浅谈高层建筑暖通空调控制系统设计分析

曹永斌(通渭正泰建筑安装工程有限责任公司，743399)

浅谈高层建筑暖通空调控制系统设计分析

曹永斌
(通渭正泰建筑安装工程有限责任公司，743399)

社会经济发展的速度在逐渐加快，人类生产活动的范围在不断扩大，建筑行业得到了空前的发展，使得其与有限的土地资源之间的矛盾日益加剧。在土地资源非常有限的情况下，要想建筑能够继续满足人们日益增长的需求，其就只能朝着高层化发展。进入新时代以来，高层建筑的数量与质量在不断升高，而暖通空调系统作为现代高层建筑中的重要组成部分，对其进行研究具有强烈的现实意义。本文首先分析了目前高层建筑暖通空调耗能的现状，并分析了高层建筑暖通空调控制系统的设计研究以及其节能措施的应用。

高层建筑；暖通空调；控制系统；设计

最新官方统计数字表明，我国能源对外的依存度高达百分之七十五，这说明我国虽然是一个能源大国，但同时也是一个能耗大国，我国目前的能源已经无法满足我国社会发展的需要。在这样的大环境之下，我国发改委适时提出了节能减排的发展口号，号召各行各业都要降低能耗排放，走可持续发展的道路。在我国各类能源消耗中，占据了很大一部分的就是建筑暖通空调的能源消耗，在这其中，高层建筑的暖通空调能耗成为建筑能耗的重要组成部分。[1]所以必须要加快对高层建筑暖通空调控制系统的设计进行研究，对建筑暖通空调的控制系统实现合理科学的设计，使暖通空调的能耗得到有效控制，最大程度的降低高层建筑的暖通空调所产生的能耗。

一、分析高层建筑暖通空调耗能的现状

首先，高层建筑暖通空调的能耗十分高。近年来，中央空调得到了很大的普及和应用，大部分的高层建筑中都安装了中央暖通空调，中央空调虽然具有一系列的优势，但是其功率十分巨大，使得高层建筑中的能耗特别高。

其次，高层建筑暖通空调的能耗具有明显的季节性规律。随着四季的交替，高层建筑暖通空调在四个季节中所产生的能耗也是不同的，春季与秋季能耗较小，而夏季与冬季耗能十分大，这在一定程度上加剧了城市的热岛效应。所以在设计暖通空调控制系统的时候，必须要结合四季变化的规律来进行，针对性的控制与限制暖通空调能耗。

最后，高层建筑的暖通空调的负荷运行的十分平稳。高层建筑一般都是面向写字楼、办公楼等大型应用场合，暖通空调在这一场合之中的开放时间基本固定在早上八点到晚上八点左右，在这一时间段内，高层建筑中的空调的运行负荷基本上不会出现大的变化，故而对于空调来说，其负荷是十分平稳的。[2]

二、分析高层建筑暖通空调控制系统的设计以及其节能措施

（一）高层建筑暖通空调控制系统的设计

对于高层建筑的暖通空调控制系统来说，传统的控制系统没有对设备在启动阶段与运行阶段中的能耗问题进行考虑，所以最近发展起来的暖通空调控制系统在启动暖通设备时都是使用变频器软来进行，通过这种方式来减少暖通空调的能耗。但是软启动只能在启动阶段内降低暖通空调的能耗，将其用在运行阶段中无法取得较好的效果。所以在运行阶段内，还是要通过控制系统的控制模式来实现运行，进而才能够有效降低暖通空调在运行阶段内的能耗。本文主要以基于PID参数整定实现的控制系统为例来对控制系统进行研究。

在以PID为基础所实现的节能控制系统中，其设计的思想主要是：对于一些长期处于轻载或空载的暖通设备，利用自寻优程序的在线搜索，适应的降低电动机的定子端电压，找到在相应负载下电动机上的最佳节能工作状态。确保异步电动机能够进行正常工作，在这个前提之下，电机在降压过程中的转速会出现一些变化。因此，实现电机节能控制的假定前提就是：在工作时异步电动机对转速没有很严格的要求，并且处于轻载或空载的时间相对较多，将电机的电流作为PID整定参数，进行闭环反馈控制，这样能够大大减少暖通空调设备所产生的能耗。

（二）高层建筑暖通空调的节能措施

在现阶段内，高层建筑普遍都是使用中央供暖空调，取暖效果好是中央供暖空调的最大优点，但是同时也伴随着功率大、能耗多的问题，所以对于高层建筑来说，必须要采取有效的节能技术措施来减少其暖通空调的能耗。[3]

1、使用变频设备降低暖通空调在启动阶段与运行阶段中的能耗

高层建筑暖通空调的功率十分巨大，在启动空调系统的时候需要很高的电流，因而导致其能源消耗过多。借助变频设备，能够降低高层建筑暖通空调的启动频率，进而也就使暖通空调在启动阶段中所造成的能耗降低了。并且使用变频设备还能够大大的改善暖通空调在运行期间的电流平稳度，两者互相作用，使得高层建筑暖通空调的能耗得到了有效的降低。

2、改善并优化高层建筑暖通空调控制系统中机组的运行模式

传统的中央暖通空调一般都是采取单纯启停控制的模式，这种运行模式不仅极度费电，同时还降低了暖通空调本身的工作性能。[4]因此，要想减少高层建筑暖通空调的能耗，就必须要改变过去的运行模式，不断改善和优化空调机组的运行模式，借助变频设备分组运行暖通设备，使工作中的空调冷水机组能够实现满负荷的运行。

除了上述两点，为了控制和降低高层建筑暖通空调的能耗，还需要广大业主的共同配合与努力，要从日常生活中做起，从小事做起，不断为建设节能社会努力。比如在夏季的时候，不设置过低的空调温度；在冬季的时候，不设置过高的空调温度，只有业主之间的共同努力与改进，才能真正实现降低暖通空调能耗的目的。

结语：

综上可知，高层建筑暖通空调能耗巨大已经成为了客观事实，因此要想解决这个问题，就必须要让社会各界对群众都参与到节能的过程中。[5]除了设计合理科学的暖通空调控制系统之外，还要不断改进空调机组的运行模式，采取各种节能措施来降低其能耗，落实我国节能减排的政策，推进我国走可持续发展道路的进程。

[1]李云胜,张亚萍,张传志. 医院高层建筑的暖通空调节能技术分析[J]. 资源节约与环保,2014,10:77.

[2]项迎靓,崔旭东,周超. 试析暖通空调水力平衡调节设计研究[J]. 门窗,2013, 08:218+222.

[3]郝晓龙,刘学智. 高层建筑暖通设计中常见问题及对策探析[J]. 才智, 2012, 36:21.

[4]赵奕,于世平,陈焰华,於仲义. 基于层次分析法的铁路客站暖通空调系统控制技术适用性综合评价[J]. 暖通空调,2011,09:87-90.

[5]李素映. 浅谈现代高层建筑空调系统设计整体构思[J]. 建设科技,2013,24: 94-95.

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