暖通空调系统优化控制与能量管理现状分析

■魏金涛 ■中建四局安装工程有限公司厦门分公司，福建 厦门 361000

随着社会的不断发展，人们生活水平的日益提高，空调的使用率也在不断提高。与此同时，因使用空调造成的能源浪费及环境污染问题也随之愈发严重。但目前很多人都没有对该现象充分重视，并着手进行研究及解决。对暖通空调系统进行优化控制和能量管理是一种有效的改善措施。很多专家已经投入到此领域的研究工作中，并取得一定的收效。本文分析了我国暖通空调优化控制与能量管理，还在此基础上提出了今后该领域的发展方向。

1 暖通空调的能量管理及优化控制的必要性

1.1 暖通空调的能量管理

能量管理在暖通空调节能工作中属于关键部分。其作用在于通过管理防止能量的泄露等问题的出现。通过对能量进行数据化测量并科学管理，可以了解到空调的资源消耗及其的细节情况和其各自所耗费的成本。工作人员可以据此进行数据分析，做出合理预测和并提出相应决策。若想使得暖通空调耗能最低，必须对其进行能量管理，确立优化控制、能量管理与系统调节三大模块，并对它们进行合理配置优化，最大可能的降低空调的耗能量。具体来说，就是在能量管理模块中当耗能量将要达到某点时，可操作开关来加以调整，尽量减少耗能量。其操作分为对开发控制优化、负载循环及夜间气洗几个步骤。

1.2 暖通空调优化控制的必要性分析

(1)目前暖通空调控制技术中的问题。首先，系统耗能量过大。现代社会，空调在越来越广泛的运用在了人们生活的方方面面。与此同时，因经常使用空调导致的耗能过大问题也在愈发突显出来。在较大规模建筑中，其耗能总量的一半都是中央空调耗能。原因在于:一是空调设计时考虑的是用户的最大需求，但系统运转时往往处于低耗能状态，根本不合理;其次，运行质量不佳。据有关调查显示，很多使用空调的建筑存在甲醛超标、湿度状态不正常等现象，使得室内环境不佳，影响着人们的工作及生活。

(2)导致空调控制技术问题的原因分析。首先，最大负荷算法及定工作点法是目前设计暖通空调时候主要采用的方法。但实际上，空调通常是在较低耗能情况下运行，导致能量浪费;同时，空调周围环境的影响因素是在不断变化的，采用定工作点的方式根本不足以适应环境并做出调整，也使能量浪费更加严重;其次，控制器存在不足。因在空调实际运转时，非线性现象及环境变化导致现在多数控制器都无法适时作出调整、胜任实际需求，导致能量浪费。

综上，必须采取措施对暖通空调控制技术进行优化。

2 暖通空调系统优化控制与能量管理现状

2.1 优化控制及能量管理现状

(1)对工作点的优化控制。我国最近几年才开始关注对工作点进行优化控制。某外国专家创设了一种方法，可根据有关数据及算法调整空调的控制点、优化系统;他后来又根据自适性理论对空调的“空气处理”加以优化控制研究。我国专家创设过一种算法，可在规定时间内让目标值(如耗能量)达到最小，以此来进行优化。另外，还有人模拟系统里面各设施状况时采用人工神经网络，以达成优化［1］。

现如今，人们对优化控制进行研究时，很多先进的算法和方法都会被采用，有时收效显著［2］。但总体看来，我国的专家更多的是用一些方法技术对空调系统的优化控制研究，而实际收效并不多。

(2)整定基础控制器。在回路控制领域，有人提出优化系统可运用ANN 模型;还有人认为，要降低耗能量用专门的算法对如何把控蓄冷量进行研究;另外一些人致力于研究如何把控温度变化量，等等。

因具体情况复杂，回路控制器的选择要考虑多方面因素。目前很多专家都对控制器进行研究并取得一定收获［3］。

(3)能量管理。当前，计算机技术已经被广泛的运用到各领域的研究与实践工作中。暖通空调的监控及其管理中运用计算机技术也逐渐成为了最主流的方式。因为，应用计算技术于系统控管中，可以有效降低耗能量、并减少劳动量，同时提高系统质量使社会经济效益提高［4］。

具体来说，应用计算机技术的研究有:对在监控中对中央管理器进行操作改变相应的参数;依据操作台指令对水泵等设施进行操作，并依据相关温度信息对设施进行控制，实现对变温来源与输送中的自动节能;根据变频技术并开发相应软件，以使节能目的实现;对温度进行计算，选择合适设备进行节能;有人依据通风标准，在理论研究基础上，对各通风方案优劣进行分析，提出以VAV 末端与AHU 优化进行分析，可以大大使得耗能量降低。

2.2 暖通空调优化控制技术发展趋势分析

(1)引入“嵌入式”及“智能控制”理念。与现在主要采用传统PID策略、8 位单片机、重在加强自动化能力的空调系统不同的是，今后的系统会融入“嵌入式”、和“智能控制”理念，让控制对象在多种条件下都可以进良好的学习、以使得每个过程的控制效果都达到最优［5］。

(2)灵活选择控制方式降低耗能。现今的空调系统对设施的各参数进行控制时，均会设定工作点，其缺点是应变性不佳，无法保证在每个情况下的控制效果达到最佳。于是，如何根据不同的情景选择使整个系统耗能量达到最低的控制方式，最大可能的进行节能，成为了人们所关注的问题。

(3)注重能量管理。目前对暖通空调系统的管理主要关注的信息监控领域，而对如何进行能量管理却少有研究。所以，今后的系统管理，人们会越来越多注重如何通过系统对用户利用能量状况进行监管。

(4)网络技术的普及。当前的空调系统的控制协议并不统一，信息交流存在一定的不便。但以后社会因网络技术的普及逐渐向信息化发展，要求空调各系统间信息要进行互通，且能量管理等部分也要加入特定的信息系统中，方便信息间的互通。

(5)控制系统的智能化发展。据笔者亲自对一些实施控制新技术的写字楼、餐厅等建筑进行的实地调研，了解到不管是哪种技术、仍经常有用户反馈效果不佳。在湿度、温度相同的情况下，会因不同用户产生不同的感受，使得有人感觉良好、有人感觉不佳等。于是，今后的控制方法和管理手段会更多考虑到每个用户的不同感受，将发生巨大改变。比如，可运用传感技术等方式，通过模拟人体状态并具体分析研究，设计出符合人体最佳感受的控制管理系统。

3 结论

综上，目前暖通空调的系统控制中存在很多局限，使得空调的能源浪费严重、且影响到周围良好的环境创建，不利于人民生活水平的提高和国家的经济建设发展。因此，必须采取措施对该状况加以改善。对暖通空调进行系统优化控制及能量管理是有效的改革方案。现今很多专家都在采取措施改善我国空调的优化控制和能量管理技术，并取得了一定的收效，但仍有待完善。本文在对当前现状进行分析的基础上预测了未来该领域的发展趋势。

［1］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，2013，12(6):238.

［2］马庆.办公建筑空调系统用能优化研究［D］.济南:山东大学，2012.

［3］杨珊珊.浅谈暖通空调优化控制技术分析［J］.科技资讯，2014，11(5):87 -88.

［4］练斯甄.冷水机组能效预测及节能优化运行研究［D］.广州:华南理工大学，2014.

［5］易泗滨.暖通空调变工况点优化控制及能量管理研究现状和发展方向探讨［J］.江西建材，2011，03(3):8 -9.