论文部分内容阅读
【摘 要】 额定条件下，暖通空调的运行效率可以达到最佳状态，但由于暖通空调系统庞大，需要众多设备参与运行，导致对节能效果受到影响.通过将控制器参数调节到最佳位置，可以实现节能的效果。本文对暖通空调系统优化控制及能量管理现状进行简单分析，探讨未来发展趋势。
【关键词】 暖通空调；空调系统优化；能量管理；发展趋势
一、引言
暖通空调的能源消耗约占现代建筑总能源消耗的一半以上，通过对暖通空调进行能量管理，对空调系统进行优化，有利于提高建筑节能水平的提升。当前，对暖通空调的系统优化及能量管理迫在眉睫。
二、我国暖通空调系统优化控制与能量管理的现状
1.工作点优化控制
我国暖通空调研究领域对暖通空调变工况点优化控制的研究起步较国外发达国家晚，具体研究成果如下：
（1）S·W·Wang主张以整个暖通空调系统的能量运行情况和预测响应情况为基础，对整个暖通空调系统控制设定点的布设予以调整，同时借助遗传算法就暖通空调系统予以优化控制，由此达到降低暖通空调系统运行能耗、改善暖通空调系统响应状态的目的。此后，S·W·Wang又主张借助自适应性控制理论就空调系统予以优化控制，同时借助基因遗传优化算法和带指数遗忘的最小二乘法就空调系统的空气处理单元予以优化控制。
（2）罗启军等人就工作点优化控制提出一种动态型优化技术。在某一指定时间段内，此动态型优化技术可获取到能使峰值能耗或运行成本等目标函数最小化的室内温度曲线，同时也能提供暖通空调系统内各种设备的最优开启时间或关闭时间。K·T·Chan等人曾提出借助遗传算法就风冷制冷机的冷凝温度设定点予以优化控制，由此实现风冷制冷机运行效率的提高。
（3）何厚建等人主张借助遗传算法和暖通空调系统关键设备的静态模型就水系统工作点予以优化控制。杨晓平等人主张借助RBF方法和模糊聚类创建空气处理单元的动态数学模型，由此就空气处理单元的送风压力和温湿度予以优化控制。
总体而言，我国暖通空调研究领域大多主张借助智能优化方法和建模方法就暖通空调系统予以优化控制，尤其主张对变工况点予以在线优化控制。其次，我国暖通空调研究领域大多主张借助智能方法就暖通空调系统予以优化控制，其中实践成果并不多。
2.暖通空调的能量管理
就我国目前的技术状况来说运用计算机技术和信息管理技术对暖通空调系统进行优化与管理能够切实保证其运行质量，针对暖通系统的研究与能量的管理我国的研究主要由以下几个方面：
（1）中央管理器的控制对暖通空调系统的影响。在运用计算机技术的基础上，我国一大批业内人士通过计算机监测控制暖通系统的运行，提出对暖通系统的进一步改造。在此后的研究中又有相关的研究人员提出了空调自控能法，这种方法就是通过智能的操作控制台可以使各部分的水泵、风机等部位实现连锁控制，同时结合水温的反馈对其进行协同配置，以此来实现暖通空调运行过程中的节能管理。
（2）在当下的暖通空调的运行过程中系统能耗的消耗大约会占到建筑总能耗的一般以上，所以空调系统的能耗问题对于资源的需求和消耗来说仍然是一个不可忽视的问题。故而在未来的暖通空调的系统优化控制与能量管理的方向上来看，仍然不能忽视节能降耗的相关问题。
三、暖通空调优化控制与能量管理的发展趋势
1.目前发展
（一）现阶段，暖通空调控制系统旨在提升自身的自动化水平，具体的提升手段包括：由逻辑控制开关量、设备顺序、回路控制组成的基础控制单元器，其中回路控制的控制策略为传统PID；CPU核心处理主要为八位单片机。近年来，智能控制理论和嵌入式系统得到了相当大的发展，加上嵌入式微处理器的成本相对降低，则社会主流单元控制器的嵌入式微处理器系统必然≥16位，控制策略必然属高级，同时其自学习功能和自适应功能也相当强。此类单元控制器必然可使多工况、变负荷、任意初始条件下的控制对象实现回路最优控制和各环节最佳控制等目的。
（二）现阶段，暖通空调系统对设备流量、设备压力、设备温度等参数的控制方式皆为定工作点方式，其中任一条件下各个环节或设备皆可获得最佳设定点。然而，此处理结果并不能确保整个暖通空调系统始终保持最佳状态，即整个暖通空调系统的最节能运行方式并不能得到保证。针对此问题，本文认为整个暖通空调系统在任一负荷下皆应把能耗问题当作最优性能指标，同时把优化控制的中心定位到寻求各个环节或设备的最佳设定值，此乃暖通空调系统运行节能的关键所在。
（三）现阶段，暖通空调系统管理功能主要以监控功能为主，换而言之就是对暖通空调系统基础控制单元的所有信息予以集中管理、统一报告与报警，对状态检测设备予以调度等。由此可见，若要结合现有资源提高暖通空调系统的能量管理功能，必须对暖通空调每一环节末端用户的能量使用情况予以监测，同时将其作为研究的侧重点。
2.未来发展
（1）热源系统的优化及选择。在暖通空调系统的节能过程中，应该根据工程建筑的实际情况，来合理的去选择热源系统。在一般的情况下，我国市场比较常见的热源主要有以下几个：热电站、热泵、小型锅炉、区域锅炉房、直燃型溴化锂吸收式热水机组等等。从能源的利用效率来看，一般的热电站的运行效率是最高，然后就是热泵技术。热泵应用的是自然中蕴含的大量可再生、低品位能源，用这些来作为热源比如太阳能、地表水、地热、大气等等。通过利用压缩机，在热源中类似吸取热能，在提高温度之后就传输到高温热源当中。我们根据热泵的能源不同，大致可以将热泵分成两大部分的空气源（风冷）热泵。这样的热泵主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组、热泵冷热水机组等等多种类型的地源热泵，我们以土壤型为例，这样的热泵可以实现至少30%以上的节能任务：直燃型溴化锂吸收式机组，这个供热效率与燃气锅炉是基本类似的，但是对于那些锅炉房来说，大型的区域锅炉房蓄冷系统应用效果要比小型锅炉更佳。 （2）推广使用变频技术。在现代化的暖通空调系统中，应用变频技术是有较强的必然性。我们通过变频技术，不仅可以弥补空调系统中的工艺问题，也可以大大减少能源消耗，从而降低运行成本。在一般的情况下，空调系统仅仅按照事先所设计的额定功率来运行，如果在负荷较低的情况下，设备仍可以以额定功率来实行全负荷运行，这样必然会产生能源的浪费。如果我们在暖通空调系统中运用变频技术，那么就可以实现空调设备输出功率随着负荷变化而有所调节，从而实现发挥节能减排的效果。我们结合空调的实际负荷状况，可以适当的改变风流量或水流量，达到实现节能的目标。一个方面，变风量系统利用空调系统末端的装置来实现室内负荷的补偿机制，进一步优化并调整送风量，以保证合适的室内温度；所以与定风量系统相比较而言，变风量系统可以节约50%的能源；另一个方面，变水量系统，变水量系统主要是通过控制数量来调节温度的，所以比定流量系统更加省电。现在我国工业变频器的推广与使用逐渐日常化，这样通过优化调节风量、水量等等，从而实现与空调负荷的匹配的运行，发挥出良好的节能效益。
四、结束语
我国暖通空调研究领域大多主张借助智能优化方法和建模方法就暖通空调系统予以优化控制，尤其主张对变工况点予以在线优化控制。暖通空调系统能量管理问题主要由工作时序优化、设备组合优化、能量指标考核与计量体现出来，提高我国暖通空调系统运行的节能控制。
参考文献：
[1]李树江，秦军，刘畅等.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].暖通空调，2007，37（4）：30-34，18.
[2]李忠利.探究暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（21）.
[3]张会洲.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].电子制作，2013，（21）：238-238.
[4]孟祥飞，孙德旺.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].房地产导刊，2014，（5）：354-354.
[5]秦军.暖通空调能量管理与优化控制系统的软件开发[D].沈阳工业大学，2007.
[6]史国文.浅谈暖通空调能量管理与优化控制系统[J].科技致富向导，2012，（13）：111.
[7]张春.暖通空调能量管理与优化控制系统的功能设计[J].科技风，2009，（3）：45
【关键词】 暖通空调；空调系统优化；能量管理；发展趋势
一、引言
暖通空调的能源消耗约占现代建筑总能源消耗的一半以上，通过对暖通空调进行能量管理，对空调系统进行优化，有利于提高建筑节能水平的提升。当前，对暖通空调的系统优化及能量管理迫在眉睫。
二、我国暖通空调系统优化控制与能量管理的现状
1.工作点优化控制
我国暖通空调研究领域对暖通空调变工况点优化控制的研究起步较国外发达国家晚，具体研究成果如下：
（1）S·W·Wang主张以整个暖通空调系统的能量运行情况和预测响应情况为基础，对整个暖通空调系统控制设定点的布设予以调整，同时借助遗传算法就暖通空调系统予以优化控制，由此达到降低暖通空调系统运行能耗、改善暖通空调系统响应状态的目的。此后，S·W·Wang又主张借助自适应性控制理论就空调系统予以优化控制，同时借助基因遗传优化算法和带指数遗忘的最小二乘法就空调系统的空气处理单元予以优化控制。
（2）罗启军等人就工作点优化控制提出一种动态型优化技术。在某一指定时间段内，此动态型优化技术可获取到能使峰值能耗或运行成本等目标函数最小化的室内温度曲线，同时也能提供暖通空调系统内各种设备的最优开启时间或关闭时间。K·T·Chan等人曾提出借助遗传算法就风冷制冷机的冷凝温度设定点予以优化控制，由此实现风冷制冷机运行效率的提高。
（3）何厚建等人主张借助遗传算法和暖通空调系统关键设备的静态模型就水系统工作点予以优化控制。杨晓平等人主张借助RBF方法和模糊聚类创建空气处理单元的动态数学模型，由此就空气处理单元的送风压力和温湿度予以优化控制。
总体而言，我国暖通空调研究领域大多主张借助智能优化方法和建模方法就暖通空调系统予以优化控制，尤其主张对变工况点予以在线优化控制。其次，我国暖通空调研究领域大多主张借助智能方法就暖通空调系统予以优化控制，其中实践成果并不多。
2.暖通空调的能量管理
就我国目前的技术状况来说运用计算机技术和信息管理技术对暖通空调系统进行优化与管理能够切实保证其运行质量，针对暖通系统的研究与能量的管理我国的研究主要由以下几个方面：
（1）中央管理器的控制对暖通空调系统的影响。在运用计算机技术的基础上，我国一大批业内人士通过计算机监测控制暖通系统的运行，提出对暖通系统的进一步改造。在此后的研究中又有相关的研究人员提出了空调自控能法，这种方法就是通过智能的操作控制台可以使各部分的水泵、风机等部位实现连锁控制，同时结合水温的反馈对其进行协同配置，以此来实现暖通空调运行过程中的节能管理。
（2）在当下的暖通空调的运行过程中系统能耗的消耗大约会占到建筑总能耗的一般以上，所以空调系统的能耗问题对于资源的需求和消耗来说仍然是一个不可忽视的问题。故而在未来的暖通空调的系统优化控制与能量管理的方向上来看，仍然不能忽视节能降耗的相关问题。
三、暖通空调优化控制与能量管理的发展趋势
1.目前发展
（一）现阶段，暖通空调控制系统旨在提升自身的自动化水平，具体的提升手段包括：由逻辑控制开关量、设备顺序、回路控制组成的基础控制单元器，其中回路控制的控制策略为传统PID；CPU核心处理主要为八位单片机。近年来，智能控制理论和嵌入式系统得到了相当大的发展，加上嵌入式微处理器的成本相对降低，则社会主流单元控制器的嵌入式微处理器系统必然≥16位，控制策略必然属高级，同时其自学习功能和自适应功能也相当强。此类单元控制器必然可使多工况、变负荷、任意初始条件下的控制对象实现回路最优控制和各环节最佳控制等目的。
（二）现阶段，暖通空调系统对设备流量、设备压力、设备温度等参数的控制方式皆为定工作点方式，其中任一条件下各个环节或设备皆可获得最佳设定点。然而，此处理结果并不能确保整个暖通空调系统始终保持最佳状态，即整个暖通空调系统的最节能运行方式并不能得到保证。针对此问题，本文认为整个暖通空调系统在任一负荷下皆应把能耗问题当作最优性能指标，同时把优化控制的中心定位到寻求各个环节或设备的最佳设定值，此乃暖通空调系统运行节能的关键所在。
（三）现阶段，暖通空调系统管理功能主要以监控功能为主，换而言之就是对暖通空调系统基础控制单元的所有信息予以集中管理、统一报告与报警，对状态检测设备予以调度等。由此可见，若要结合现有资源提高暖通空调系统的能量管理功能，必须对暖通空调每一环节末端用户的能量使用情况予以监测，同时将其作为研究的侧重点。
2.未来发展
（1）热源系统的优化及选择。在暖通空调系统的节能过程中，应该根据工程建筑的实际情况，来合理的去选择热源系统。在一般的情况下，我国市场比较常见的热源主要有以下几个：热电站、热泵、小型锅炉、区域锅炉房、直燃型溴化锂吸收式热水机组等等。从能源的利用效率来看，一般的热电站的运行效率是最高，然后就是热泵技术。热泵应用的是自然中蕴含的大量可再生、低品位能源，用这些来作为热源比如太阳能、地表水、地热、大气等等。通过利用压缩机，在热源中类似吸取热能，在提高温度之后就传输到高温热源当中。我们根据热泵的能源不同，大致可以将热泵分成两大部分的空气源（风冷）热泵。这样的热泵主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组、热泵冷热水机组等等多种类型的地源热泵，我们以土壤型为例，这样的热泵可以实现至少30%以上的节能任务：直燃型溴化锂吸收式机组，这个供热效率与燃气锅炉是基本类似的，但是对于那些锅炉房来说，大型的区域锅炉房蓄冷系统应用效果要比小型锅炉更佳。 （2）推广使用变频技术。在现代化的暖通空调系统中，应用变频技术是有较强的必然性。我们通过变频技术，不仅可以弥补空调系统中的工艺问题，也可以大大减少能源消耗，从而降低运行成本。在一般的情况下，空调系统仅仅按照事先所设计的额定功率来运行，如果在负荷较低的情况下，设备仍可以以额定功率来实行全负荷运行，这样必然会产生能源的浪费。如果我们在暖通空调系统中运用变频技术，那么就可以实现空调设备输出功率随着负荷变化而有所调节，从而实现发挥节能减排的效果。我们结合空调的实际负荷状况，可以适当的改变风流量或水流量，达到实现节能的目标。一个方面，变风量系统利用空调系统末端的装置来实现室内负荷的补偿机制，进一步优化并调整送风量，以保证合适的室内温度；所以与定风量系统相比较而言，变风量系统可以节约50%的能源；另一个方面，变水量系统，变水量系统主要是通过控制数量来调节温度的，所以比定流量系统更加省电。现在我国工业变频器的推广与使用逐渐日常化，这样通过优化调节风量、水量等等，从而实现与空调负荷的匹配的运行，发挥出良好的节能效益。
四、结束语
我国暖通空调研究领域大多主张借助智能优化方法和建模方法就暖通空调系统予以优化控制，尤其主张对变工况点予以在线优化控制。暖通空调系统能量管理问题主要由工作时序优化、设备组合优化、能量指标考核与计量体现出来，提高我国暖通空调系统运行的节能控制。
参考文献：
[1]李树江，秦军，刘畅等.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].暖通空调，2007，37（4）：30-34，18.
[2]李忠利.探究暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（21）.
[3]张会洲.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].电子制作，2013，（21）：238-238.
[4]孟祥飞，孙德旺.暖通空调系统优化控制与能量管理的现状及发展趋势[J].房地产导刊，2014，（5）：354-354.
[5]秦军.暖通空调能量管理与优化控制系统的软件开发[D].沈阳工业大学，2007.
[6]史国文.浅谈暖通空调能量管理与优化控制系统[J].科技致富向导，2012，（13）：111.
[7]张春.暖通空调能量管理与优化控制系统的功能设计[J].科技风，2009，（3）：45