對智能建筑暖通空調系統設計分析論文

時間：2025-09-30 18:35:59 建筑畢業論文

對智能建筑暖通空調系統設計分析論文

　　摘要：隨著現代控制技術和電子技術的發展，自動控制設備的造價不斷的下降，變流量系統可以使系統全年以定溫差、變流量的方式運行，盡量節約冷凍水泵的能耗，使得其得以越來越廣泛的應用。本文通過對暖通空調設計、智能建筑集成系統中的計算機控制系統以及智能建筑暖通空調系統能量管理與控制系統的優化進行分析。

對智能建筑暖通空調系統設計分析論文

　　關鍵詞：智能建筑，暖通空調，系統設計，分析

　　1.暖通空調設計

　　1.1暖通空調工作原理

　　暖通空調工作原理就是制冷劑在制冷機組的蒸發器中與冷凍水進行熱量的交換而汽化，從而使冷凍水的溫度降低，然后，被汽化的制冷劑在壓縮機作用下，變成高溫高壓氣體，流經制冷機組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻，又從氣體變成了低溫低壓的液體，同時被降溫的冷凍水經冷凍水水泵送到空氣處理單元的熱交換器中，與混風進行冷熱交換形成冷風源，通過送風管道送入被調房間。如此循環，在夏季，房間的熱量就被冷卻水所帶走，在流經冷卻塔時釋放到空氣中。本文主要研究控制暖通空調系統的空氣處理部分，主要涉及供水系統和空氣處理單元。

　　1.2暖通空調供水設計

　　常用的冷凍水(水為載冷劑)系統的冷凍水管道均為循環式系統，根據用戶的需求情況的不同，按水壓特性劃分，可分為閉式系統和開式系統兩種：按冷、熱水管道的設置方式劃分，可分為雙管制系統、三管制系統、四管制系統：按各末端設備的水流程劃分，可分為同程式和異程式系統：按水量劃分，可分為定水量和變水量系統。變流量系統中的原則足的供、回水溫度保持不變，建筑物負荷變化時，通過改變供、回水的流量來適應，該水系統輸送的水流量要與建筑物需求相適宜。

　　由于目前大多數冷水機組的水流量要求恒定，所以變流量系統實際上是供冷(水)量與需冷(水)量相對匹配的。即供冷(水)量只能隨冷水機組的運行臺數的不同產生變化。由于空調系統大部分時間都處于設計負荷的60％以下運行，且負荷隨著時問在不斷地變化，為了使冷水所載的冷量與經常變化的負荷相匹配，從而節約冷量輸送動力和冷源的運行費用，采用變冷水流量控制便成了理所當然的做法。

　　1.3暖通空凋空氣處理單元

　　在暖通空調空氣處理單元中，首先是新風與部分回風混合，形成混風，混風經過熱交換器與冷凍水進行熱交換形成送風，在冬天，混風吸收能量溫度提高，在夏天，混風溫度降低，送風在風機的作用下經過送風管道進入房間，與房間內的空氣進行熱量的傳遞，最終調節房問的溫度到達所需要的設定點。房間內的氣體在排風機的作用下被排出，形成回風。部分的回風排出室外，部分回風與新風混合重復上述過程。

　　混風和冷凍水的熱交換是在空氣處理單元的熱交換器中進行的，熱交換器是暖通空調系統空氣處理單元中的重要部分，熱交換器的工況處于部分負荷下時，并非與設計工況相同，而實際使用過程中，熱交換器絕大多數時間是在非設計工況。

　　2.智能建筑集成系統中的計算機控制系統

　　2.1主要設備

　　2.1.1蒸發式冷卻空調系統此系統的3階段供冷啟動順序為：熱轉輪啟動，蒸發冷卻器啟動，備用冷卻盤管啟動；其兩階段供熱啟動順序為：熱轉輪運行進行熱回收，利用熱水盤管加熱處理空氣。此空調系統主要任務是保證室內空氣的清新，提供室內的基本溫度保證。

　　2.1.2埋管式輻射墻板墻架上和空氣中的溫度傳感器提供水流閥門的控制信號。它是在室內基本溫度點基礎上，對溫度進行再調整的設備。

　　2.1.3屋頂通風裝置室外溫度、濕度、風力、降雨量，室內溫度、濕度，提供此開關控制信號。它是室內溫度、濕度調整的輔助設備，也是節約能源的重要手段。其動力是日光反射板上的太陽能電池。

　　2.1.4日光反射板陽光和溫度都是照明系統和溫度系統的信號源，光線反射板受控于這兩個系統。既能遮光，也能將室外光線反射到室內。

　　2.1.5照明系統由房間使用狀況檢測、日光、陽光反射、室內光照度等檢測信號，用開關、遙控器或計算機程序控制此系統。

　　2.1.6個人工作環境系統在個人工作環境系統中，溫度、濕度、房間使用狀況檢測、空氣流速、空氣品質等數據均為控制因素。每人工作環境系統的溫度、濕度的期望值，房間使用狀況檢測數據，由系統中的傳感器或由人工給定，由通訊系統傳送給上一級（網絡工作級）和系統工作站，由網絡工作級和系統工作站的計算機控制系統控制此個人工作環境系統的系統參數。

　　2.1.7控制系統和主配電盤它是控制、電源和通訊系統的神經網絡。

　　2.2控制系統控制系統分為兩大控制部分：

　　2.2.1溫度和空氣品質控制系統溫度和空氣品質控制系統的控制目標包括蒸發式冷卻空調系統、埋管式輻射墻板、個人工作環境系統、可開啟窗戶、屋頂通風裝置等。本系統的傳感器包括室內溫度、室內濕度、室外溫度、室外濕度、冷熱水流數據、房間使用狀況、空氣品質（CO2）數據、露點溫度，以及室外風力等。執行機構是熱轉輪、蒸發冷卻器、水流閥門、空氣處理器、加熱盤管、冷卻盤管、氣流混合調節器、水壓調節器、屋頂通風裝置等。

　　2.2.2照明控制系統照明控制系統的控制目標包括環境燈、周邊燈、工作燈、室內遮光設備、日光反射板等。燈光控制系統的傳感器包括室外日光檢測器（最大照度）、室內照度檢測器、房間使用狀況等。執行器是控制日光反射板的電機，控制天窗、可開啟窗戶、門遮陽設備的電機，數字式日光燈整流器，數字式相位燈光調節器，數字轉換器等。

　　2.3控制系統結構總控制工作站熱冷水系統熱水系統冷水系統空氣處理系統空氣處理單元-1（AHU1）、空氣處理單元-3（AHU3）、埋管式輻射墻板埋管式輻射墻板控制系統埋管式輻射墻板1-26（分組）、個人工作環境系統個人工作環境系統控制系統個人工作環境1-30（分組）、系統接口溫度/空氣品質控制系統與照明控制系統接口（兩個公司產品）。

　　控制系統的輸入、輸出量控制系統的輸入、輸出量的監測控制系統的硬件控制系統的硬件工作狀況監測安全監視和檢查系統門衛磁卡檢查系統系統設備打印機網絡設備

　　3.智能建筑暖通空調系統能量管理與控制系統的優化

　　智能建筑樓宇自控系統將建筑內所有設備集成一個系統，實現信息共享，進行綜合管理，其作用和效益是巨大的，要實現這些作用和效益，就必須實施優化，建筑智能化工程的最優化設計與常規設計相比，有以下特點:1)可以從系統的各種可能結構和參數中找到最佳匹配，使整體效能最佳，從而提高系統的效率，降低投資和運行費用;2)可以對系統及其過程進行定量化的狀態模擬，減少控制環節，提高可靠性與穩定性，發生故障概率降到最低可能限度，系統響應輸出最優化;為通過優化控制方案達到節能目的的是一種“主動節能”，它有別于墻體結構、門窗的形式和設置的改造的“被動節能”。智能建筑暖通空調系統能量管理與控制

　　項目優化原則技術措施

　　VAV系統與BA聯網優化VAV送風靜壓和新風量，節約能耗，改善室內空氣品質在溫度控制，新風量控制，送風壓力控制及受風量為苗裝置溫度控制基礎上，優化送風靜壓和新風量的設定。

　　VAV系統智能控制運用智能對系統進行全局控制，不需系統建模，解決控制回路帶來的諸多控制問題神經網絡控制，模糊控制，專家系統

　　空調水系統變流量控制冷熱煤水供回水溫度保持不變，根據冷熱負荷調節冷熱煤水的流量，提高系統的運行效率，避免無功損耗，達到充分節能根據冷熱煤水回水溫度參數，即時調節水泵工作特性曲線使冷熱煤水的回水溫度趨于恒定

　　蓄水池進水利用數據處理，網絡功能推進新的工程目標用電動閥門與水池內的液位裝置取代浮球閥，實現程序控制

　　蓄水池出水利用程序控制來管理，使池內水位降至某一定值時生活泵自動停止，防止消防水量時被動用，抬高生活泵吸水管所造成的死水區水質變壞，低水位時水泵工作失穩

　　變頻調速供水新技術實現傳統的工程目標，使節能效果向理論值靠近壓力傳感器安裝在本給水系統的最不利點，對水泵變壓變量供水

　　表1 系統優化措施表

　　4.結語

　　雖然智能單元能夠自動完成一些功能，但全部工作需要計算機集成控制系統來協調。所以，用工作站協調來自于不同生產廠家的子控制系統是必要的。確立智能建筑暖通空調系統能量管理與控制系統優化的基本出發點、優化原則及技術措施對于智能建筑節能實現具有重要的現實意義。

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