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【摘 要】针对高层建筑暖通空调能耗过高的现实状况，本论文重点探讨了高层建筑暖通空调的控制系统及其节能技术的应用，首先简要分析了我国高层建筑暖通空调能耗控制的现状，在此基础上重点探讨了基于PID参数整定的控制系统原理，并给出了具体的高层建筑暖通空调节能技术的应用措施与策略。
【关键词】高层建筑暖通空调控制系统
一、前言
人们的生活水平日渐提升，居住环境逐渐改好的同时很多家庭开始安装空调等较好的暖通设备，但暖通空调的设计应用到高层建筑中就必须进行较好的改进分析，以适应高层建筑物各方面的特点。本文将针对如何在高层建筑物中有效进行暖通空调的设计分析才能达到最好的效果进行讨论探究。
二、暖通空调设计及其种类
1、暖通空调设计
近些年社会发展中，我国国民经济和社会生产技术高速进展的同时也造成了各种能源和环境问题的加剧。在新世纪，建筑行业作为国民经济发展的支柱产业，其耗能问题也占据着整个社会耗能的三分之一以上，甚至在有效国家超过了40%。在目前的能源消耗中，其中空调系统占据了建筑能耗的三分之一以上，因此在如今的社会发展中采用暖通空调技术越来越重要。
暖通空调作为集采暖、空气调节和通风为一体的空调系统模式，设计的过程中是以热力学、流体力学以及机械学的综合性设计模式，设计较为复杂，应用到的学科知识较多。但是工作人员要弄清暖通空调在建筑中的位置以及周围建筑、周围供水、供热、供电等管线的敷设方式等。这些可以作为整个建筑物如何设计供热入口的客观条件及计算风力、日照等因素对建筑负荷的影响。
2、暖通空调设计种类
在目前的工程项目中其系统复杂多变，且各种原理基本相同。一般来说无论是什么暖通空调，其在设计的过程中都是有空气调节、暖通调节和空气水系统一体化调节为主的工作模式。在现代化社会发展中，我们常见的暖通系统主要包含有：分散式暖通系统、热泵系统以及热回收暖通系统等等。
在目前的工程项目中，全空气空调系统是最为常见的一种，其在应用的过程中不但能够改变室内空气的温度和湿度要求，更是有着节能、环保的工作优势。暖通空调系统种类繁多，但是基本原理都是相通的，其常见的几种类型是：全空气系统空气一水系统和全水系统，另外还有：分散式供冷或供暖热泵系统热回收系统和蓄冷全空气系统，在这类系统中，空调空间的所有要求如加热、加湿、冷却及除湿等，都靠送风来满足空气、水系统。这类系统通常是用冷水带走空调空间的大多数显热负荷，而用空气提供通风以保证空气质量并带走由于空间的潜热负荷造成的湿气，当然空气也提供一些额外的显热冷却全水系统，这类系统指那些具有风机一盘管组合通风装置或重力循环式室内末端的系统。
三、高层建筑暖通空调系统设计前的准备工作
高层建筑暖通空调系统设计严禁盲目性和随意性，以避免设计方案和实际施工相差甚远，进而影响到施工周期和施工成本。高层建筑暖通空调系统设计前期，必须要做好必要的准备工作来保证系统的整体性能。首先，系统设计人员应该加强对工程整体施工设计图纸的研究，了解工程施工的主要内容，以及建筑内管道和线路的具体走向，这对于系统方案的设计来说十分重要。
暖通空调系统方案设计人员一定要做好高层建筑的现场勘查和了解工作，在设计之前需要前往施工现场了解现场情况，以及周边环境情况。高层建筑暖通空调系统需要和周围的建筑保持一致，周围建筑的供热情况、供水情况以及线路的敷设情况都能够为系统设计提供可靠的参考和依据，从而提升设计效率和设计质量。
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系统设计之前，还应该严格阅读和了解国内相关法律和技术规定，以确保系统设计的规范性。随着我国社会经济的不断发展，政府对于高层建筑的施工要求逐渐细化，并且对暖通空调系统的设计和施工也制定了对应的条例和规定，相关设计人员必须要做到全面了解，这样才能够使设计方案在满足建筑施工要求的基础上，满足国家技术规定要求，确保施工验收和质量检测工作的顺利完成。
此外，在高层建筑暖通空调系统方案设计之前，还应该对当前设备市场进行深入的了解，因为设计方案将直接决定系统的建设成本，并且决定着暖通空调系统的使用寿命，设计人员必须要做好设备的市场调研，在有效控制施工成本的同时，最大化地保障系统的稳定性和生命周期。
四、高层建筑暖通空调控制系统及其节能措施的应用
1、控制系统的设计研究
对于中央暖通空调的控制系统而言，传统的控制系统没有考虑到设备启动阶段的能耗以及运行阶段的能耗问题，因此近几年发展起来的暖通空调控制系统都是以变频器软启动暖通设备，以降低暖通空调的能耗。尽管软启动能够有效降低暖通空调的启动能耗，但是在运行阶段，暖通空调还是需要依靠控制系统的控制模式实现运行，因此有必要对控制系统加以研究。这里重点基于PID参数整定实现的控制系统。
基于PID实现的节能控制系统的设计思想是，对于长时间处于轻载甚至空载的暖通设备，通过自寻优程序的在线搜索，来自适应地降低电动机的定子端电压，找出电动机在相应负载下的最佳节能工作点，使电动机能够尽量处于最优的节能工作状态。在保证异步电动机能够正常工作的前提下，电机降压过程中转速会略有变化。所以电机节能控制的假定前提是：异步电动机工作时对转速的要求不太严格，且处于轻载甚至空载的时间相对比较多，以电机电流作为PID整定参数，并实现闭环反馈控制，能够在很大程度上降低暖通空调设备的能耗。
2、高层建筑暖通空调的节能措施
现在一般的高层建筑普遍采用中央供暖空调，中央供暖空调最大的特点就是取暖效果较好，但是功率非常大，因此对于高层建筑而言，采取一定的节能技术措施还是十分有必要的。通常而言，主要从以下几个方面入手实施中央供暖空调的节能应用：
（1）采用变频设备降低空调启动能耗与运行能耗
由于中央供暖空调功率巨大，启动阶段电流很高，造成很高的能耗值，因此借助于变频设备降低中央供暖空调的启动频率，从而降低启动阶段的能耗，同时借助于变频设备能够改善空调运行期间的电流平稳度，大大降低中央空调的能耗。
（2）改善空调机组运行模式
过去的中央暖通空调控制模式很简单，单纯启停控制，这种运行模式十分费电，而且对于暖通空调本身而言，也降低了自身的工作效能，其实可以依靠变频设备分组运行暖通设备，保持正在工作的空调冷水机组满负荷运行。当蒸发器的出水温度在其设定值的允许偏差范围内上下波动时，群控控制柜不应启动另一台冷水机组。只有蒸发器的出水温度超出了设定值允许的偏差上限且其水流量超过了该机组允许最大流量时才可自动启动下一台机组。这样既能够提高设备的工作效能，同时也能够大幅降低建筑暖通设备的能耗。
当然，暖通空调的节能还需要依靠广大业主的共同努力，例如夏季空调温度不宜设定太低，冬季温度不宜设定太高等等，只有广大业主自发共同努力，才能够实现中央暖通空调的真正节能目的。
五、结束语
高层建筑暖通空调能耗过高已经是不争的事实，如何对高层建筑暖通空调的高能耗实施遏制和管理，除了需要改进空调的运行模式之外，还需要设计切实有效且稳定可靠的控制系统，对暖通空调实施节能控制，才能够有效的降低高层建筑暖通空调的能耗，切实回应国家节能减排的号召，更多的暖通空调能耗控制技术有待于广大技术人员在实际开发中的共同努力，才能够最终实现国家节能减排的伟大目标。
参考文献：
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[3] 李小燕.浅谈高层建筑暖通空调控制系统设计[J].科技创新导报，2011，（11）：49
论文作者:郭楠
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第8期
论文发表时间:2016/8/25
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