建筑设备系统最优化运行技术

【摘 要】在节能减排要求下,各行各业制定了节能减排措施,建筑行业作为能源消耗重要行业,加强建筑设备系统的最优化处理,可节省能源,保护生态环境,本文在建筑设备仪器介绍下,分析了建筑设备中的通用与专用模型,并讨论了设备系统节能最优化的运行技术.

【关 键 词】建筑设备；系统；最优化；运行技术

在生态环保理念下,建筑设备的节能减排要求不断提高,不仅要在设计过程,注重建筑设备节能,还要注重投入使用过程的建筑设备的优化运行,尽量获得设备系统运行的最优化,运用能源管理的统计系统,可对多年运行的建筑设备系统数据进行保存,并利用计算机优化模拟系统数值,确保建筑设备的节能要求.

一、建筑设备仪器与设备系统模型

1.建筑设备仪器

在智能建筑楼的综合管理当中,会涉及空调、风机、供配电与给排水等系统的运行数据存储,在运行数据库当中,能够得到每个时刻的设备系统的运行数据,一些无能源管理的设备系统,需要到现场采集所需的实际运行数据,直接通过仪器记录数据的有温度、时间、湿度及室外风速等,通过计算能够获得建筑物的流量、耗电量及冷热量等,所涉及数据采集仪器主要是温度记录仪、热电偶的温度采集仪与流量记录仪等,为设备系统模型的验证和修正提供了可靠运行数据,以确保设备系统的最优化运行.

2.设备系统模型

在建筑设备系统当中,主要包含通用模型与专用模型,其中,通用模型所涉及常用设备有冷却塔、冷水机与风机等,是依据生产商所提供性能参数图或者是表用最小二乘法方式所拟合的,如冷却塔的功率、通风量与温度间的函数关系能表示为：

ECT表示冷却塔的输入功率,G表示冷却塔的通风量,Gr表示冷却塔的额定通风量,Er表示冷却塔的额定功率,two表示出塔的冷却水温度,twi表示进塔的冷却水温度,cp表示水比容度,h1表示空气比焓,hw,1表示t1水温下,空气比焓,而V表示填料体积,Q1表示冷却水流量,而U与Ka分别表示冷却塔的特性值与比焓容积的传热系数.

与此同时,在专用模型的建设过程当中,还需要针对建筑设备系统常用设备中所涉及到的关键环节进行建模处理.例如：在有关蓄能空调系统的分析过程当中,为更为准确与有效的确定在电价处于低谷状态下,蓄能空调所对应的蓄能运行时间,在白天状态下有关蓄能空调的负荷预测有着重要意义.基于对这一问题的分析应当构建一个专门性的冷热负荷模拟子模块,实现对蓄能空调运行负荷的可靠性预测处理,并在此过程当中实现对蓄能介质在初始及终止状态下所对应工作温度指标以及总蓄能量指标的有效确定,从而为夜间状态下,蓄能空调系统最优化的运行方式提供必要的数据支持与保障.又如地桩土壤的蓄能过程分析,可依据传热学的原理运用有限元法进行土壤温度场雨混凝土地桩的建立,加强蓄冰槽分析,建立其专用模型,并掌握释冷与蓄冷特点,获得蓄冰槽水温的数据值,为设备系统的优化运行打下基础.

二、建筑系统模型验证与数值分析

1.模型验证

在实际建筑设备工程中,各系统模型的工作流程为首尾连接的,能组成完整建筑系统模型.依据建筑工程实际运行状况,对水泵出口的压力与冷水出口的温度等参数值区间进行设定,实施程序调试,向模型当中输入实际冷水量与冷负荷等,对设备系统总制冷量、能耗与总制热量等进行模拟计算,然后比较模型和实际运行过程的输出参数,对系统模型与有关部件进行修正,让实测数据与模型输出数据间的误差尽量在工程所允许的误差范围内,从而提高系统模型的准确度,更好指导建筑设备运行.

2.运行数值分析

对整个建筑系统进行模型分析,对不同运行方案实施模拟计算,可实现不同参数的最优运行组合,在计算前,先选定目标函数,建筑系统整体能耗最小值作为目标,并选定总制热能效比的最大运行参数,可对往年空调的负荷值与气象预报的参数进行计算,以获得第二年度所需要的冷热量,并根据所得冷热量,确定蓄能介质工作温度与总蓄能,且实施最优化运行的模拟计算,获得夜间制冷水温与运行时间.如空调冷源各子系统的水泵、制冷剂与冷却塔等设备,建立模拟系统之后,能够依据全年的能耗目标,确定最优冷却水的流量与风量,并显示出模拟计算后的流量与风量变化,找出最优的运行方案.利用最优化的系统运行技术,能够将各参数配置进行最优运行方案的模拟,将最优方案与实际数据结果进行比较分析,当作建筑设备节能程度的评价依据,以验证建筑设备设计当中的一些环节,积累大量经验,指导今后相似的建筑工程,使建筑设备符合节能减排的要求.

三、系统最优运行技术

1.多能效运行技术与分层分布结构

在建筑工程下,要实现建筑设备的节能控制,需要诸多技术支持,如计量统计技术、运行效率技术、网络通讯、G故障定位、跟踪诊断技术、跟踪评价技术与变频技术等,建筑设备的整体能源管理系统包含运行技术众多,对这些技术进行集成,为设备系统运行提供了大量技术支持.而运用分层分布式的结构,实施软件的组态化与硬件的模块化,在建筑投资过程中,能提高建筑设备的经济性、维修性与可靠性等,其经济性主要是在原设备前提下,对建筑设备进行系统节能改造,并配合设计选型,构成建筑整体的节能方案,为设备系统的设计与改造提供了多种选择途径；可靠性是指设备系统中的各子系统互相独立,不会影响其他系统运行,有工频切换与双回路节能的作用；维修性主要表现在系统当中,设置远程的维修站,通过网络与计算机对远程故障与软件升级进行监控,特别是G的故障定位系统应用,能有效确保系统的安全运行.

2.智能控制与网络运行管理

在智能建筑当中,设备系统是由控制站来智能检测、管理与跟踪控制的,建筑设备现场,应该设置子系统的操作站,通过远程控制能实现可视操作,每项子系统能独立运行,并实现整体系统的联网通讯,现场采集数据,通过CPU与专家系统参数进行运算比较,以确定系统最优化的控制方式,让建筑系统一直保持在最优化的控制模式下.控制站的网络设置,可把建筑设备中的各子系统实施数据运行,电水汽等数据计量进行远程采集,以实现需求能源的统计管理与控制,将各分项的计量数据运用网络,上传到能源的统计管理中.同时加强设备运行数据的自动监测,让用户全面了解统计管理的数据与设备的运行状况,为运行能效的分析,提供可靠的管理依据.

3.软件功能应用

在设备系统当中,软件功能主要包含报告生成、数据格式转换、能效诊断与预警管理等,设备软件的报告生成,主要涉及分项计量与能效统计,可自动生成效率审计的诊断报告,并将统计分析结果,按照标准格式,运用网络自动上传至建筑监管平台,数据实时传输,避免了人工填报带来的人为因素,使所得数据更为客观准确,依据有关管理指标,对能效进行诊断,可给管理与技术节能提供依据,当设备运行出现异常状况或者超限报警时,设备系统能够给出预警管理.智能建筑设备,大多采用的是分类计量与统计,对建筑设备与再生资源实施跟踪控制、节能管理等,以解决能耗统计数据不够准确,或者节能管理与能耗诊断决策依据有效提供的问题,运用数学模型、有效资源配置与算法分析,提高设备系统的优化运行.

四、结束语：

随着生态环保理念加深,节能减排已成为各行业的重要发展目标,建筑设备工程作为能量消耗巨大的工程,加强建筑建设的节能低耗性,不仅能避免生态污染,节省建设过程的能源消耗,还能降低建筑设备整体寿命期内的能源消耗,从建筑设备整个使用周期考虑最优运行技术,能有效降低全过程的能源消耗,实现建筑行业的生态持续发展.