对建筑暖通空调设备管理维护的探究

徐文斌

【摘 要】研究表明，由于暖通空调系统的故障具有传递性，一个部件出现故障会影响其它部件的正常工作，会引起多个参数的变化，所以有时就很难判断到底故障的位置在哪里，也很难分清哪些是原因性数据，哪些是结果性数据，使故障诊断变得复杂。暖通空调的设备管理与运行对保证建筑的正常使用异常重要。

【关键词】暖通空调；故障检测；管理维护

一、引言

建筑与房地产行业的迅猛发展，使得建筑内设备数量、复杂性都显著增加，日常配件消耗、维修费用也明显上升。由于现代建筑的复杂性和多样性，也使中央空调系统的故障诊断和处理更加困难。因此，只有采用先进的设备管理技术，才能确保设备的正常运行，避免重大事故的发生。

二、暖通空调系统常见故障分析

（一）暖通空调系统的特征

暖通空调系统的子系统主要有：供暖系统、通风系统和空调系统。其中：（1）供暖系统主要包括热水采暖和蒸汽采暖。在建筑中热水采暖更为普及。热水采暖利用热水与二次热交换器循环换热来保持室内的温度。该系统的基本组成包括：锅炉、循环泵、二次热交换器、管道系统和室内末端。（2）通风是指在室内空间中送人新鲜空气，排除废旧空气的过程。通风的主要目的是为了保证室内空气品质，适当的通风也可以降低室内空间的气温。通风包含自然通风和机械（强制）通风两种形式。（3）空调系统是一种由多种部件组成，在人为控制下来调节建筑内部的空气，以达到需要条件的设备组合。其基本功能是将送入建筑的空气处理到一定状态，用以消除室内的余热和余湿，使得温度和湿度保持在人体可接受的范围内。

一个完整独立的空调系统基本可分为三大部分，分别是：冷热源及空气处理设备、空气和冷热水输配系统、室内末端装置。

通常，暖通空调系统，是由管道连接各种空调设备而组成的一个相互关联、相互影响的系统，如果系统中有一个部件出现故障，则会影响其它部件的工作，进而影响整个系统的特性。例如：在蒸汽压缩式制冷循环中，如果冷冻水泵出现故障，则单位时间通过蒸发器的水量减小，蒸发温度及蒸发压力降低，压缩机的压缩比升高，功耗增加，系统的COP值下降，严重时会损坏压缩机。这说明故障具有关联与传递的特征。

（二）暖通空调系统的故障特点

虽然暖通空调系统非常复杂，但也是由不同层次的子系统组成的。比如：冷却水系统、冷冻水系统、制冷剂系统、自动控制系统等。所以，发生的故障总是隶属于某一层次，在这一层次中，总有一个或几个特征参数的变化与之相对应。例如：在采用风冷冷凝器的蒸汽压缩式制冷循环中，如果冷凝器中的风机出现故障，它就隶属于冷凝系统，则会引起通过冷凝器盘管的风量及冷凝器的出风温度发生变化，风量和出风温度即是这一故障的特征参数（又称为原因参数）。利用故障的这一特性，我们可以提出诊断模型，并对原因参数和结果参数进行分类，从而实现对故障的正确诊断。这说明故障具有层次性与参数对应性的特征。

空调系统可能出现的故障很多，也很复杂，根据不同的特征，可将它们进行分类归纳。根据故障显现的程度，可分为显性故障和隐性故障。如：风机停转、导线脱落这种易察觉的故障属于显性故障；换热器结垢、制冷剂渗漏等不易察觉的故障属于隐性故障。根据故障对系统造成影响的程度，可分为软故障和硬故障。如：风机停机、电机烧毁等使设备完全失效的故障为硬故障；阀门关闭不严、仪表漂移设备性能下降等故障為软故障。根据故障发生的时间长短，可分为突发性故障和渐进性故障。另外，根据故障发生的部位，可分为机械性故障、空气处理过程或设备及空气分布部分的故障、配电和自动控制部分的故障等。

三、暖通空调设备故障检测与诊断的系统分析方法

（一）先确定各故障对应的相关参数

通风与空调工程是大型建筑物的重要工程，对其设备的检修也是日常管理维护的难点之一。当某一故障发生时，总有一些相关参数与之对应。相关参数可能很多，通过统计和必要的研究后，根据相关程度的高低筛选出有足够建立故障模型的参数组。掌握了这些相关参数之后，才能利用这些数据来建立故障数据库及相关的故障模型。

（二）应采集相关参数的运行数据，建立故障数据库

在空调系统运行时，各个参数都有其正常的波动范围，如果参数波动超出这一范围，就可能发生了某种故障。通过前述理论分析或实验研究，已经能够找出各故障对应的相关参数，再将这些相关参数的数据进行分析，建立其形成某种故障的数据模型。当这些参数波动超出其正常范围，则就对应某一种故障。单纯故障的模型比较容易建立，建立多种故障的模型则比较困难，但它也是以单纯故障模型为基础的。数据采集是建库的基础工作，是一项有相当难度的研究工作，一般都在实验室中进行，主要通过仿真方式获得。当然，也不排除从真系统中得到的宝贵数据，甚至从灾难性事故记录回放中取得的教训。数据采集系统将采集来的有关空调系统运行数据先与正常状态数据库进行比较，如果属于正常数据，则采集系统继续采集数据；如果数据不正常，则进行分类、分析、统计、存档，以便于故障诊断时调用。现场数据的实时采集以及实时数据、历史数据和数据库信息的存储，是监测系统和报表管理系统运行的基础性工作，是长远性工作，随着系统运行时间的增长，系统本身获得的经验也是逐步积累的。

（三）分层、分类地建立识别系统

建立了故障模型数据库后，就要将采集来的数据与故障模型数据库对应起来，并判断出与采集来的数据最为接近的模型，经分析软件判断出故障名称。这就涉及到模型识别的问题，也即数据分类方法，就是采用什么分类方法将采集来的数据归为模型数据库中的某一类。

常用的分类方法有：人工神经网络法、贝叶司法、理论选择法、统计模型法、模糊识别法等。不同的分类方法有不同的特点，所以在选择时要根据故障数据的不同特点选择合适的方法，以提高识别效率和准确度。

（四）对数据库进行训练和改进

编制具有学习功能的系统软件，利用专家知识对系统进行训练，使系统的性能逐步提高，最后达到预期效果。例如，实现设备预防性维护的重要环节之一就是要求系统本身能自动获取设备故障的征兆。开发应用软件时，从一开始就必须重视数据库的建立完善的故障数据库对系统的成功应用起着重要的作用。

四、体会与总结

暖通空调是人们所使用空调中最常用的一种，暖通空调以其独特的优势而独占市场。先进的设备管理技术是降低运行成本、节省能源和保障系统正常工作的关键。设备是智能建筑中配置的重要资源，因此，提高设备的可靠性对提高设备的效率、保证居住者利益、降低成本、提高经济效益都具有十分重要的意义。