对智能建筑暖通空调系统设计分析

摘　要：随着现代控制技术和电子技术的发展，自动控制设备的造价不断的下降，变流量系统可以使系统全年以定温差、变流量的方式运行，尽量节约冷冻水泵的能耗，使得其得以越来越广泛的应用。本文通过对暖通空调设计、智能建筑集成系统中的计算机控制系统以及智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统的优化进行分析。

关键词：智能建筑 ，暖通空调， 系统设计 ， 分析
1.暖通空调设计
　　1.1暖通空调工作原理
　　暖通空调工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化，从而使冷冻水的温度降低，然后，被汽化的制冷剂在压缩机作用下，变成高温高压气体，流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却，又从气体变成了低温低压的液体，同时被降温的冷冻水经冷冻水水泵送到空气处理单元的热交换器中，与混风进行冷热交换形成冷风源，通过送风管道送入被调房间。如此循环，在夏季，房间的热量就被冷却水所带走，在流经冷却塔时释放到空气中。本文主要研究控制暖通空调系统的空气处理部分，主要涉及供水系统和空气处理单元。
　　1.2暖通空调供水设计
　　常用的冷冻水(水为载冷剂)系统的冷冻水管道均为循环式系统，根据用户的需求情况的不同，按水压特性划分，可分为闭式系统和开式系统两种：按冷、热水管道的设置方式划分，可分为双管制系统、三管制系统、四管制系统：按各末端设备的水流程划分，可分为同程式和异程式系统：按水量划分，可分为定水量和变水量系统。变流量系统中的原则足的供、回水温度保持不变，建筑物负荷变化时，通过改变供、回水的流量来适应，该水系统输送的水流量要与建筑物需求相适宜。
　　由于目前大多数冷水机组的水流量要求恒定，所以变流量系统实际上是供冷(水)量与需冷(水)量相对匹配的。即供冷(水)量只能随冷水机组的运行台数的不同产生变化。由于空调系统大部分时间都处于设计负荷的60％以下运行，且负荷随着时问在不断地变化，为了使冷水所载的冷量与经常变化的负荷相匹配，从而节约冷量输送动力和冷源的运行费用，采用变冷水流量控制便成了理所当然的做法。
　　1.3暖通空凋空气处理单元
　　在暖通空调空气处理单元中，首先是新风与部分回风混合，形成混风，混风经过热交换器与冷冻水进行热交换形成送风，在冬天，混风吸收能量温度提高，在夏天，混风温度降低，送风在风机的作用下经过送风管道进入房间，与房间内的空气进行热量的传递，最终调节房问的温度到达所需要的设定点。房间内的气体在排风机的作用下被排出，形成回风。部分的回风排出室外，部分回风与新风混合重复上述过程。
　　混风和冷冻水的热交换是在空气处理单元的热交换器中进行的，热交换器是暖通空调系统空气处理单元中的重要部分，热交换器的工况处于部分负荷下时，并非与设计工况相同，而实际使用过程中，热交换器绝大多数时间是在非设计工况。
2.智能建筑集成系统中的计算机控制系统
　　2.1主要设备
　　2.1.1蒸发式冷却空调系统此系统的3阶段供冷启动顺序为：热转轮启动，蒸发冷却器启动，备用冷却盘管启动；其两阶段供热启动顺序为：热转轮运行进行热回收，利用热水盘管加热处理空气。此空调系统主要任务是保证室内空气的清新，提供室内的基本温度保证。
　　2.1.2埋管式辐射墙板墙架上和空气中的温度传感器提供水流阀门的控制信号。它是在室内基本温度点基础上，对温度进行再调整的设备。
　　2.1.3屋顶通风装置室外温度、湿度、风力、降雨量，室内温度、湿度，提供此开关控制信号。它是室内温度、湿度调整的辅助设备，也是节约能源的重要手段。其动力是日光反射板上的太阳能电池。
　　2.1.4日光反射板阳光和温度都是照明系统和温度系统的信号源，光线反射板受控于这两个系统。既能遮光，也能将室外光线反射到室内。
　　2.1.5照明系统由房间使用状况检测、日光、阳光反射、室内光照度等检测信号，用开关、遥控器或计算机程序控制此系统。
　　2.1.6个人工作环境系统在个人工作环境系统中，温度、湿度、房间使用状况检测、空气流速、空气品质等数据均为控制因素。每人工作环境系统的温度、湿度的期望值，房间使用状况检测数据，由系统中的传感器或由人工给定，由通讯系统传送给上一级（网络工作级）和系统工作站，由网络工作级和系统工作站的计算机控制系统控制此个人工作环境系统的系统参数。
　　2.1.7控制系统和主配电盘它是控制、电源和通讯系统的神经网络。
　　2.2控制系统控制系统分为两大控制部分：
　　2.2.1温度和空气品质控制系统温度和空气品质控制系统的控制目标包括蒸发式冷却空调系统、埋管式辐射墙板、个人工作环境系统、可开启窗户、屋顶通风装置等。本系统的传感器包括室内温度、室内湿度、室外温度、室外湿度、冷热水流数据、房间使用状况、空气品质（CO2）数据、露点温度，以及室外风力等。执行机构是热转轮、蒸发冷却器、水流阀门、空气处理器、加热盘管、冷却盘管、气流混合调节器、水压调节器、屋顶通风装置等。
　　2.2.2照明控制系统照明控制系统的控制目标包括环境灯、周边灯、工作灯、室内遮光设备、日光反射板等。灯光控制系统的传感器包括室外日光检测器（最大照度）、室内照度检测器、房间使用状况等。执行器是控制日光反射板的电机，控制天窗、可开启窗户、门遮阳设备的电机，数字式日光灯整流器，数字式相位灯光调节器，数字转换器等。
　　2.3控制系统结构总控制工作站热冷水系统热水系统冷水系统空气处理系统空气处理单元-1（AHU1）、空气处理单元-3（AHU3）、埋管式辐射墙板埋管式辐射墙板控制系统埋管式辐射墙板1-26（分组）、个人工作环境系统个人工作环境系统控制系统个人工作环境1-30（分组）、系统接口温度/空气品质控制系统与照明控制系统接口（两个公司产品）。
　　控制系统的输入、输出量控制系统的输入、输出量的监测控制系统的硬件控制系统的硬件工作状况监测安全监视和检查系统门卫磁卡检查系统系统设备打印机网络设备
3.智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统的优化
　　智能建筑楼宇自控系统将建筑内所有设备集成一个系统，实现信息共享，进行综合管理，其作用和效益是巨大的，要实现这些作用和效益，就必须实施优化，建筑智能化工程的最优化设计与常规设计相比，有以下特点:1)可 以从系统的各种可能结构和参数中找到最佳匹配，使整体效能最佳，从而提高系统的效率，降低投资和运行费用;2)可以对系统及其过程进行定量化的状态模拟，减少控制环节，提高可靠性与稳定性，发生故障概率降到最低可能限度，系统响应输出最优化;为通过优化控制方案达到节能目的的是一种“主动节能”，它有别于墙体结构、门窗的形式和设置的改造的“被动节能”。智能建筑暖通空调系统能量管理与控制
项目优化原则技术措施
VAV系统与BA联网优化VAV送风静压和新风量，节约能耗，改善室内空气品质在温度控制，新风量控制，送风压力控制及受风量为苗装置温度控制基础上，优化送风静压和新风量的设定。
VAV系统智能控制运用智能对系统进行全局控制，不需系统建模，解决控制回路带来的诸多控制问题神经网络控制，模糊控制，专家系统
空调水系统变流量控制冷热煤水供回水温度保持不变，根据冷热负荷调节冷热煤水的流量，提高系统的运行效率，避免无功损耗，达到充分节能根据冷热煤水回水温度参数，即时调节水泵工作特性曲线使冷热煤水的回水温度趋于恒定
蓄水池进水利用数据处理，网络功能推进新的工程目标用电动阀门与水池内的液位装置取代浮球阀，实现程序控制
蓄水池出水利用程序控制来管理，使池内水位降至某一定值时生活泵自动停止，防止消防水量时被动用，抬高生活泵吸水管所造成的死水区水质变坏，低水位时水泵工作失稳
变频调速供水新技术实现传统的工程目标，使节能效果向理论值靠近压力传感器安装在本给水系统的最不利点，对水泵变压变量供水

　　表1 系统优化措施表
4.结语
　　虽然智能单元能够自动完成一些功能，但全部工作需要计算机集成控制系统来协调。所以，用工作站协调来自于不同生产厂家的子控制系统是必要的。确立智能建筑暖通空调系统能量管理与控制系统优化的基本出发点、优化原则及技术措施对于智能建筑节能实现具有重要的现实意义。