智能建筑中热源自适应节能控制分析

温东飒

(黄淮学院,463000)

0 引言

智能建筑是未来建筑发展的必然产物，智能建筑结合了自动化控制技术、计算机控制技术、基本的通信理论等学科。对于现阶段的智能建筑来说，建筑业中智能建筑的发展速度远远超过其他建筑模式的发展速度。我国经济的快速发展保障智能建筑的发展畅通无阻。随着能源在传统建筑中的大量浪费，建筑行业对能源的有效利用要求越来越高。对于民用建筑来说，其中的基本采暖设施的能耗，对于整个建筑能耗来说占据一半以上，因此采暖系统的节能控制是建筑节能的主要途径之一。本文主要对智能建筑发展过程中的热源自适应节能控制进行研究，首先对现阶段智能建筑中节能的意义，并对建筑热源智能化节能控制的可行性进行分析，提出了自适应控制策略.为建筑行业对能源的有效利用方面的发展，提供可行的方法。为建筑业发展提供方向。

1 智能建筑中热源节能的意义

随着国内经济的迅猛发展，人们在房屋类固定资产方面大量投入，是房屋建筑行业快速发展的重要原因，但是现阶段在世界能源危机的不利趋势下，中国国内的建筑行业中热能的利用由于保温隔热和气密性技术等原因，造成建筑行业的热能利用率非常低。这种利用率底下造成CO2等的温室气体大量排放。造成地球变暖、气温升高、干早频发、冰川消失、洪水泛滥、土地沙化等灾难性后果。

因此来说智能建筑中热源节能势在必行，应该从以下及格方面进行分析和考虑。首先对于建筑能耗来说应该尽可能的降低其能耗；其次，最大限度的开发其他无限的有效利用的能源，主要指太阳能（这种技术已经得到了广泛利用）；最后，在能源充分利用的前提下，尽可能的满足人们的生活需求。

对于建筑行业来说其是一门包含多个行业和技术的综合学科，是多种技术完美结合的典范。建筑采暖热源控制的基本原理是在保证建筑舒适的条件下，控制热源系统实时的启动和关闭，实现节约能源的目的。

自适应控制系统上世纪中期已经成为各行业控制的运用首选，在二十世纪九十年代美国就已经出现自适应系统相关的软件，而且二十一世纪开始已经出现了自适应相关的产品。因此来说智能建筑中热源节能是未来发展的趋势。

2 智能建筑中热源自适应节能控制研究

2.1 温度分布

智能建筑中温度的分布:对于大多数集中智能建筑物供热系统中，共性问题是建筑内部温度分布不均匀，对于建筑内的各个部分温度随着外界温度变化而变化，有些建筑中出现过热的现象，通过三通阀可以得到有效地解决，但是出现的问题是不能实现三通阀中不同区域的协同运行。这样的结果就是造成能源的浪费。

2.2 自控制策略

基本的自控制策略：对于我们常见的子控制策略分为以下几个方面：

质调：这种方式主要是依据改变建筑屋内的供水温度来实现热量的自控制，集中热水供热系统最常用的控制方式是质调节，对于机械循环系统来说，几乎所有的设施装置都采用这种控制方式。质调节是在水泵送入系统中的循环水量不变条件下，随着室外空气温度的变化，改变送入供热系统的热水温度；

量调，顾名思义通过改变热水的流量的基本方式来解决热量的控制问题，量调节的主要优点主要是能节约热网水泵运行电能，达到节能的目的，对于量调来说其缺点是易造成系统的水力失调。在运行过程中需要改变送入系统中的水量，第一必须人为的改变循环的转数，主要是针对室外电动机转数以适应循环水量的变化随着空气温度变化时要不断地改变，可使用交流步频调速器进行调节，或者是使用无级变速的电动机，这样会对水泵的转数根据负荷变动实现自动控制的目的；

间歇性调节控制：这种模式主要通过改变基本的放热模式中的时间问题达到热量控制。间歇调节也是一种量调节，是其一直重要的变种。间歇调节，开泵时，定期的向采暖系统供热。系统中的水开始循环，经过锅炉加热到一定温度后，向系统中供热停泵时系统中的水停止循环，热水逐渐放出热量并降低温度，当热水冷却到了一定程度，室内空气温度下降到允许最低温度达到。以此间歇性调节控制的目的。

我们拟采用间歇性调节控制来控制热量，由于传统的供热系统中环境对温度的影响是不同步的，全部是缓慢的、稍微滞后的。因此来说自适应控制系统作为一种新型的现代控制系统，具有自校正控制的功能，这种控制功能是一种基本的自适应控制系统，通常适用于变化缓慢的场合。由于这种分析模式，我们决定利用自校正调节控制器的基本控制策略，这种策略主要是依据温度预测的基本模式。这种模式有效避免了易造成系统的水力失调，造成的不必要危害，采用间歇性调节控制来控制热量，理论上能达到理想效果。

2.3 智能建筑中热源自适应节能控制模型分析

基于热源系统的基本分流程模式图，如下所示：

图一 热源系统的操作方式图

由热力学第一定律分析发现，该定律与实际温度的测试是完全相同的，这使得人们能够对热力系统结构化有一定的认识。因此来说我们可以分析得到以下条件：

首先：对于所有的热能现象都是具有线性变化的特点。

其次：所有的循环中的水都具有储热量，而这种储热量可以被忽略。

最后：对于所有的建筑来说，其外墙的储热量都要少于内墙的储热量。

对于热源自适应系统的时间控制

在所有的热源和建筑物来说，他们中都存在着热惯性的基本特点，因此来说，对于所有的房间必须具有一个启动热源系统，这种系统要在使用之前必须给定一个时间段提前开启，这样做的目的是为了用户在使用房间时，对于建筑内部温度给人的感觉极为舒适内。通常来说，对于这种预热系统的时间控制，主要依据三个因素分析，

首先建筑物热特性，对于建筑的热特性进行分析，然后做出切实的分析；其次建筑物内部蓄热量，对于建筑内部的储热要有一定的认识，使建筑的储热稳定的体现出来，避免造成温度的过热或者温度的不足等现象发生；最后要对热源系统的基本工作情况进行实时的回报，保证整个热源系统的良好运作，并对出现的问题及时予以解决，保证整个系统正常工作，避免不必要的现象发生。

图2 区域性热源微机监测及控制系统的基本控制原理图

最后对于任何的起始控制器的工作情况都依赖于精确的预热时间估计。对于温度过高的估计会造成无谓的热量浪费，温度过低的估计会导致用户在初始的一段时间内到在开始阶段出现不舒适的现象。

对于整个系统区域性热源微机监测及控制系统的基本控制原理图见图2。

对于这种控制系统来说，其上一个等级为SCC监控计算机，这种计算机额的主要作用是对监测信号的整体收集和处理，此外对发出命令进行必要的管理控制，此后基于学模型计算处理之后，对每个部分进行自行的赋值确保每个部分都有自己的适时的值。在这个部分中，自适应控制器主要用来把固定的值与系统经过自己的分析得出的值进行比较，对于各种情况造成的偏差进行分析，由自适应控制器进行数字控制计算，然后经D/A转换器和多路开关分别控制各执行机构进行调节。

对于这种系统的特点是：灵活，可以根据适时的情况进行分析，然后给予机器一个赋值；安全可靠，这种机器在使用过程中安全可靠，出现错误的概率极低；易于实现，对于机器的实现主要依靠多个控制器的自行控制，对于整个系统能够实现整个系统的节能控制。

3 结论

智能建筑本世纪建筑发展的目标。对于现阶段能源日益短缺的现实，智能建筑的节能控制问题已经成为人们关注的热点之一。随着能源在传统建筑中的大量浪费，建筑行业对能源的有效利用要求越来越高。对于民用建筑来说，其中的基本采暖设施的能耗，对于整个建筑能耗来说占据一半以上，因此采暖系统的节能控制是建筑节能的主要途径之一。本文主要对智能建筑发展过程中的热源自适应节能控制进行研究，首先对现阶段智能建筑对于节能的意义，并对建筑热源智能化节能控制的可行性进行分析，提出了自适应控制策略.为建筑行业对能源的有效利用方面的发展，提供可行的方法。有力推进建筑智能化过程起到了抛砖引玉的作用。

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