暖通空调工程设计技术的优化

2014-07-16钟永华

科技视界 2014年13期

钟永华

（广东美的暖通设备有限公司，广东佛山 528311）

1 暖通空调概述

1.1 暖通空调工作原理介绍

暖通空调的工作原理：制冷剂在制冷机组的蒸发器中同冷却过后的冷冻水进行热交换的气化反应。冷冻水在反应过程中温度急剧下降，发生气化反应后的制冷剂经真空压缩机的作用下形成高温、高压气体，气体流经制冷机组冷凝器，在冷却系统冷却塔的作用下发生液化，变成低温低压的液体。低温低压液体由水泵抽送至空气处机内的热交换器，然后容混风进行冷热交换形成冷风，冷风由各个送风管道输送到各个工作区域。

1.2 空气处理单元

暖通空调系统的空气处理单元中，新风同部分回风混合后形成混风，混风经热交换器的冷冻水热交换后形成冷风，冷风由通风管道输送到各个工作区域，满足工作区域人们需要的适宜温度；在严寒冬季时，混风吸收能量后，温度上升，满足工作区域的供暖要求；在炎热的夏季时，混风经空调系统设备的有关机理作用使得室内的温度和室外温度发生热传递，使得室内的温度满足人们的需求。在整个暖通空调系统的空气处理单元中，热交换器是担负混风和室内温度热交换的重任，使房间的温度升高或者降低，满足不同季节房间内对温度的需求。所以，热交换器是整个暖通空调空气处理单元的重要组成构件。一般情况下，热交换器都处于部分负荷的工作状态，同暖通空调工程设计工况出入比较大，暖通空调工程设计人员要深入地对热交换器的工作原理进行了解和掌握，进而设计出节能型的暖通空调工程系统。

2 加强暖通空调工程设计优化的重要性

第一，加强暖通空调工程优化设计，不但能满足人们工作和生活环境质量的需求，更能提高人们的生活质量和工作效率；第二，在整个建筑工程中，暖通空调工程能源消耗比较大，为了节约能源，并满足建筑工程功能性的良好发挥，需加强对暖通空调工程的设计进行优化；第三，目前，随着数字技术的发展，在暖通空调工程设计过程中应将变频技术、直接数字控制器以及能源控制管理系统有机融入到设计中，实现有效控制暖通空调工程系统的同时，又能较好地节约能源；第四，多数的暖通空调工程设计人员在设计时没有深入考虑可能引起冷负荷的一些因素，如季节性变化问题、房屋的朝向问题等，使得目前的暖通空调工程在运行过程中耗能较大，且起不到良好的供暖送冷效果，所以加强对暖通空调工程的优化设计研究，对避免暖通空调工程系统投入运行后耗能大的问题是很有帮助的；第五，一般情况下，对于暖通空调设备的选型问题，都是通过计算空调设备最大负荷量而确定的，在运行方式方面都是采用固定工作时间的方式。但实际情况是，暖通空调运行中不是满负荷运行的，再加之建筑房间外部温度影响及其它因素的影响，如果采用单一的固定工作时间运行方式，势必会造成设备使用率不够完全，能源浪费严重。所以，在暖通空调工程的设计阶段，应加强对空调系统运行时间方式进行优化设计，提高暖通空调设备的利用率，满足人们各种供暖送冷的同时，又能较好地节约能源。

3 暖通空调工程的优化设计方法

3.1 控制策略方面

通常情况下，暖通空调系统的空气处理机所用直接数字控制器是由PID控制的，所以为了确保空调系统能够稳定运行，需要对PID参数进行合理性设置。PID系数的高低对控制器的影响较大，通常是系数越高，控制器稳定性越强，可以较快地使室内温度达到预定值；系数越低，室内温度上升较慢。不过值得提出的是，并不是PID系数越高控制器的稳定性就越强。在工程实践中表明，如果PID系数设置过高会导致DDC控制器失稳。虽然在大多数的建筑中PID能够解决空调控制问题，但在某些特殊场所，单独依靠PID来实现对空调系统的控制是难以实现的，尤其是对空调系统负荷变化的影响速度方面是难以解决的。所以在进行空调工程的优化设计时应根据实际情况选择不同的控制策略，比如对于大型商场、办公楼等场所，可以在夏秋季节的清晨通过控制程序打开空气处理机，将室外的凉风输入到室内，对室内的空间温度进行换气预冷，可有效地节约室内通过空调系统进行预冷过程中耗费的电能，同时又能对室内空气进行更新，提高室内空气质量。

3.2 控制权方面

暖通空调系统控制权方面应以方便使用者为原则进行设置，比如在会议室，可以将调节空调通风系数的操作面板设置在会议室现场。但暖通空调系统DDC自身并不具备通风参数设置功能，必须要添加控制面板设定器来完成。这一过程需要联系有关专业的技术人员进行研究探讨，使设计趋向人性化，方便用户的操作使用。

3.3 DDC方面

基于DDC控制系统处理能力的不同，所以应根据各个处理场所的实际需求来选定DDC。例如，在热力站监控点和冷冻机房应考虑使用大型的DDC控制器，以便满足对各个系统的控制处理问题，可有效减少各个控制器间因通信问题造成的系统失控问题，使整个系统安全稳定地运行；对于通风机、空气处理机等需要控制系统较少的构件，可采用小型的DDC控制系统，经济性高，又能达到较好的数据通信和控制系统的效果。

3.4 控制网络方面

设计时应考虑空调控制网络拓扑结构的可扩展性及灵活性的基础上，使结构更加的简单易懂，方面检修人员检修和操作人员进行空调系统的操作。基于空调控制网路系统分级多、分支多的问题，使得空调网络管理变得极为复杂，并且管理过程中会因种种因素造成管理的可靠性降低。所以，在没有特定要求的情况下，在空调工程中应将现在目前比较先进的RS485总线控制网络技术应用其中，布线方式采用手拉手环网的方式。