智能控制技术在建设工程供热通风与空调工程的实践
摘要
关键词
智能控制技术;供热通风与空调工程;能耗管理
正文
引言
伴随着现代建筑技术的发展,建筑能耗主要以供热通风及空调(HVAC)系统为主。但是传统HVAC系统运行中也暴露出很多问题,例如能耗大、运行效率低下以及维护成本较高等,这些都严重限制着建筑整体性能。
一、智能控制技术定义与内涵
智能控制技术就是运用现代控制理论,计算机技术、人工智能、传感技术和信息技术等多种学科交叉点,来实现系统自动调整、优化和控制。它的核心就是通过采集系统在运行过程中所产生的各类数据,并对这些数据进行分析与处理,然后对这些数据进行智能化的决策与控制。智能控制技术既可以增强系统的自主性与灵活性,又可以根据实时数据动态地调整系统的运行状态,使得系统时刻保持最优[1]。其学习及自适应能力较强,能随环境变化,负荷波动而适时调节,提高了工作效率和节能效果。在当代的建筑项目中,尤其是在供暖、通风和空调(HVAC)的工程系统里,智能控制技术的运用可以显著地降低能源消耗、本实用新型提高了运行效率,且减少了维护成本,增强了系统舒适性与可靠性。
二、传统建设工程供热通风与空调工程系统存在的问题
(一)能耗高
常规式建筑工程暖通空调,通风及制冷系统能源消耗占比非常大,其主要原因之一就是未采用科学管理方式,不能针对具体情况实时调节,易出现空转闲置或浪费能源的情况;二是缺少相应的能量消耗监察和系统管理,不易立即检测出现存的能耗问题;三是设备运作模式不够智能和自动化,不能自动适应环境的变化;四是因设备陈旧且工作在磨损状态,造成效率低,出现检修数量大,且前期设计未充分渗入节约能源技术中,增加能源使用难度。
(二)运行效率低
传统的空调系统在供冷、通风和加温(VAV)方面表现不佳,这主要是因为该系统采用了一种静态的管理模式,没有根据实时应用需求或外部环境条件的变化进行相应的调整,以完成预定的运行任务,从而导致了资源的大量浪费。此系统体系下的子系统(如冰机、空调器等)没有主动优化运行来实现整体的合作运行,而是存在着部分设备“吃不饱”而另一部分设备“吃不动”,最终使得系统整体工作效率大打折扣。
(三)维护成本高
在传统的建筑项目中,供热、通风和空调(HVAC)系统的维护成本相对较高,这主要是因为所需的设备种类众多且技术要求高,而进行诊断和修复则需要投入大量的专业技术和人力资源;所用工艺及设备比较老旧、维修要求较高、维修周期短、故障频率较高等特点;缺少智能化的管理系统,不能对设备故障进行事先预测,造成紧急维修及停机费用增加。依靠人工巡检、缺乏有效监测和预警机制等原因造成了很多问题不能及时发现、设备工作不稳、维护费用增加等现象[2]。另外,对空调系统中压缩机,风机以及其他隐患部件如果没有及时发现并进行替换,就会造成系统出现故障乃至破坏,带来高额维修费用。
(四)舒适性不足
于传统建筑项目的框架里,供热、通风和空调(HVAC)系统在舒适度上存有弊病。主要是鉴于其控制策略简单至极,不能针对不同区域在不同时段的实际需求做调整,造成某些区域温度偏离适宜范围,影响舒适体验;传统系统未给予灵活的个性化调节方式,这让它难以契合各种用户的舒适渴望。在正常办公的环境下,它无法同时契合部分员工对较低温度和其他员工对温暖氛围的要求;诸多传统系统对空气质量的把控有漏洞,未充分考量空气湿度与二氧化碳浓度,影响了室内空气质量的整体水平,从而影响到用户整体的舒适体验感。
三、智能控制技术在建设工程供热通风与空调工程中的实践应用
(一)系统运行优化控制
对HVAC系统采用智能控制技术,能以动态调节系统工作状态的手段实现优化控制,依靠实时监测和剖析系统内部的多种数据(像,实时温度、实时湿度、实时空气质量)智能控制系统可根据环境变化与实际所需对设备运行方式进行调整,若建筑物内部人员活动量不大,该系统可自动减少空调、供热等动力输出,实现节能目标。若外界温度或者湿度出现变动,该系统会迅速做出反馈,自动对室内环境实施调节,维持室内舒适状态,防止能量无谓消耗,该智能控制系统同样能实现多设备协同的优化,用以应对常规HVAC系统各设备彼此间的不和谐状况。借助对各装置运行状态及负荷数据的整合分析,该系统可按照整体需求对负荷作出合理安排,由此防止部分装置过度运转,而另一部分装置效率不高的状况出现。
(二)能耗管理与节能控制
采用智能控制技术处理能耗管理事务,可有效减少建筑HVAC系统总体能耗,采用实时监测建筑内部能源流动情况的方式,智能控制系统可迅速察觉潜在的能耗问题,进而实施对应的调整举措,就像在建筑物内部某些区域气温过高或者过低之际,智能控制系统将自动开展调节,防止造成能源的多余损耗[3]。同时借助对各类设备运行数据的实时收集,该系统可针对各设备能效水平展开分析,按需对运行模式做改变,实现能耗的最低限度。智能节能控制技术也可凭借算法对装置的启停时机进行优化,以此防止装置频繁启停造成的能量浪费,若空调和暖气都未开启时,该系统可智能化地关停相关装置,防止能源无谓消耗。
(三)设备故障诊断与预测性维护
智能控制技术在设备开展故障诊断和预测性维护工作时也起到关键作用。传统HVAC系统一般借助人工巡检及定期检查维修,无法迅速发现设备故障以及潜在状况,智能控制系统以将各类传感器与数据采集技术相结合的方式,可实时对设备运行情况进行监测,判定可能呈现的故障迹象。好比某空调压缩机出现异常振动或者温度超出正常范围时,系统可迅速发出警报,预先把检修工作安排好,防止故障进一步扩大。智能控制技术能依靠数据分析、机器学习等方法对设备故障概率及维护需求进行预测,此系统借助对设备长时间运行数据的分析,可明确设备的使用规律以及潜在的故障风险,达成预防性维护的既定目的。
结束语
总之,将智能控制技术应用于建设工程供热通风及空调工程,不但有效地解决了许多传统系统所面临的问题,而且显著提高了整体系统性能和能效。通过对系统运行优化控制,能耗管理和节能控制以及设备故障诊断和预测性维护的具体运用,该智能控制技术使HVAC系统得到精细化管理和控制、运行成本显著下降,舒适度得到改善。展望未来,随着人工智能和大数据技术的持续进步,智能控制技术将在HVAC系统中扮演更为关键的角色,为绿色建筑和可持续发展的目标提供坚实的技术后盾。建筑行业要主动拥抱智能控制技术并促进技术的创新和运用,才能迎接日益严重的能源与环境的挑战。
参考文献
[1]袁岳, 彭浩鸣. 基于智能控制技术的电力工业工程建设研究[J]. 自动化应用, 2024, 65 (S2): 7-9.
[2]李程. 高职院校通风与空调工程精品课程建设与实践探索[J]. 山西青年, 2024, (22): 126-128.
[3]钟志刚. 智能控制技术在冶金机电一体化中的实践运用[J]. 世界有色金属, 2023, (22): 17-19.
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