暖通空调控制系统设计探讨

摘 要：现代市场经济的发展，为空调设备的发明应用提供了良好契机。暖通空调作为一种新型空调设备，对人们的工作生活产生了重要的影响。本文基于暖通空调技术的产业现状，重点阐述了暖通空调控制系统的优化设计策略，以期为促进暖通空调技术的发展提供一定指导意义。

关键词：暖通空调 控制系统 设计研究

中图分类号：TM925.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0086-02

随着人们生活水平的不断提高，暖通空调系统被逐渐应用于各大高层公共建筑中。然而，伴随着许多暖通空调设备的不断投入使用，其暴露出的不足也引起了广泛的关注。暖通空调的设计，应该在遵循相关要求的基础上，借助标准的技术手段，对各个控制系统进行仔细地安装和调试，才能够更好地满足人们的需要。因此，在实际的工作中，做好暖通空调控制系统的相关设计工作，对提高暖通空调的整体性能具有积极的作用。

1 暖通空调技术的产业现状分析

1.1 暖通空调的基本概念

暖通空调（Heating，Ventilating and Air Conditioning，HVAC）是分户的中央空调，其具有采暖、通风以及空气调节功能于一身的综合系统，因此，称为暖通空调[1]。中央空调的显著特点是其能够营造一种非常舒适的室内环境。传统的家居型空调一般只能解决冷暖问题，而无法正确地进行空气处理。暖风空调的出现，则有效地克服了这一不足。其空气处理过程主要表现为，当空气进入后，暖通空调不仅可以引进新风，而且还可以将空气进行冷却和过滤处理。

1.2 暖通空调技术产业的发展现状

近年来，随着新技术、新工艺、新发明不断涌现，现代暖通空调技术的发展也逐渐朝着可持续方向迈进。尤其是资源节约型和环境友好型社会发展理论的提出，对我国暖通空调产业的发展具有积极的引导作用。然而，由于受传统的暖通空调生产技术的影响，我国的暖通空调技术的研发速度有待进一步提升[2]。

尤其是根据我国近年来高层建筑暖通空调的运行数据和能源消耗数据来看，暖通空调的能耗过高。许多高层建筑的各项能源消耗过程中，暖通空调的能源消耗已经达到了40%。目前，我国暖通空调的应用主要分为家用暖通空调技术和商用暖通空调技术。由于人们开始对空调的节能环保要求不断地提高，家用暖通空调的设计应用需要投入更多的技术和资金，才能够使其更好地投入使用。同时，受传统的暖通空调行业发展的影响，我国的商用空调大多数都依赖于进口，从而严重地阻碍了我国暖通空调的自主研发生产进程。

此外，随着暖通空调的不断投入使用，越来越多的问题开始引起人们的关注[3]。例如，一些工程设计人员的工作经验有限、责任心有待加强，造成暖通空调在投入应用中出现失误。因此，加强对暖通空调控制系统的优化设计工作，直接关系着整个暖通空调的项目成败。同时，暖通空调的控制系统设计工作十分复杂，需要相关工作人员结合各个程序的特点，从而从整体上进行考虑，以保证暖通空调的安全运行。

2 暖通空调控制系统的优化设计探究

2.1 暖通空调控制系统的工作原理

暖通空调控制系统的工作原理就是通过在制冷机组的蒸发器中放入适量的制冷剂，当其遇到冷冻水时，会自动地进行相互间的热量交换，从而转化成水汽，让系统中的冷冻水温度有所降低。制冷剂在被汽化后，通过压缩机的推力，转换成高温高压气体。冷却水在流经制冷机组时又会自动进行冷却，进而将气体转变成低温低压的液体。暖通空调常用的供水系统主要是以冷冻水系统为主的循环式系统。在暖通空调的空气处理单元中，一部分的新风与部分的回风进行混合，从而形成一种新的混风。这种混风在冬天会自动地提高温度，相反，在夏天时会自动地降低温度。系统在送风的过程中会与室内的空气进行相互间的热量传递，最终使得室内的温度处于一个适宜的状态。暖通空调的空气处理单元主要用于混风和部分新风进行混合。因此，了解暖通空调的工作原理有利于进一步做好控制系统的设计工作。

2.2 暖通空调控制系统优化设计策略分析

2.2.1 变频技术的普及推广

变频技术的推广使用不仅能够有效地弥补空调系统自身的不足，而且还能够更好滴降低能耗，从而促进暖通空调技术的可持续发展。在实际的设计过程中，变频技术的应用能够有效地调节空调设备输出功率的负荷，并且能够利用空调系统中的末端装置以实现二者之间的相互补偿。通常情况下，空调系统都是按照设计人员所给定的额定功率进行运作，因此，当负荷较低的情况下，空调设备以超出额定的功率运行，就会造成大量的能源损耗。随着变频技术的普及推广，整个系统通过对风量和水量进行自动调节，以实现资源节约型发展。

2.2.2 冷热源系统的选择

暖通空调中冷热源系统中的冷热源主要包括冷却水、冷冻水以及热水制备系统。其中，对冷却水系统的功能主要是通过将冷却塔和冷却水泵提供冷水，从而确保整个冷却塔风机能够安全地运行。同时，冷却水监控系统还能够根据室内外气温的变化情况，自动地调节冷负荷状态下的冷却水的运行状况。同时，冷冻水系统主要是保证整个冷冻机蒸发器能够拥有足够的水量，以维持整个机器的正常运行。最为关键的是冷冻水系统能够在满足用户使用需求的前提下，更好地减少水泵的电量消耗，从而实现节能运行。热水制备系统在暖通空调设备中主要是以热交换器为主，其功能是维持正常的生产生活，以及所需的供暖热水。通过对这一系统的优化设计，从而保证整个热水系统的正常循环。

2.2.3 正确选择空调的方式

暖通空调系统的应用出发点在于能够为人们提供一种新型、舒适、健康的空调运行方式[4]。其通过综合湿度、风速以及人们对环境的适应程度等因素，从而改变自身应用的舒适程度。因此，在实际的暖通空调控制系统的设计过程中，应该通过对不同组合型的参数进整合。例如，咖啡厅的夏季温度应该控制在26 ℃左右，相对湿度为40；冬季温度应该控制在21 ℃～23 ℃，相对湿度为20～30。室内空气流速保持在0.25（1.8 m）m/s，循环空气应为12～15/h，年能耗为570～4500 MJ/m。

不同的空调方式所产生的舒适效果会有所差异。尤其是当热湿环境发生变化时，空调系统所产生的能源消耗也会发生相应地变化。因此，在夏季时期，如果选择传统的空调方式来降低室内的温度，热湿空气通过人体和周围环境进行交换，所需要的空气湿度较低，此时对新风进行加热会造成较大的损失。相反，如果相关设计人员能够将全新热湿环境应用到空调系统中，并且选择合适的空调方式，则能够有效地提高辐射热度，从而营造一种健康、环保的空调运行方式。

2.2.4 选择灵活的管理操作口

暖通空调的容量确定主要是根据具体的投入使用环境来确定。一般来说，暖通空调的容量都是以该地全年中最不利的气象条件作为标准。例如，在南方的冬天主要以湿冷气候为主，因此，暖通空调的容量则需要根据当地的实际情况，合理地设置容量值，以适应南方地区全年负荷的不断变化。管理操作灵活方便也能够更好地满足用户的使用需求。因此，相关设计人员在进行系统设计的过程中应该尽量选择灵活的管理操作口。

例如，暖通空调在工厂生产过程中，其系统设计应该不断地提高自动化程度，从而有利于节省人力资源。工厂以噪声控制主风管的最大允许速度为12.5 m/s，送风主管为15.0 m/s，回风主管为9.0 m/s。尤其是对于需要大型空调系统来进行调节时，相关工作人员应该采用自动控制的方法以最大限度地降低工作量。当工厂中的暖通空调设备系统中由于季节的变换而不能进行自动调节时，工厂需要根据实际情况安排人员进行相关阀门的操作，因而对操作人员的思想素质也提出了一定要求。暖通空调在工厂的生产中发挥着重要作用。尤其是在一些设计武器弹药的厂房中，要求空调设备具有极大的安全性，不仅要求具有防火安全、人员环境安全，而且还需要重要设备物品环境安全以及易燃易爆环境安全。在空调系统的设计过程中，还需要考虑暖通空调在运行中出现故障的情况，尤其是对室内的生产设备以及周围环境所产生的影响。一旦空调系统引发安全问题，将会给整个工厂造成巨大的经济损失。

3 结语

综上所述，暖通空调控制系统的优化设计对提高整体性能具有重要作用。因此，在实际工作中，需要相关设计人员在改进空调的运行模式的基础上，充分地结合空调系统所运行的环境特点，从而设计出一套切实有效的控制系统。只有这样，我国的暖通空调产业才能够积极健康地发展。

参考文献

[1] 暖通空调制冷系统建模与控制现状及发展趋势[J].李树江.沈阳工业大学学报，2011（3）.

[2] 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2010[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3] 高养田.空调变流量水系统设计技术发展（之二）[J].暖通空调，2012，39（10）：100-101.

[4] 周志强.中国能源现状、发展趋势及对策[J].能源与环境，2011，6（6）：9-10.