浅谈暖通空调与自控专业在设计和运行中的配合

刘文青

(江苏省建筑设计研究院有限公司,江苏 南京 210019)

当前,对于智能建筑而言,有统计显示,暖通空调系统能耗占总楼宇总能耗可达60%,其自控系统的监控点一般会占到总监控点的50%以上。由此可知,暖通空调的自控系统对于智能建筑而言具有十分重要的地位。另一方面,目前我国的暖通空调自控系统,与照明、报警、电梯等智能化水平相比较差。虽然有些公共建筑安装了自控系统,但仍普遍存在着智能化水平低,往往只监不控,未能发挥系统的有效作用。究其原因是多方面,其中,暖通空调与自控专业配合不力是其中一个重要原因。本文从设计和运行两个方面对该问题进行探讨,提出存在的问题,分析其原因并给出解决策略。

1 系统设计

1.1 暖通空调自控系统架构

暖通空调自控系统的架构组成如图一所示,系统可以分为软件和硬件两个部分,在硬件和软件的具体组成部分后面标出了各自对应的专业,从图中可以看出,监测元件、执行机构以及应用软件部分都需要暖通专业的参与,而主机、接口、通用设备以及系统软件需要计算机和自控专业来完成。

图1 暖通空调自控系统架构图

1.2 暖通专业缺少相应自控知识

我国暖通空调专业的本科名称经历了从“供热通风空调工程”到“供热、供燃气、通风与空调工程”,再到“建筑环境与能源应用工程”,简称“建环”。在 “98体系”之前,暖通专业不开设与自动控制有关的内容的课程。在“98体系”中,增加了 “自动控制原理”,“建筑设备自动化”等课程。但在实际教学中,存在如下问题：各个高校的教学人员基本为自控专业出身的,学生学到的只是自控控制原理本身,与自身暖通专业缺乏深度的契合与贯通。暖通设计师参加工作在高校期间对自控专业学习的先天不足会暴露出来,这样会影响到从事专业设计对自控专业的把控。暖通专业对这一专业领域知识的相对匮乏使得两个专业之间不能顺畅沟通。

1.3 自控专业对暖通空调专业知识的缺失

因为自控专业人员而言,本科阶段不学习和“热工”、“流体”、“建筑环境”等热工基础课程,因此他们对暖通空调基础知识掌握不够,对暖通空调系统缺少系统、整体的概念。另一方面,近年来暖通空调系统一直在不断发展,比如从冷水机组到氟机,从水源热泵到地源热动,末端也经历了多种发展,比如从普通的风机盘管到座椅送风,再到现在的辐射空调等。 这些系统对于暖通专业人员都需要一定的时间来摸索、学习起来尚有一定难度,对自控专业来说,要想深刻理解并做好配合,其中的难度不小。这就从客观上导致暖通专业与自控专业沟通时带来了知识和能力上的不对等,从而带来障碍。

2 系统运行

暖通空调系统的运行包括系统调试和运行管理两个阶段。系统调试涉及机电安装单位、自控以及智能化施工单位和设备商,需要机组、阀、泵等设备生产厂家通力配合,最后由总承包监督各专业分包的调试内容。在这个过程中,如果工期问题造成前期工作的工期压缩,会带来暖通专业没有充分的时间来与自控专业沟通。此外,机电安装人员的经验也会对调试带来影响。有些施工单位的调试方案往往不够细致,可操作性不强,加上检测工具以及检测方法不恰当等问题,在系统调试阶段带来的调试质量会大受影响。

自控系统出了满足基本的使用功能,还有一个重要任务就是通过自控系统实现最优化控制,即达到该系统效率最高,节能效果最好。要达到这一点,需要有专业的、高水平的运行管理人员。目前我国的机电管理属于物业管理,管理人员水平参差不齐,往往在实际操作过程中达不到设计时的理想效果。另一方面,要对系统运行的数据记录,暖通人员到现场长时间的收集资料不太可行。有的工程配备了计算机方面的管理人员,但是因为该部分人员对暖通本身理解不足,也无法真正做到最优的管理和运行。目前,很多的项目没有形成数据监测、采集分析的完整流程,系统运行的数据也没有发挥其工程指导作用。

3 解决策略

3.1 暖通专业应从学校阶段加强自控专业的学习

各个暖通专业高校积极响应革新教学方式,采用多种现代化教学手段开展教学,在暖通学科教学中补充自控部分的内容。在师资上最好配备具有暖通系统自控经验的教师,必要时可以聘请行业导师进校兼课,这样给学生带来第一手的内容和资料。在教学中利用多媒体、网络等新技术手段开展教学活动,会达到更好的教学效果。

3.2 暖通专业的职责

对于空调设计师而言,要明确自己的专业职责。 首先,对自己专业学习应进一步加深,比如对空调系统设计时不应停留在“冬夏两季”的概念,应该用全年的运行思路来指导设计,这样对于自控系统才有可能在全年动态的前提下发挥最优的效果,从而达到最佳节能效果。其次,暖通专业应该在工作中补充相关自控方面的知识,虽然不要求全面掌握自控系统,但要对每一种自控系统、自控原理、监测部件种类的优劣等做到心中有数,这样才有可能在于自控专业沟通时取得良好效果。

3.3 自控专业的职责

自控专业设计人员要学习相应的空调系统基础知识,当暖通设计师给出各类系统、设备的逻辑关系时能做到认识清楚,这样才能根据暖通专业提出的控制方案和技术要求来完成控制程序的编写,以及设置控制信号等,并将其设计出一套完整的暖通空调自控系统。同时,自控专业设计人员要科学看待目前已有的模糊控制、自适应系统等先进技术,不能把其当做放之四海而皆准的控制方法。当此类理论应用于暖通系统时,有没有内在大量数据的支撑,如何确认这些参数的内在联系等,这些对于自控专业人员都是要深入思考的。

3.4 调整设计分工,加强专业沟通

在现有的设计分工中,往往将自控系统完全交给系统承包商,这样做的结果往往带来不确定性。其中原因在于承包商技术的优劣、技术水平的高低以及责任心等高低不齐,对自控系统本身设计、施工、运行都有影响,作为主体设计方的设计院反而不容易在整体上进行把控。因此,笔者建议主体的自控系统设计应该由设计院内部暖通设计师和自控专业设计师在设计院内部共同完成,包括自控系统设备的接线图、施工图以及调试等。

集中监控系统的功能与建筑暖通空调系统的整体运行管理要求是相关的。本专业人员参与集中监控系统的选择工作,有利于将本专业的运行要求融入集中监控系统中,为集中监控系统的安装、调试和运行打下一个良好的基础。

4 结论

暖通空调系统和自动控制系统结合实现建筑的使用功能,满足使用者的舒适性环境要求。作为暖通空调设计人员,应努力提升自己的专业水平,同时拓展自控领域相关知识,提高自身设计水平。对于自控专业而言,在服务暖通专业时,应更多地学习其系统知识,关注系统的同时关注系统的运行。双方应在设计以及运行阶段更多更好地沟通,只有这样,我国的暖通空调控制系统才能更为合理,技术才能更为提高,才能为我国的人居环境和节能减排做出更大的贡献。