良好的室内环境。

（2）智能建筑BA系统控制权优化。BA控制系统在设计和运行时遵循的是中央集中化控制的原则，集中管理可以实现信息的共享，能够及时发现运行异常问题并进行处理，但是在有些地方，比如会议室，将空调和新风系统设置功能放在现场更加符合使用者的需求，因为中央控制站控制的空调温度或高或低于使用者需要。但是DDC处理机自身不能实现这样的功能，需要借助专用设备，比如在VRV控制面板上进行功能设定，使使用者使用时更加方便。

（3）智能建筑BA系统直接数字控制器优化。BA系统可提供处理能力不同的DDC设备，DDC设备主要集中在冷冻机房和热力站监控点，在这些地方还应该考虑使用大型直接数字控制器，目的是降低故障发生的概率、减少控制器之间的通讯从而有利于提高工作的效率。但是建筑内暖通空调系统中的空气处理器、通风机等设备一般使用的是中小型控制器，随着科学技术的发展进步，尤其是PLC技术的发展，可将其应用到BA系统直接数字控制器优化中，大大拓宽使用范围，利用这种新型控制器后还能使空调通风设备更加稳定安全地运行。

（4）智能建筑BA系统控制网络优化。BA系统控制网络首先必须满足设备灵活应用和范围拓展的需要，此外应该考虑简化控制网络结构。当网络结构过于复杂，比如分支和分级太多时管理难度较大，且可靠性大大下降，容易在设备运行中出现各种各样的故障。为此，为降低风险，减少投资成本，对于中小型的控制系统尽量使用基于总线的网络控制系统，优化系统设计，采用科学合理的设计手段来简化系统结构，避免系统过于复杂。对于大型工程而言，则应将楼层网络分级来满足大型工程对控制系统的特殊需要。

（5）BAS监控中心优化。BAS监控中心的作用是对整个建筑的空调系统、通风系统和动力系统进行监督控制。在实际应用中，BAS监控中心往往和消防控制以及安保监控共用一室，且往往远离冷冻机房和锅炉房。因此，在这些地方远程操控重要的暖通空调设备显然无法满足智能建筑节能目标的实现。为此，可对BAS监控中心进行设计优化，比如可设立监控分中心，并将分中心设置在冷冻机房与锅炉房控制室，该分中心的责任是实现对冷冻机房与锅炉房的监督控制，当然该分中心只局限在制冷和制冷设备的控制。

3  结语

经本文分析讨论后可知，BAS系统是降低建筑能耗的有效措施之一，对智能建筑控制系统进行整体优化有利于实现智能建筑的节能目标，通过对暖通空调系统中的执行器、传感器和控制器等进行优化升级，使BA控制系统能更好地为空调通风系统提供服务，大大降低智能建筑的能源消耗，同时还能营造舒适环保的室内环境。

参考文献：

[1] 康立君.建筑暖通空调系统节能方案的优化设计[J].黑龙江科技信息，2013（11）：193.

[2]隋荣欣.暖通空调系统节能探讨[J].黑龙江科技信息，2016（4）：22.

[3] 陈雨立.有关暖通空调系统设计中的节能问题研究[J].住宅与房地产，2015（7）：358.

作者简介：

庞宗乾，高级工程师，供暖、通风、空气调节、制冷与热泵技术等设计、施工、节能环保方向。