時間：2023-03-17 18:07:09
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關鍵詞鍋爐房/計算機控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內監測與控制的主要目的應為：
·提高系統的安全性，保證系統能夠正常運行；
·全面監測并記錄各運行參數，降低運行人員工作量，提高管理水平；
·對燃燒過程和熱水循環過程進行有效的控制調節，提高鍋爐效率，節省運行能耗，并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐，可將被監測控制對象分為燃燒系統和水系統兩部分分別進行討論。整個計算機監測控制管理系統可按圖5-1形式由若干臺現場控制機（DCU）和一臺中央管理機構成。各DCU分別對燃燒系統、水系統進行監測控制，中央管理機則顯示并記錄這兩個系統的在線狀態參數，根據供熱狀態況確定鍋爐、循環泵的開啟臺數，設定供水溫度及循環流量，協調各臺DCU完成各監測控制管理功能。
5．1．1燃燒系統監測與控制
圖5-1鍋爐房計算機的監控系統
對于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過程的控制主要是根據對產熱量的要求控制鏈條速度及進煤擋板高度，根據爐膛內燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內的負壓度控制鼓風機、引風機的風量，從而既根據供暖的要求產生熱量，又獲得較高的燃燒效率。為此需要監測的參數有：
·排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來測量；再配之以相應的溫度變送器，即可產生4～20mA或0～10mA的電流信號，通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計算機。
·排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對0.1%～21%范圍內的高溫氣體的含氧量實現較精確的測量，其輸出通過變送器后亦可轉換為4～20mA或0～10mA電流信號。
·空氣預熱器出口熱風溫度：同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進出口、省煤器出口、空氣預熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測點可根據具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過相應的變送器變為4～20mA或0～10mA電流信號，接入DCU的AI通道。
·一次風、二次風風壓，空氣預熱器前后壓差：測量方法同上。
·擋煤板高度測量：通過專門的機械裝置將其轉換為電阻信號，再變成標準電流信號，送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產熱量：由水系統的DCU測出后通過通訊系統送來。
燃燒系統需要控制調節的裝置為：
·爐排速度：由可控硅調壓，改變直流電機轉速
·擋煤板高度：控制電機正反轉，通過機械裝置帶動擋板運動
·鼓風機風量：調鼓風機各風室風閥或通過變頻器調風機轉速
·引風機風量：調引風機風閥或通過變頻器高風機轉速
為了監測上述調節裝置是否正常動作，還應配置適當的手段測試上述調節裝置的實際狀態。爐排速度和擋煤板高度可通過適當的機械機構結合霍爾元件等位置探測傳感器來實現，風機風量的調節則可以通過風閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調節主要包括事故下的保護，啟停過程控制，正常的燃燒過程調節三部分。
·事故保護：這主要是由于某種原因造成循環水停止或循環量過小，以及鍋爐內水溫太高，出現汽化。此時最重要的是恢復水的循環，同時制止爐膛內的燃燒。這就需要停止給煤，停止爐排運行。停止鼓風機，引風機。DCU接收水溫超高的信號后，就應立即進入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運行，并響鈴報警，通知運行管理人員，必要時還可通過手動補入冷水排除熱水，進行鍋爐降溫。
啟?？刂疲簡狱c火一般都是人工手動進行，但對于間歇運行的鍋爐，封火暫停機和再次啟動的過程則可以由DCU控制自動進行。封火過程為逐漸停止爐排運動，停掉鼓風機，然后停止引風機。重新啟動的過程則是開啟引風機，慢慢開大鼓風機，隨爐溫升高慢慢加大爐排進行速度。
正常運行調節：正常運行時的調節主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設定值，同時達到高燃燒效率，低排煙溫度，并使爐膛內保持負壓。這時作為參照的測量參數有爐膛內的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風機則可以根據空氣預熱器進出口空氣的壓差判斷其相對的變化，此時可以調整控制量有爐排速度、煤層厚度（調整擋煤礦板高度）、鼓風機轉速、各風室風閥、引風機轉速或風閥。上述各調節手段與各可參照的測量參數都不是單一的對應關系，因此很難用如PID算法之類的簡單控制調節算法。目前，控制調節效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規則控制"法，都是根據大量的人工調節運行經驗而總結出的調節運行方法。
當燃燒充分時，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調節，煤層厚度與煤種有很大關系，爐膛內燃燒狀況可以通過爐膛內溫度分布及煤層風阻來確定。燃燒充分時爐膛內中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。鼓風機則應根據進煤量的增減而增減送風量，同時通過觀測排煙的含氧量最終確定風量是否適宜。引風機則可根據爐膛內負壓狀態決定運行狀態，維持爐內微負壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會使煙氣和火焰外溢。根據如上分析，可采用如下調節規則：
每h一次，根據爐膛內溫度分布調整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點后移，則將爐排速度降低5%，同時將擋煤板提高5%，當最高溫度點前移時，則將爐排速度提高5%，同時將擋煤板降低5%。
每2h一次：若出水溫度高于設定值2℃以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設定值2℃以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時，還要相應地將鼓風機轉速開大或減小。當采用風閥調整鼓風量時，則調閥，觀察空氣預熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當減少鼓風同風量（降低轉速或關小風閥），若低于高定值，則增加鼓風機風量。
每15min一次：若爐膛負壓值偏小（或變為正壓），加大引風機轉速或開大風閥，若負壓值偏大，則降低引風機風量。
以上調節規則中，所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置，需通過具體運行實測分析后，給出"合理"，"最高溫度前移"，"最高溫度后移"的判據，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設定值，含氧量出現偏差時對鼓風機風量的修正等參數也需要在鍋爐試運行后，根據實際情況摸索，逐步確定。當然這幾個修正量參數也可以在運行過程中通過所謂"自學習"的方法得到，在這里不做過多的討論。
5．1．2鍋爐房水系統的監測控制
鍋爐房水系統的計算機監測控制系統的主要任務是保證系統的安全性；對運行參數進行計量和統計；根據要求調整運行工況。
·安全性保證：保證主循環泵的正常運行和補水泵的及時補水，使鍋爐中循環水不會中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運行的最主要的保證。
·計量和統計：測定供回水溫度和循環水量，以得到實際的供熱量；測定補水流量，以得到累計補水量。供熱量及補水量是考查鍋爐房運行效果的主要參數。
·運行工況調整：根據要求改變循環水泵運行臺數或改變循環水泵轉速，調整循環流量，以適應供暖負荷的變化，節省運行電費。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環水泵構成的鍋爐房水系統示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量，最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計，一般可采用渦街式流量計。渦街式流量計投資較高，可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調節閥后面安裝壓力傳感器，根據測出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動調節閥來調整流量，可以使在2臺鍋爐都運行時，流量分配基本一致，而當低負荷工況下1臺鍋爐停止或封火，循環水泵運行臺數也減少時，自動調節流量分配，使運行的鍋爐通過總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過總流量的5%～10%，僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統原理及其測控點
溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構成對熱量的計量。用戶側供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經常對其作統計分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時發現鍋爐可能出現的問題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網系統的變化及供熱系統的變化，從而為科學地管理供暖系統的運行提供依據。
泵1～4為主循環泵。壓力傳感器p1，p2則觀測網路的供回水壓力。安裝4臺泵時的一般視負荷變化情況同時運行2臺或3臺水泵，留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環水泵時，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺泵的啟停，同時還應通過測量主接觸器的輔助觸點狀態測出每臺泵的開停狀態。這樣，當發現某臺泵由于故障而突然停止運行時，DCU即可立即啟動備用泵，避免出現因循環泵故障而使鍋爐中循環水停止流動的事故。流量傳感器F1也是觀察循環水是否正常的重要手段。當外網由于某種原因關閉，盡管循環水泵運行，但流量可以為零或非常小，此時也應立即報警，通過計算機使鍋爐自動停止，同時由運行值班人員立即手動開啟鍋爐的旁通閥V4，恢復鍋爐內的水循環。
泵5，6與壓力測量裝置p2，流量測量裝置F2及旁通閥V3構成補水定壓系統，當p2壓力降低時，開啟一臺補水泵向系統中補水，待p2升至設定的壓力值時，停止補水。為防止管網系統中壓力波動太大，當未設膨脹水箱時，還可設置旁通閥V3來維持壓力的穩定。長期使一臺補水泵運行，通過調整閥門V3來維持壓力p2不變。補水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測出每臺泵的實際啟停狀態，當發現運行的泵突然停止或需要啟動的泵不能啟動時，立即啟動另一臺泵，防止系統因缺水而放空。流量計F2用來計算累計的補水量，它可以是渦街流量計，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號輸出的水表。
5．1．3鍋爐房的中央管理機
如圖5-1所示，可采用一臺中央管理計算機與各臺DCU連接，協調整個鍋爐房及熱網的運行調節與管理。中央機主要工作任務為：
·通過圖形方式顯示燃燒系統、水系統及外網系統的運行參數，記錄和顯示這些參數的長期變化過程，統計分析耗熱量、補水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據外溫變化情況，預測負荷的變化，從而確定供熱參數，即循環水量及泵的開啟臺數、供水溫度、鍋爐運行臺數。將這些決定通知相應的DCU產生相應原操作或修改相應的設定值。負荷的預測可以根據測出的以往24h的平均外溫w來確定：
(5-1)
式中為Q0設計負荷，t0為設計狀態下的室外溫度，Q為預測出的負荷?？紤]到建筑物和管網系統的熱慣性，采用時間序列的方法來預測實際需要的負荷，可能要更準確些。
式（5-1）中的負荷盡管每h計算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時刻溫度之差，一般不會超過5℃，因此ΔQ的變化總是小于Q的1%，所以不會引起系統的頻繁調節。
根據預測的負荷可以確定鍋爐的開啟臺數Nb：Nb≥Q/q0，其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環水泵的開啟臺數。
要求的總循環量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin為不產生垂直失調時要求的最小系統流量，Δt為設定的供回水溫差。由于多臺泵并聯時，總流量并非與開啟臺數成正比，因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數成正比，因此可預先在計算機中預置一個開啟臺數與流量的關系對應表，由此可求出要求的運行臺數。
·分析判斷系統出現的故障并報警。鍋爐及鍋爐房可能出現的故障及由計算機進行判斷的方法為：
--水冷壁管或對流管爆管事故此時補水量迅速增加，爐膛內溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內壓力迅速由負壓變為正壓。
--水側升溫汽化事故此時鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達到或超過出口壓力對應的飽和溫度。
--鍋爐內壓力超壓事故測出水側壓力突然升高，超過允許的工作壓力；
--管網漏水嚴重測了水側壓力降低，補水量增大；
--鍋爐內水系統循環不良測出總循環水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞測出總循環水量GF1減少，當閥門V1、V2全開時壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說明壓力傳感器p2的測點至循環水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運動速度與設定值有較大差別；
--引風機、鼓風機、水泵故障相應的主接觸器跳閘，或所測出的空氣壓差或水循環流量與風機、水泵的設計狀況有較大出入。
利用計算機根據上述規則及實測運行參數不斷進行分析判斷，即可及時發現上述事故或故障，并立即采取報警和停爐等相應的措施，從而防止事故的進一步擴大或故障轉化為事故，提高運行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水換熱站的監測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區供熱的系統來說，換熱站的作用就同上一節的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應的測控制元件。水側與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據p2的壓力值補水和定壓；啟停泵1～4來調整循環水量；由t2，t3及流量測量裝置F1來確定實際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計量。
圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制
蒸汽計量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實現，F3可以選取用渦街流量計測量，它測出的為體積流量，通過t1和p3由水蒸氣性質表可查出相應狀態下水蒸氣的比體積ρ，從而由體積流量換算出質量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調節閥移至測量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽，經調節閥等焓減壓后，也可成為過熱蒸汽。
實際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無水信號后，停止凝水排水泵，當L2再次輸出有水信號時，計算機開始計時，直到L1發出有水信號時，計時停止，同時啟動凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準確標定出，從而即可通過DCU對這兩個水位計的輸出信號得到一段時間內的蒸汽平均質量流量，代替流量計F3，并獲得更精確的測量。當然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機械式液位傳感器誤差較大，而應采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側調節閥V1控制。此時V1實際上是控制進入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調節特性，可以根據要求的加熱量或出口水溫確定進入加熱器的蒸汽壓力的設定值。調整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達到這一設定值。與直接根據出口水溫調整閥門的方式相比，這種串級調節的方式可獲得更好的調節效果。
供水溫度t3的設定值，循環泵的開啟臺數或要求的循環水量的確定，可以同上一節一樣，根據前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環水量。供水溫度的設定值t3,set可由調整后測出的循環水量G、要求的熱量Q及實測回水溫度t2確定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
隨著供水溫度t3的改變，t2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時相應地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設定值一致。
對于一次網為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進行，如圖5-4。取消二次供水側的流量計F1，僅測量高溫熱水側的流量F3，再通過即可和到二次側的循環水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計裝在高溫側可降低成本。測量高溫水側供回水壓力p3、p4可了解高溫側水網的壓力分布狀況，以指導高溫側水網的調節。
圖5-4水-水換熱站的測量與控制
調整電動閥門V1改變高溫水進入換熱器的流量，即可改變換熱量?？梢园凑涨笆龇椒ù_定二次側供水溫設定值，由V1按此設定值進行調節。在實際工程中，高溫水網側的主要問題是水力失調，由于各支路通過干管彼此相連，一個熱力站的調整往往會導致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側管網總的循環水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時各換熱站都將高溫側水閥V1開大，試圖增大流量，結果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠的換熱站流量反而減少，造成系統嚴重的區域失調。解決這種問題的方法就是采用全網的集中控制，由管理整個高溫水網的中央控制管理計算機統一指定各熱力站調節閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網送來的關于調整閥門V1的命令，并按此命令進行相應的調整。高溫水側面管網的集中控制調節。將在一下節中詳細介紹。
5．3小區熱網的監測與調節
小區熱網指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網的監測調節。小區熱網的主要問題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內過熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計算機系統的中心任務就是掌握小區各建筑物的實際供暖狀況，并幫助維護人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測，但實際系統中尤其是對住宅來說，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現實的方法就是測量回水溫度，根據各支路回水溫度的差別，就可以估計出各支路所負責建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑，可選在設備夾層中幾個主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統的流量分配進行調整，在各支路上都安裝由計算機進行自動調節的電動調節閥成本會很高，同時一旦各支路流量調節均勻，在無局部的特殊變化時，系統應保持冷熱均勻的狀態，不需要經常調整。因此可以在各支路上安裝手動調節閥，通過計算機監測和指導與人工手動調節相配合的方法實現小區供暖系統的調節和管理。為便于人工手動調節，希望各支路的調節閥有較準確的開度指示。目前國內推廣建研院空調所等幾個單位研究開發流量調配閥，有準確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計算機指導下的人工調節。
根據上述討論，計算機系統要測出各支路的回水溫度，并將其統一送到供暖小區的中央管理計算機中進行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式：
集中十余個回水溫度測點設置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設的局部網或通過調制解調器經過電話線與小區的中央管理聯接。當這十幾個溫度相互距離較遠時，溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設有時就有較大困難，溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯至一臺DCU的測溫點相距不太遠時適用。
采用內部裝有單片機的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網通訊或通過調制解調器搭用電話線連至中央管理計算機。這樣，可以在距測點最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調制解調器的溫度變送器，通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設備每套價格可在1000～1500元人民幣之間。如果每1000～3000m2建筑安裝一個回水溫度測點，則平均每m2供暖建筑投資在0.50～1元間。
小區的中央管理計算機采集到各點的回水溫度后，可在屏幕上通過圖形方式顯示，使運行管理人員對當時的供熱狀況一目了然。還可根據各支路間回水溫度的差別計算各支路閥門需要的調整量。對于一般的帶有閥位指示的調節閥，這種分析只能采用某種基于經驗的規則判斷法，下面為其一例：
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網平均回水溫度。
若max-min<3℃，不需要再做調節。
若max->2℃，將溫度最高的10%支路閥門都關小，與相比溫度每高1℃關小3%5～%；
若max-<-2℃，將溫度最低的10%支路閥門都開大，與相比溫度每高1℃開大3%～5%；
根據上面的分析結果，計算機顯示并打印出需要調節的支路及其調節量。運行管理人員根據計算機的輸出結果到現場進行手動調節。在供暖初期每3天左右進行一次這種調節。一般經過6～8次即可使一個小區基本實現均勻供熱。
采用流量調配閥時可以使調節效率更高，效果更好。此時需要將現場各流量調配閥的實際開度、流量調配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區管網的連接關系圖輸入中央管理計算機，有專門的算法可以根據調整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準確地給出各流量調本閥需要調整的開度[4]，每次調整后，調整人員需將實際上各調節閥的調整程度輸入計算機。計算機進而計算了下一次需要的調整量，像這樣一次高速可間隔2～5d。模擬分析與實驗結果表明，一般只要進行3～4次調節，即可使各支路的回水溫度調整到相互間差值都在3℃以內，實現較好的均勻供熱[8]。
目前，許多供熱公司和有關管理部門開始提出裝設熱量計，以按照實際供熱量收供暖費，各種采用單片計算機的熱量計相應出臺。這種熱量計多是由一臺轉子式流量計和兩臺溫度傳感器配一臺單片計算機構成。轉子式流量計每流過一個單元流量即發出一個脈沖，由單片機測出此脈沖，得到流量，再乘以當時測出的供回水溫差，即可行到相應的熱量，由單片要對此熱量值進行累計和其它統計分析就成為熱量計。目前的單片機稍加擴充就可以具有通訊功能，通過調制解調器將它與電話線連接，就能實現熱量計與小區供暖的中央管理機通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時在中央管理機中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時送到中央管理計算機中，從而可以對網的不平衡發問進行分析，給出熱網的調節方案。這樣，將熱量計、通訊網與小區中央管理計算機三者結合，就可以全面實施小區熱網的熱量計量、統計與管理、運行調節分析三部分功能，較好地解決小區熱網的運行、管理與調節。
5．4熱電聯產的集中供熱網的計算機監控管理
熱電聯產的集中供熱網可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網，熱力站至各用戶建筑的二次網。后者的控制調節已在前幾節討論，本節討論熱源至各熱力站間的一次網的監控管理。
一次網有蒸汽網和熱水網兩種形式，對于蒸汽網，各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站，一次網的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準確計量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網的監測控制調節。
若忽略熱網本身的慣性，則系統各時刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網循環水量之和又總是等于熱源循環泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網的熱量都不是完全由各熱力站的調節決定，而是由熱電廠本身的調節來決定，取決于進入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調節輸出熱量時很難準確了解各熱力站對熱量的需求，同時還要兼顧發電的要求，不能完全根據各熱力站需要的熱量調整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實際需求的熱量之和一致，這樣，就導致控制調節上的一些矛盾。
為簡單起見，假設熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，如圖5-5，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側調節紛紛關小。以減小流量。由此使總流量相應減少，導致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調節閥的關小并不能使總熱量減少，而只是根據網的特性及各熱力站調節特性的不同，有的熱力產流量減少的多，使得供熱量有所減少；有的熱力站流量減少的幅度小，則供熱量反而電動閥加。同樣，如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時，各熱力站的調節閥紛紛開大，使流量增加，由此導致供回水溫差減小。熱力站1，2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度，供熱量的需求得以滿足，但由于流量增大，泵的壓力降低，干管壓降又減小，導致3，4的資用壓頭大幅度下降，閥門開大后，流量也增加不多，甚至還要下降，這樣，供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側閥門的調節實際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調節，而不是對熱量的調節，如果各熱力站都是這樣獨立地根據自己小區的供熱需求進行調節，而熱電廠又不做相應的配合，則整個熱網不可能調整控制好。實際上熱電廠也會進行一些相應的調節，例如發現t供升高時會減少蒸汽量，t供降低時會增加蒸汽量，但Q0總是不可能時刻與各熱力站總的需求量一致，上述矛盾是永遠存在的。
圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡
因此，就不宜對各個熱力站按照第5.1、5.2節中的討論的，根據外溫獨立調節。既然各熱力站一次側閥門的調節只解決熱量的分配比例，那么對它們的調節亦應該根據對熱量的分配比例來調節。一種方式是如果認為供熱量應與供熱面積成正比，則測出每個熱力站的瞬時供熱量，根據各熱力站的供熱面積，計算每個熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關小調節閥，對q偏小的則開大調節閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認為各散熱器內的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側供回水平均溫度調整成一致目標，統一確定熱力站二次側供回水平均溫度的設定值，根據此設定值與實測供回水平均溫度確定開大或關小一次側調節閥。按照這一思路，對各熱力站的調節以達到熱量的平均分配為目的，以實現均勻供熱。熱電廠再根據外溫變化，統一對總的供熱量進行調整，以保證供熱效果并且不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物效果并不浪費熱量。由于整個熱網所供應的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統調整均勻，對各熱和站調節閥的調整很少，熱源的總的供熱以數隨外溫改變，各熱力站的調節閥則不需要隨外溫而變化，只當小區二次系統發生一些變化時才需要進行相應的調節。
要實現這種調節方式，就必須對全網各熱力站的調節閥實行集中統一的控制調節。可以在每個熱力站設一臺DCU現場控制機，測量一、二次側的水溫、壓力、流量及二次側循環泵狀態，并可控制一次側電動調節閥。通過通訊網將各熱力站連至中央管理計算機。由于熱力站分布范圍很大，通訊距離較過遠，這時的通訊可通過調制解調器搭用電話線，也可以隨著供熱干管同時埋設通訊電纜，使用雙絞線按照電流環方式通訊。中央管理機不斷采集各熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發送來的實測溫度、壓力、流量，定期計算熱力站發送來的實測溫度的設定值與和各熱力站實測值的比較，直接命令各熱力站DCU開大/關小電動調節閥。各熱力站二次側回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程，因此應采有0.5～1h以上的時間步長進行調節，以防止振蕩。
除對熱網工況進行高速外，計算機控制系統還應為保證系統的安全運行做出貢獻。當熱力站采用直連的方式，不使用熱交換器時，最常見的事故就是管道內超壓導致散熱器脹裂，DCU可直接監視用戶的供回水管壓力，發現超壓立即關閉供水閥，起到保護作用。無論直連還是間連網，另一類嚴重的事故就是一次網漏水。嚴重的管道漏水如不能及時發現并切斷和修復，將嚴重影響供熱系統和熱電廠的運行。根據各熱力站DCU監測的一次網供回水壓力分布，還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置，這對提高熱網的安全運行有十分重要的意義，這類系統壓力分析與事故判斷的工作應屬于中央管理機的工作內容。
5．5參考文獻
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21世紀，全世界政治家和學者討論得最多的熱點話題之一便是地球溫暖化與氣候變遷。近一萬年中，地球大氣平均溫度僅升高不到2℃，但最近的兩百年中，全球的平均溫度卻上升了1.6℃。照此速度發展下去，到2030年或2050年全球平均氣溫將升高1.5至4.5℃，是過去的5至10倍。據統計，建筑能耗占各類總能耗的30以上，因此，在減少溫室氣體排放和節約自然資源，減緩全球變暖方面，建筑節能職責重大。
2004年末，我國各地區城市實有住宅建筑面積共96.2億m2，2004年全國城鎮又新建住宅竣工面積5.7億m2，此外，全國農村還新建住宅面積6.8億m2，規模十分巨大。而建設部部長指出，我國建筑能耗是相同氣候條件發達國家的2至3倍，在全面建設小康社會的進程中，建設系統資源節約的任務十分艱巨。因此，節能便成為我國實現與自然和諧發展、進而實現可持續發展戰略的重要組成部分。由于以暖通空調為主的建筑能耗在總能耗中占有舉足輕重的作用，因此建筑節能就具有保護地球環境更深層次的意義。據估算，我國一棟20000m2的使用熱泵空調的辦公樓，其溫室氣體排放量達700t/a，而日本僅為390t/a，我國的建筑用能水平不高（例如上海的人均用電量僅為發達國家的幾分之一），室內環境的標準也不高（例如辦公樓內照明標準僅100-200xl，而日本則在500xl以上），在這樣的前提下，溫室氣體的排放量卻幾乎是日本的一倍。則只能說明我國的能源轉換效率低下，建筑節能技術落后，這些都急需改進。
2、CFC對環境的影響
所謂CFC（chloroflurocarbons），即氯氟烴類物質，也就是人們常提及的氟里昂。由于其化學性能的穩定，近百年來被廣泛的應用于空調、制冷行業的保溫與傳熱。當隨著人們知識的日益豐富，人們也逐漸開始意識到CFC的大量使用與排放，對自然造成力極大的傷害。1974年，美國加州大學的Molina和Rouland教授首先提出，CFC的排放會造成臭氧層的破壞（所謂臭氧層是指在大氣平流層距地20km處，地球上80的臭氧集中于此，形成一低濃度的臭氧層，它吸收了太陽光中99的高強度紫外線，使地球成為適宜人類生存的空間），而此前后的一系列研究也表明了上述觀點：1969年，美國宇航局首次發現大氣臭氧呈下降趨勢；1985年，英國南極考察隊發現南極上空臭氧空洞面積幾乎相當于美國國土總面積，臭氧濃度約下降40；1987年北極聯合考察隊也發現CFC濃度高于預計50倍，并發現臭氧空洞；同時，我國的研究表明，華南和東北臭氧濃度下降約3，西北出現臭氧空洞。這一切都給人類敲響了警鐘。
研究同時表明，臭氧濃度每下降1，紫外線強度將增加2.紫外線強度的增加，直接影響人體健康：使人體免疫力下降，體內蛋白質及DNA受破壞，是皮膚癌及白內障增加。同時它還影響海洋生物、植物的生長生存：紫外線的過量照射引起海洋生物死亡將破壞自然界的食物鏈。此外，CFC在生產使用過程中造成的能量消耗及CO2引起溫室效應，紫外線的增加還會加劇高分子化合物的產生。
3、觀點與對策
當前世界面臨的巨大環境挑戰亟待解決，暖通空調制冷行業也不例外。在溫室氣體排放方面，為了拯救人類的家園，1997年12月，聯合國氣候變化框架公約締約方第3次大會通過艱苦的談判，終于在日本京都通過了《京都議定書》。議定書規定了各締約方到2010年所承擔的包括CO2在內的6種溫室氣體的減排量。盡管中國作為發展中國家沒有減排義務，但作為占地球村居民總數1/5的大國，保護人類家園是我們義不容辭的義務，它同樣關系到我們將留給子孫后代一片怎樣的天空。作為暖通空調行業，我們當前應做的就是制定適合于我國國情的建筑節能標準，提高能源利用效率。我國政府也正是這樣做的，2001年，我國出臺了自己的建筑節能標準，各省建筑節能標準也陸續出臺。
在CFC問題上，國際上有識之士也做出了不懈的努力。1985年9月，維也納會議首次就CFC問題發表了維也納公約；1987年9月，聯合國外長會議達成了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾協定》，1989年9月，發表了保護臭氧層的赫爾辛基宣言，并提出發展中國家問題；1991年6月，中國首次參加了內羅畢會議，修正了蒙特利爾協定；1992年12月，在哥本哈根會議上，HCFC列入了受控范圍。從目前情況來看，在發達國家，1995年底發達國家CFC已被禁用，發展中國家也將在2005禁用。就近期來說，暖通空調行業主要以CFC的回收和再利用為主，在其基礎上盡量減少CFC的排放；就長遠而言，則應積極尋找替代工質。
3、結論
自改革開放以來，我國的經濟持續高速發展，人民生活水平日益提高。但與此同時也應看到，與成兩位數增長的經濟相伴隨的是對環境的毀滅性破壞。溫室效應、臭氧空洞、工業污染、水污染及以土地荒漠化都是與市場的慷慨贈與相伴而來的一些主要危害。每年，我國大城市由環境污染而造成的患病人數大幅增加?！笆晃濉逼陂g，我國經濟仍將保持高速增長，有專家認為，如果不采取有力措施，2010年主要污染物排放總量將比2005年增加10～20，因此，在各行各業中，環境保護，與自然界協調發展已顯示出越來越重要的地位。對于暖通空調制冷行業，必須樹立起一種跨時空的全新道德觀以約束我們的行動，在考慮到我們需求的同時，決不能對子孫后代滿足他們需要的可能性構成危害。從一定意義上說，協調發展就是可持續發展。從目前來說，應當本著事實就是的態度，努力解決好建筑能耗及CFC方面的問題，為自己和子孫后代留下一片藍天。
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1提升建筑運行管理水平的重要性自
GB50378—2006《綠色建筑評價標準》頒布以來，國內綠色建筑發展邁上了一個嶄新的臺階。但是標準是否得到有效合理的實施，依據標準獲得綠色建筑標識的項目是否“真綠”，結果卻不盡如人意。標準有效實施的關鍵在于查看綠色建筑技術、設計、施工是否同步，綠色建筑理念是否在運營階段得到落實。聯合國環境規劃署(UNEP)指出一棟建筑的能源分別消耗在建材生產、運輸、施工、日常運行、維修保養、拆除及廢棄物處理，其中建筑運行階段能源占整個建筑全生命時限消耗的80%~90%以上。屈宏樂指出良好的節能設計、精細的節能施工固然重要。但運行階段管理不到位，就會產生“節能建筑不節能”的現象。因此，從建筑全生命周期角度出發，提升綠色建筑在運行階段的節能水平，切實展現規劃設計建造階段所提倡的綠色理念，才能充分發揮綠色技術應有的特點，并確保建筑的可持續發展。
2國內外綠色建筑重視運行管理的成功案例
國外綠色建筑重視運行管理策略，從而實現節約資源、減少運行能耗。日本東京一處房屋安裝了可感知室外氣候變化的感應器，可智能調節室內門窗啟閉和空調開關情況，為居住者提供人性化使用空間和舒適的室內環境；美國德克薩斯州倡導以節能運行為導向的建筑用能模式，采用智能技術參與建筑運行時期的能耗管理，建筑內用能設備根據室內環境狀況自動調節運作模式，不僅節約能耗20%，同時也體現了以人為本的綠色理念。隨著各種新型低碳建筑技術涌現，我國建筑運行整體管理技術和水平也呈現出更新和進步的態勢。在上海市建筑科學研究院的帶領下，某辦公樓研究探索出了一套綠色建筑運行管理策略：室內采用自然采光輔以人工照明；夏季夜間自然通風運行；過渡季節自然通風運行等，既充分享受到自然環境帶來的舒適優質的室內環境，又實現了零能耗方式所帶來的節能減排效果。
二加強綠色建筑運行實效的核心
開展綠色建筑運行檢測“綠色”運行體現出了綠色理念貫穿于抽象的規劃設計階段、具體的建造實施階段以及實際的運營管理階段。如何鑒定建筑的綠色運行效果，判斷建筑的實際節能減排效果，這些判定結果若僅依靠文字表述作出的定性解釋無法完全說明問題，需要真實數據作為量化指標配合方能進行精確評估?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標準”———現場實測的檢驗數據才能給出綠色建筑是否處于真正“綠色”運行的最科學公正的評價。
1《綠色建筑檢測技術標準》保障綠色建筑檢測順利進行
中國綠建委為規范和指導綠色建筑檢測活動，出臺了CSUS/GBC05—2014《綠色建筑檢測技術標準》(下稱“標準”)。該標準作為我國第一本具有針對性的關于綠色建筑評價體系支撐的檢測標準，填補了相關標準的空缺，將規范整個綠色建筑行業的檢測活動，提高綠色建筑檢測效率和質量，從而推進地方和國家綠色建筑檢測市場的發展。
2綠色建筑檢測
對實現綠色建筑高效運行管理的必要性以筆者所在夏熱冬冷地區為例，綠色建筑中的暖通空調系統和照明系統為主要節能運行管理對象，因此，下面主要以這兩大耗能系統為例，討論綠色建筑檢測對于實現建筑運行節能的必要性：
2.1暖通空調系統檢測設計文件
對暖通空調系統的冷熱源設計參數都有節能性限制，但是卻依然存在實際能源利用效率不高的現象。2005年清華大學、中國建筑科學研究院調研發現，大型政府公建的中央空調系統能耗竟超過公共建筑節能設計標準規定指標的10~20倍之多，屬于典型的“大馬拉小車”。在建筑物運行期間，對空調系統實際運行性能系數進行相應檢測，用真實數據凸顯問題的癥結所在，李東平，等：我國綠色建筑發展現狀及相應檢測技術研究那么上述不合理的運行方式將會得到及時糾正。標準中規定綠色建筑暖通空調系統檢測內容包括：(1)空調水系統性能，反映冷熱源機組能源效率的主要指標之一，是建筑節能考察的重點對象；(2)空調通風系統性能，風機是暖通空調系統中主要的耗能設備之一，查看風機運行能耗是檢查冷熱源機組是否高效運轉的有效途徑之一；(3)空調熱回收裝置，可根據實測風量、熱交換效率，分析運行期間空調系統排風中能量利用是否取得了良好的節能、環境效益；(4)鍋爐熱效率，主要核查鍋爐效率、鍋爐容量以及臺數；(5)耗電輸熱比，主要考察集中供暖系統熱水循環水泵效率；(6)熱電冷聯供系統性能，核查熱電冷聯供系統年平均綜合利用情況。前期合理選擇，設計階段科學分配節能設備和系統，配合后期高效運行管理，才能真正展現出暖通空調系統的節能潛力。開展暖通空調系統檢測，可為設備節能量化評估提供實測數據，同時，現場核查可有效檢驗節能設備是否節能運行。
2.2照明系統檢測照明系統運行的重要性
往往被建筑使用者忽視。英國某知名綠色建筑，設計有良好的自然采光系統，但建筑使用者仍然習慣開啟人工照明。國內也有類似情況，特別是辦公樓照明能耗浪費嚴重：在非工作時間室內照明全開。照明系統的高耗能運行不僅使綠建生態技術淪為擺設，同時，也造成了不必要的能源浪費，因此，照明運行管理需要得到合理重視。實現對照明系統的檢測，能有效避免能源浪費現象的產生，為科學、合理地制定照明系統運行方案提供依據，達到預期的節能設計目標。標準中規定綠色建筑照明系統檢測包括：(1)一般顯色指數。(2)眩光值。這二進制個參數均反映照明環境的質量，即是否適宜人員工作和生活。(3)照度值，反映室內光照強弱大小，不同使用功能的室內房間都有相應的照明標準。此參數可保證室內人員擁有安全可靠的照明環境。(4)照明功率密度值，作為照明節能的評價指標，核查建筑物是否采用高效照明光源、燈具和電器配件。這四項檢測指標的選取依據蘊含了一定的綠色理念———綠色照明不能因單純地實現節能而犧牲照明質量、降低照明標準，而是應在優質高效的照明環境基礎上實施能源節約。選用高效照明用具，依靠科學、合理的設計方法，僅僅提供了照明系統節能的可行性，采取節能的照明運行措施是落實節能的關鍵步驟，運行檢測則可有效檢驗這一步驟的實施效果，評判整個照明系統的實際節能情況，并為后期制定運行方案提供指導和依據。
3小結
標準對綠色建筑中其余項目的檢測也提出了相關要求，這里不再鏊述。綠色建筑檢測檢測內容廣、檢測工況復雜、檢測周期長，比常規建筑檢測實施難度較大。但是隨著標準的頒布，規范了整個綠色建筑行業的檢測活動，為綠色建筑檢測朝著健康有序的方向發展保駕護航。
三結論
關鍵詞：暖通空調系統 節能 問題 對策
中圖分類號：TE08文獻標識碼： A
近年來，隨著現代人們的生活理念和方式的多樣化細節化，對于建筑物內的環境要求也日益增加。暖通空調在給人們帶來舒適和高品質的居住環境的同時，亦成為建筑能耗中的大戶。然而，暖通空調的能耗占全國總耗能的15%以上，隨著經濟水平的不斷提高，這一比例還在逐年提高，暖通空調耗能必將對我國的能源消耗造成長期的、巨大的影響?？梢?，降低暖通空調耗能勢在必行。
一、暖通空調系統節能的重要性
隨著社會的發展，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，在發達國家已達到40%，而在建筑能耗里，用于暖通空調的能耗又占建筑能耗的30%~50%，且在逐年上升。隨著人均建筑面積的不斷增大，暖通空調系統的廣泛應用，用于暖通空調系統的能耗將進一步增大。這勢必會使能源供求矛盾的進一步激化。另一方面，現有的暖通空調系統所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中電能占了絕對比例。對這些能源的大量使用，使得地球資源日益匱乏，同時也帶來嚴重的環境問題，如在我國的一些地區酸雨、飄塵問題呈日益嚴重之勢，對生態環境和可持續發展帶來了很大影響。所以，暖通空調系統節能勢在必行。
二、暖通空調系統節能方面存在的問題
（一）暖通空調系統的設計問題
暖通空調系統的設計對暖通空調系統的節能性有著重要的影響。然而在實際中往往得不到設計人員的足夠重視，使得設計建造的系統不僅期初投資大，運行能耗也相當驚人，大大超過了國家標準。據實測，有的公共建筑的空調能耗占建筑總能耗的60%，足見設計方面的先天不足導致的能耗問題有多么嚴重。
（二）運行管理中的節能問題
除設計施工外，運行管理對建筑暖通空調系統的節能也起著重要的作用。在實際中有些單位認為設計施工達標完成就可以了，因此不注意對暖通空調操作人員的培訓，很多操作人員不具備必要的暖通空調基本理論常識、不懂得根據室外參數的變化進行相應的調節。一年四季只有開機、關機和冬季、夏季轉換操作，顯然系統達不到相應的節能效果。
（三）公眾對空調系統作用的理解觀念問題
對于舒適性空調系統，從本專業的角度來講就是使人體有好的熱舒適性。而在社會上我們常常發現一種這樣的觀念：認為空調在夏季是越冷冬季越熱效果越好。這顯然與舒適性空調的出發點相違背的。事實上，這樣不僅大大增大了空調系統的能耗，同時由于室內外溫差的增大，也使人體對不同環境的適應性下降，身體免疫力降低。
（四）使用可再生能源空調系統的開發推廣應用問題
利用可再生能源的暖通空調系統，如地源熱泵空調系統、太陽能制冷、供熱系統，不僅有著顯著的環境和社會效益，有的還有著顯著的經濟效益，應大力開發推廣。當然，和其他任何新技術一樣，這些技術也存在著一些問題，也需要進一步研究完善，也需要政府部門的重視和支持。
三、上述問題的相關對策
（一）重視暖通空調系統的設計
暖通空調系統特別是中央空調系統是一個龐大復雜的系統，系統設計的優劣直接影響到系統的使用性能。例如暖通空調系統往往都是按最大負荷設計的，而實際運行基本上是在部分負荷下運行，如果系統各部分的設計不能滿足部分負荷運行的要求，那系統的能耗是很大的。設計部門和設計人員在設計過程中要精心設計，采用最佳的設計方案，確保系統在高效、經濟的狀況下運行。又如新風系統的設計，系統應該能隨著室外氣象參數的變化改變新風量，以最大限度地縮短主機的開啟時間?？梢哉f空調系統的設計對系統的節能起著重要的作用。
（二）運行管理中的節能控制
運行管理對暖通空調系統節能有很重要的作用。暖通空調系統運行中的節能控制，可以一定程度彌補由于管理模式或能源設計本身不合理的缺陷，加強對設備運行的控制能力，使能源更加合理、精確地消耗。這種運行管理中的節能控制手段，理想的是通過完善的樓宇自控系統完成。樓宇自控系統的主要功能是對建筑物內各類設備的監視、控制、測量、管理，以求做到使設備運行安全、可靠、節省能源、節省人力。借助于樓宇自控系統，可實現建筑運行的節能管理。
（三）采用新型節能舒適健康的空調方式
影響人體熱舒適性的環境參數眾多，不同的環境參數組合可以得到相同的熱舒適性效果，但不同的熱濕環境參數組合空調系統的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我們采用傳統的空調方式，把整個室內的空氣加熱，通過空氣實現人體與環境的熱濕交換，就需要較高的空氣溫度，此時通過維護結構的熱損失和加熱新風的熱損失都比較大。如果改變傳統的空調方式，增加輻射熱，此時所需要的空氣溫度降顯著下降，顯然后者比前者具有顯著的節能效果。
（四）推廣應用使用可再生能源或低品位能源的空調系統
隨著空調系統的廣泛應用，空調對不可再生能源的消耗將大幅度上升，同時對生態環境的破壞也在日趨加劇。如何利用可再生能源及低品位能源已經成了該領域重要的研究課題。地源熱泵空調系統就是在這種形勢下發展起來的，它利源地下恒溫層土壤熱顯著提高空調系統的COP值，使得同等制熱或制冷量下的系統能耗大幅度下降。另外，利用太陽能供熱或制冷技術也在開發研究著。
結論：隨著新能源、新產品的開發，以及現有節能技術的充分利用，暖通空調已由原來的高能耗向著低碳環保轉變。在全球能源日益緊缺的今天，暖通空調系統的節能環保性能對實現我國可持續發展有著重要意義。所以，積極推廣節能環保技術，不斷地完善節能環保設施的建設，是每一個暖通工作者的責任。
參考文獻：
1.室內設計計算溫度的取值
通常來說，進行暖通空調設計，首先就是進行建筑物室內溫度的計算取值，要從實際情況出發，根據建筑物所在地區的自然環境、室內溫度進行取值，室內溫度取值如何直接影響著暖通空調系統的耗能大小，通過對夏季制冷環境下的室內溫度調查得出，室內溫度升高一攝氏度，能源消耗就會降低10%左右；而在冬季制熱的條件下，溫度每降低一攝氏度，耗能就會較少8%左右。所以說室內溫度取值必須要做到科學、嚴禁、精確。這樣是為了能夠將我國的每一份資源都得到最大限度的使用。在我國的《公共建筑節能設計標準》中對一般民用建筑室內供暖溫度取值以及制冷取值都進行了明確規定，具體為：夏季民用建筑供暖和制冷溫度不能低于二十五攝氏度，而冬季制熱的溫度則不能夠高于二十攝氏度。
2.冷熱負荷計算
冷熱負荷計算也是非常關鍵的一個環節，一般來說，暖通空調系統的設計上針對冷熱管道的大小、源容量以及水泵配置等方面都應該進行科學地設計，而冷熱符合計算為這些設計提供了不可缺少的可靠依據，這些計算數據的準確與否，直接關系到系統地耗能問題，因此針對這方面的計算，必須要做到可靠、準確，這樣才能夠達到耗能優化，同時也為后期維修減少成本。另外，在實際的設計過程中，設計人員應該借鑒大量成功的例子以及經驗，將普遍規律進行分析，采用統計分析回歸計算來實現設計指標的確定，它雖然在具體的設計中不具有精確性但是勝在具有代表性。
二、采暖與空調冷凍水系統設計
1采暖系統設計
采暖系統設計的合理與否關系著建筑暖通空調系統是否能實現節能運行的功能。管路系統結構簡單，易于操作，相關設備耗材使用量少，前期建設成本低后期維護費用少；能夠實現不同建筑空間溫度獨立調節控制；實現熱量消耗分戶分攤功能；以上三個原則是民用住宅和公共建筑科學合理設計暖通空調系統的原則。在具體的設計過程中應當依據不同的情況而定。
2空調冷凍水系統設計
依照相關國家標準，設置多臺冷凍水系統節能設計時，以能夠跟隨負荷變化實現自動改變系統流量為目標，盡量降低系統運行中的能耗。當前我國常用的空調冷水系統有一次泵變流系統一次泵定流量系統，二次泵變流量系統，兩管制及四管制系統等。
三、采暖與空調水系統的補水及定壓設計
在實際工程設計中應當根據系統的整體規模和不同系統的實現形式按系統的用水容量來計算。封閉式采暖空調系統補水定壓點應當設置在循環水泵入口處。
四、風系統設計
空調風系統的設計關系著空調系統能耗的大小和運行的成本，同時也關系著人體的舒適度。對于人員分布比較集中的地區可以進行相應的集中供暖，這樣可以提高能源的利用率。而對于建筑面積大人員多的場合要進行集中的供暖控制時，應當采用全空氣空調系統；通風系統設計中熱量是一個主要問題，由于電氣設備在運行的過程中，必然會大量的產生的熱量，一旦這些熱量無法得到及時排除，那么就會對設備的這樣運行帶來影響，從而導致故障的發生，這樣一來節能目標要求也隨之降低。所以說做好通風系統設計，是及時排除熱量的有效手段，設計的最終目的就是將熱量全部排出，是整個系統得以有效運行的前提調教。集中空調通風系統的排風熱回收應當符合相關規定要求。在排風熱回路設備型號的選擇上也需要嚴格依據國家規定進行。
五、冷熱源設備選型
在整個暖通空調設計上，冷熱源設備的選型是最為重要的部分。這部分應該嚴格的根據建筑功能、規模以及造價等進行。具體為：充分利用毗鄰工業余熱，將其作為冬季熱源，采用溴化鋰吸附式冷水機組進行工業熱水降溫，降低成本，將其引入到空調系統中使用，這樣一來資源得到了二次利用；要根據當地的能源結構進行選擇，科學利用當地的富余能源，比如：采用風能、地熱能以及太陽能等可再生、清潔型的能源。
六、保溫與保冷
【關鍵詞】暖通空調 變流量水力系統 平衡措施
中圖分類號： TU96+2 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
空調水系統具有以下特點：空調設備絕大部分時間內在遠低于設計負荷情況下運轉；空調水系統供回水溫差遠低于供暖系統的溫差，無法進行質調節，流量調節才是合理的做法；空調水系統設計有定流量系統與變流量系統之分，兩種方式均是就負荷側而言，對于冷源側，則應根據制冷方式不同具體分析對待。主要關注的是變流量水系統的全面平衡。
二、水力平衡的概念及分類
1、靜態水力失調和靜態水力平衡
由于設計、施工、設備材料等原因導致的系統管道特性阻力數比值與設計要求的管道特性阻力數比值不一致，從而使系統各用戶的實際流量與設計要求的流量不一致引起的水力失調，叫做靜態水力失調。靜態水力失調是穩態的、根本性的，是系統本身所固有的。通過增設靜態水力平衡設備，在水系統初調試時對系統管道特性阻力數比值進行調節，使其與設計要求的管道特性阻力數比值一致，從而使系統總流量達到設計總流量，同時使各末端設備流量達到設計流量，可以實現靜態水力平衡。
2、動態水力失調和動態水力平衡
系統實際運行過程中當某些末端閥門開度改變引起水流量變化時，系統的壓力產生波動，其他末端的流量也隨之發生改變，偏離末端要求流量，引起水力失調，這種水力失調叫做動態水力失調。動態水力失調是動態的、變化的，它不是系統本身所固有的，是在系統運行過程中產生的。
3、全面水力平衡
全面水力平衡就是消除了靜態和動態水力失調，使系統同時達到靜態和動態水力平衡。
三、變流量系統的全面水力平衡方法
1、靜態水力平衡的實現
通過在對應部位安裝靜態水力的平衡設備，使系統達到靜態水力平衡。當系統所有的自力式閥門均設定到設計參數位置，所有末端設備的溫控閥均處于全開位置時，系統所有末端設備的流量均達到設計流量：實現靜態水力平衡的目的是使系統能均衡地輸送足夠的水量到各個末端設備，并保證末端設備同時達到設計流量。
2、變流量系統幾種典型動態水力平衡方式分析
供熱系統典型的變流量水力平衡方式垂直雙管、水平雙管并聯分戶設環供熱系統，在垂直立管回水管上設壓差調節器PV1，當其它立管的管道特性發生變化時，由于立管底部壓差調節器PV1 的調節作用，垂直立管底部接干管處的壓差保持不變；在各層水平支管回水管上設壓差調節器PV2，當其它不同樓層水平管管道特性發生變化時，由于壓差調節器的調節作用，水平支管供回水連接立管處的壓差保持不變。這時當該環路某一散熱器所在房間負荷變化引起溫控閥開度變化時，由于壓差調節器的調節作用，關鍵點PV2 的壓差不變，這樣該環路其余散熱器的流量并不會隨之變化。通過對變流量供熱系統關鍵點壓差的層層整定，使系統中每個散熱器的流量只會因為自身負荷變化而通過溫控閥的調節來改變，并不會因為系統中其它散熱器流量變化而發生變化。這樣，系統真正地實現了動態水力平衡。垂直雙管、帶分集水器的散熱器及地暖分戶設環系統也是變流量系統，其水力平衡特性同以上是一致的。對于單、雙管組合系統，分支管為單管串聯的按定流量系統進行分析，分支管為雙管并聯及主管、機房部分按變流量系統進行分析。
（一）空調系統典型的變流量水力平衡方式：帶電動二通閥的風機盤管變流量水力平衡方式：目前市場上有一種自動平衡電動調節閥，其功能和上述方式是一致的，均能保證每個風機盤管達到動態水力平衡。它將上述功能和電動二通閥集成到一個閥內，安裝在每個風機盤管支路上，其缺點是價格較高；帶電動調節閥的空氣處理機組（或柜式換熱機組）變流量水力平衡方式：在回水管上安裝壓差調節器，當系統其它分支管路的管道特性發生變化時，通過壓差調節器的調節作用，使壓差保持不變。這時如果電動二通閥 的開度不變，則空氣處理機的水流量保持不變，系統實現動態水力平衡；帶動態平衡電動調節閥的空氣處理機組（柜式換熱機組）變流量水力平衡方式：動態平衡電動調節閥是一種新穎高效、調節性能極佳的電動調節閥，它實質上是壓差調節器與電動調節閥的集成。當空氣處理機組回風溫度T 發生變化時，輸入到調節計的測量回風溫度與設定回風溫度相比較，輸出一個控制信號去控制電動調節閥的開度，以調節水流量，保證回風溫度與設定溫度一致。這種電動調節閥比普通的電動調節閥具有更好的調節特性。
（二）變流量水系統的控制方法
在變流量系統中，用戶末端盤管采用二通閥調節，整個系統循環流量隨負荷變化而成比例變化。無論對于一級泵系統還是二級泵系統，冷源側均為定流量。一級泵的變流量系統是靠分、集水器之間的旁通實現的。二級泵變流量系統中，常見的負荷側變流鼉方法是通過供回水壓差對二次泵進行臺數控制。真正意義上的變流量系統，是靠移動水泵工作點使之沿管路特性曲線移動，保持水泵在最高效率點運行。使用傳感器的型式及其安裝位置對于一個變速泵系統運轉順利與否，有著決定性的影響。壓差傳感器是最適用于HVAC系統、密閉回路的傳感器。壓差傳感器的位置對系統的運行和系統能耗量都有影響。當壓差傳感器裝在末端設備附近時，水泵的揚程隨著系統用水量的減少，在調節閥上的能耗也有所減少。可以節約很多能源。
4、對空調變水量系統全面平衡的控制方法，得出了以下幾點結論：
（一）末端定壓差控制方法是目前先進的空調變水量系統的控制方法，它在實際中已經得到應用，并且在實際應用中取得了良好的運行效果，大大節約了能源。通過理論分析和實驗驗證，末端定壓差控制方法是空調變水量系統的可靠控制方法，相信它在實際應用中將得到更廣泛的應用。
（二）末端變壓差控制方法是在末端定壓差控制方法基礎上提出的一種更為節能的空調變水量系統的控制方法。目前，對于這種方法的研究尚處于理論階段。提出了兩種末端變壓差控制方法：控制器根據各個流量計測得的流量與各自相應的設計流量相比得到的流量百分比取平均值，然后根據平均值調整末端壓差傳感器的壓差的設定值，控制器再根據新的末端設定壓差與實際末端壓差的大小關系調整泵的轉速；將閥門的開啟度作為一種參考指標，根據閥門的開啟度調整定壓值的大小的控制方法。即控制器根據各個閥門的開啟度調整末端壓差傳感器的設定值。使至少一個閥門全開。
（三）變壓差的控制理念，提出一種集中控制的方法。這種方法不同于傳統的控制方法．調節閥對流量進行自主調節，閥門的開啟度是不能人為控制．而是在運行過程中利用測量儀器測出各種需妻的數據收集到控制器后．由控制器進行處理，然后對閥門的并啟度直接進行調節。這種控制方法比起傳統的末端定壓差控制方式宥更大的節能空間。它可以用最小的泵的耗能提供系統最適合的流量，同時能滿足系統的供回水的溫差始終與設計溫差相符合。另外美手閥門的阻抗系數和開度的變化的關系式還需要進行事前進行大量的實驗工作才能得到。就像泵的性能曲線一樣需要廠家來提供。
（四）末端定壓差控制方法中的控制曲線在流量非等比例變化時，并不是一條曲線，而是一個區間，稱之為“控制帶”?？刂茙У拇_存在。而它的存在使末端定壓差和末端變壓差控制方法更為復雜，所以控制帶的存在為以后進一步研究空調變水量系統的控制方法提出了新的課題。
結論
目前,我國的空調系統中大多存在水力失調現象,容易造成供熱(冷)質量差,增加了能耗，浪費資源。對在實際的工作中，應根據工程投資和系統的精度要求合理地選用水力平衡設備。到目前為止，水力平衡技術是改善供熱(冷)現狀和促進節能的最有效途徑。在暖通空調水系統中，既要滿足工程設計和技術規范要求，同時又應采用合理的方案，使系統接近或達到水力平衡，從而既為系統的正常運行提供了保證，同時又節省了能源，使系統經濟高效地運行。
【參考文獻】
關鍵詞:暖通空調；節能；設計；管理
Abstract: with the accelerating of urbanization in our country and the promotion of people's living standard, China's building energy wastage is in a state of increasing, yet in the hvac system on building energy consumption occupies a key position, therefore, in this paper, hvac system and its characteristics, energy loss and the hvac system energy saving problem related, this paper also introduces the correspondence of the deal.
Key words: hvac; Energy saving; Design; management
中圖分類號：TU831.3+5 文獻標識碼：A 文章編號：
一 暖通空調系統能源損耗構成及關鍵性特征
伴隨著我國經濟的快速發展與進步，我國能源與環境之間的矛盾逐漸凸顯出來，隨著城市化水平及人們生活水準的提升，建筑能源損耗占據了總體能源損耗的很大一部分，在國外的一些國家中，已經占據到了40%左右。通常我們所講到的建筑能源損耗指的是，在采暖、通風、空調、照明、電器和熱水供應方面所損耗的能源，而暖通空調能源損耗又占據其30%～50%，并且目前處于不斷提升的一個趨勢。為了能夠確保建筑物當中能夠擁有最佳的溫濕度，當代建筑物中會選用設置暖通空調系統，來達到這一方面的準求，在此過程當中所損耗的能量就是所說的暖通空調系統能耗。暖通空調能耗中包含了：建筑物冷熱負荷引起的能耗、新風負荷引起的能耗及輸送設備的能耗。而對其產生影響的的因素主要包括：室外氣候條件、室內設計標準、圍護結構特征、室內人員及設備照明等方面的因素。
暖通空調系統能耗通常還具備以下幾方面的特征：首先，暖通空調系統類型的選擇、運營經管的不科學性必然會造成資源使用效率降低；其次，保持室內空氣溫濕度會受到季節性的影響。這里指的是，在具備一定的客觀條件下，可以借用天然性能源來滿足當下的需求，比如太陽能、地熱能、廢熱、淺層土壤蓄熱等；再者，暖通空調系統關乎著冷熱量的處理，經過會以交換的方式對其加以處理。以此能夠運用冷熱量回收的方法來縮減暖通空調系統當中能源的損耗。
二 目前暖通空調系統在節能問題上瀕臨的矛盾
2.1 暖通空調系統設計及施工管理
針對暖通空調節能來講，空調系統設計起著十分關鍵性的作用。但在現實的當中卻存在這樣一種現象：相關設計單位及設計工作者對于空調系統設計不重視，再加上工程設計時間非常短暫，暖通空調系統的設計對空調系統的節能有著重要的影響,然而,在實際工作中往往得不到一些設計部門和設計人員的足夠重視,加之工程設計周期普遍較短,再加上工程有關負責人并沒有真正的了解到設計對總經濟效益的影響度，有關技術上存在的矛盾依然未得到有效的處理等諸多因素，致使暖通空調設計系統出現投入資金大、運行艱難、能源損耗高的現象。遠遠超出了國家的相關標準。
除此之外，當下建筑工程監理當中，暖通空調專業工作者素質相差很多，大多數的工作者并不是專業人員，更有甚者是一些從來沒有經過專業培訓的，對于相關專業知識根本不了解，經常憑借之前的一些經驗來工作，常會借用其他方案來施工，為此，這就會造成在施工設計當中有許多矛盾的形成，因其他方案根本無法解決實際工作中出現的問題，最后的結果將會不可挽救。給相關單位帶來非常巨大的經濟損失。
2.2 暖通空調系統節能設計方案
進行暖通空調設計的過程中，其最為顯著的特征就是“條條大路通羅馬”。伴隨著最近幾年對于節能及環保方面準求的提升，全新的科學技術方案的形成，無論是哪種技術方案都存在其獨特的優勢和不足之處。所以在面對各種不同的設計方案的時候，一定要進行多方面的思索，找出每一方案的不同之處。由于很多的設計方案往往只是表現在形式上，具體落到實處的話會有很大的差距，所以怎樣挑選出最佳的設計方案成為暖通空調設計者所需要面臨的問題。
2.3 暖通空調系統運營管理
在暖通空調系統當中運營管理起著關鍵性的作用。在現實的工作當中有的部門總會錯誤的覺得設計只要達到相關標準就行，為此在實際的工作當中不會注重對暖通空調相關操作者的培訓，不少的操作者根本不了解暖通空調有關的基礎性知識，不會依據外界的參數對其進行相關的調整。在一年的四個季節當中只懂得開關機，很明顯這些對于暖通空調系統的操作根本不可能達到節能的最終成果。
三 解決暖通空調系統節能問題的有效方法
3.1 精心設計暖通空調系統
精心對暖通空調系統進行設計，保證其在最高效的狀態下可以有效運營。暖通空調系統尤其是中央暖通空調是一個非常巨大的系統工程，其運營質量將直接關乎著系統的使用功能，空調系統設計對于系統的節能效果起到了直接性的影響。
3.2 完善建筑結構保溫功能，縮小冷熱損失
針對暖通空調系統來講，經過對暖通空調結構的維護是非常有必要的，因維護結構的保溫功能關乎著結構的總傳熱系數，這就是說，其直接關乎著經過維護結構的空調負荷度。為此，我國出臺的建筑節能設計有關規范當中，最先提出的就是一定要提升維護結構的保溫隔熱功能。
3.3 提升系統掌控水準，改善室內熱濕環境參數，盡量減少空調系統能源損耗。
3.4 選用新型節能的空調方式。
對人體舒適熱度造成影響的環境參數非常多，不一樣的環境參數將會形成完全相同的熱舒適感，但是在不相同的熱濕環境參數下的空調系統能源損耗是相差很多的。比如說，在寒冷的冬天，假如選用之前傳統的空調形式，將室內空氣進行加，經過空氣促使人體與外界環境的熱濕交換，這個時候需要很高的空氣溫度，在此過程中熱度將會損耗特別多。假如我們依據熱濕環境探究出的成果，更改之前傳統的空調形式，提升輻射熱,這個時候所需的空氣溫度將減少很多，通常能夠達到12～14℃,然而之前傳統的形式通常是在18～20℃之間，很明顯新的方式要比傳統方式在節能上有著顯著的優勢。
3.5 大范圍運用可再生能源或者低損耗能源的空調系統
怎樣有效運用可再生能源或者低損耗能源逐漸變成目前所探究的重要性課題。在此其中，地源熱泵空調系統逐漸得到很好的發展及運用。地源熱泵空調系統是運用地下恒溫層土壤熱來提升空調系統的COP值,促使在同樣制熱數量的條件下使得空調系統能源損耗值達到最低。除此之外，運用太陽能供熱及制冷技術目前在對其進行深入的探究，相信在不久的將來會得以運用。
3.6 對冷熱回收運用進行深入探究，爭取實現能源的最大程度運用
目前許多空調系統冷熱回收利用研究也在蓬勃開展,如空調系統排風的全熱回收器,夏季利用冷凝熱的衛生熱水供應等,都是對系統冷熱的回收利用,顯著提高了空調系統能源利用率。
3.7 加強暖通空調系統的運營管理，提升系統掌控水準
這里指的是需要對暖通空調從業者進行定期培訓，提升管理工作者的專業水準及相關技術，促使他們具備一定的暖通空調專業知識，針對那些不具備考核標準的工作人員是不能夠上崗的。一定要進行再次培訓，一定要做到持證上崗。與此同時，提升管理工作人員的專業素養，提升其責任心，只有如此，才能夠使得管理人員在發現室外參數產生改變的時候對其開展及時的科學處理，使得有關設計達到一定的節能效果。
結束語：
目前，我們需要不斷的去研發新型能源，在建筑過程中有效的使用一些新能源，比如太陽能、地熱能、原子能等。上述新能源的運用目前已經收到全世界的注重，它必然能夠消除世界性能源危機問題，成為最有力的因素。目前我國開始對新能源問題進行不斷的探究及運用，一些高效的節能方法，不僅不會對外界客觀環境形成污染，而且可以在一定程度上提升總體的經濟效益。
節能問題目前已經成為我國現代化建設當中一項非常關鍵性的研究課題，對我國的未來發展來講有著十分關鍵性的作用。為此，在暖通空調設計當中一定要注重有效的借助天然性能源，對其進行有效的節能掌控，以達到最終的節能效果。
參考文獻
