暖通空調(diào)市場穩(wěn)步增長，優(yōu)化控制策略成當(dāng)務(wù)之急

    隨著人們生活水平的日益升高，對于辦公、休閑娛樂和居住的建筑物環(huán)境舒適度提出了越來越高的要求。暖通空調(diào)是樓宇自動化體系中一個重要的分支子系統(tǒng)，目前，運(yùn)用優(yōu)化控制策略、大數(shù)據(jù)和云計算等先進(jìn)技術(shù)來提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率，是行業(yè)發(fā)展的一個主流趨勢。

    根據(jù)英國建筑服務(wù)研究與信息協(xié)會（TheBuildingServicesResearchandInformationAssociation，BSRIA）的一項研究顯示，軟件和物聯(lián)網(wǎng)的增長將是拉動全球樓宇自動化（BuildingAutomation，BA）市場的主要驅(qū)動力。其中，控制器（DDC，房間和現(xiàn)場控制器）以及軟件和硬件的市場總量預(yù)計將從2017年的70億美元增長至2022年的85億美元（以制造商出廠價計算）；增長最快的預(yù)計是軟件，其主要用于管理、控制和優(yōu)化建筑系統(tǒng)以及建筑能源系統(tǒng)，每年增幅預(yù)計為10%（見圖1），這反映出在建筑管理過程中數(shù)據(jù)和分析的戰(zhàn)略重要性。

    另一個較為明顯的現(xiàn)象是，越來越多的設(shè)備在出廠前進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)預(yù)裝，以隨時滿足互聯(lián)網(wǎng)的要求，這就是物聯(lián)網(wǎng)成為關(guān)鍵的原因。同時，建筑管理者越來越多地將包括暖通空調(diào)系統(tǒng)在內(nèi)的更多系統(tǒng)進(jìn)行整合，如照明和安保，甚至有些情況下還包括消防。目前，超過25%的樓宇自動化項目已經(jīng)整合了上述1個或多個系統(tǒng)，尤其是大型的、新建的綜合體建筑項目，如交通樞紐、零售中心、體育館等。

    從系統(tǒng)集成商層面來看，全球樓宇自動化市場仍被西門子、霍尼韋爾、江森自控和施耐德電氣4大巨頭所瓜分，一些企業(yè)通過聚焦主要國家市場或如軟件等細(xì)分領(lǐng)域而獲得了可觀的銷售業(yè)績。

環(huán)境舒適度與低能耗之間的平衡

    暖通空調(diào)（Heating，VentilationandAirConditioning，HVAC）是樓宇自動化體系中一個重要的分支子系統(tǒng)，一方面，暖通空調(diào)系統(tǒng)需要正常工作，另一方面，它們也需要高效使用能源，幫助降低二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)建筑物環(huán)境舒適度與低能耗之間的平衡。在暖通空調(diào)控制技術(shù)部分，目前主要是通過對溫度、濕度、通風(fēng)的控制與調(diào)節(jié)，來保障建筑物樓宇內(nèi)部環(huán)境的舒適性。

    其中，暖通空調(diào)行業(yè)中水泵、風(fēng)機(jī)及制冷壓縮機(jī)等為必需的設(shè)備，且耗電量巨大，在全年使用空調(diào)的現(xiàn)代化建筑及辦公大樓中，風(fēng)機(jī)、水泵及制冷壓縮機(jī)、空氣處理單元等設(shè)備都需要使用到電機(jī)，這類設(shè)備的用電量占到整個建筑用電量的40%左右，如何將電耗降下來，提高經(jīng)濟(jì)效益，越來越來為相關(guān)管理部門所重視。

    在暖通空調(diào)系統(tǒng)中使用專用變頻器來控制電機(jī)，一方面可以極大地節(jié)省水泵、風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)的電能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行；另一方面可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高精度控制，滿足對環(huán)境的舒適度。從表面上看，變頻控制通常被視作是一個獨(dú)立部分，是一個純資本支出項目；在許多新舊項目的設(shè)計過程中，一旦要降低成本，變頻器往往都是首先考慮要縮減省去的部件之一；但是實(shí)際上，如果能將變頻器真正設(shè)計到控制系統(tǒng)中，便可實(shí)現(xiàn)成本、效率“雙贏”的最佳效果。在目前的暖通空調(diào)專用變頻器市場上，以丹佛斯、施耐德等為主要的供應(yīng)商品牌。

控制策略的優(yōu)化

    實(shí)際上，從整體系統(tǒng)角度出發(fā)，目前大多數(shù)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能效不高，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性差，亟待進(jìn)行效能調(diào)適，而這一過程需要通過項目規(guī)劃、調(diào)查、實(shí)施、驗證和文檔化四個階段性的工作來實(shí)現(xiàn)。在暖通空調(diào)控制技術(shù)部分，主要存在的問題有：冷機(jī)旁通，小機(jī)對大泵運(yùn)行；水系統(tǒng)流量分配不均；冷凍水泵、冷卻水泵沒有隨負(fù)荷進(jìn)行變流量調(diào)節(jié)；空調(diào)系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行能效低，冷水機(jī)組制冷量性能系數(shù)(COP)無法控制在4.3以下。

    為此，需要在暖通空調(diào)驅(qū)動與控制策略上進(jìn)行優(yōu)化，其中包括對控制點(diǎn)的優(yōu)化、傳感器和控制器等硬件的升級、水系統(tǒng)平衡和流變量控制、冷機(jī)優(yōu)化控制和末端優(yōu)化控制等等。例如：通過水泵變頻控制，調(diào)節(jié)水壓差與溫度，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能效果；通過調(diào)節(jié)冷熱盤、加濕器及變頻風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對溫濕度、新風(fēng)量、風(fēng)壓的需求；根據(jù)溫度、流量、電流等參數(shù)實(shí)現(xiàn)對冷凍機(jī)組的加卸載控制和輪換控制，實(shí)現(xiàn)各冷凍機(jī)組的壽命均衡，效率最大化；根據(jù)冷卻水回水溫度和室外濕球溫度，判斷開啟風(fēng)機(jī)的臺數(shù)或頻率，達(dá)到最佳優(yōu)化節(jié)能效果；利用PH及電導(dǎo)率計追蹤水質(zhì)的變化，報警并自動加藥清洗管道，節(jié)能并減少維護(hù)開支；合理利用AHU冷凝水的回收，作為冷卻水補(bǔ)水，回收水量及冷量。

    除了硬件設(shè)備外，通過軟件、云計算等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對建筑暖通控制系統(tǒng)的智能化監(jiān)控和調(diào)節(jié)，也是目前行業(yè)發(fā)展的一個新趨勢。利用監(jiān)控軟件可將所有HVAC設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)集中顯示，讓物業(yè)管理人員在操作站界面上直觀、簡便地操作；通過組建的云端樓宇自動化系統(tǒng)，還可以及時了解能耗情況，分析并制定節(jié)能策略，達(dá)到監(jiān)控與能源管理的雙重目的。

    此外，近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，建筑物供熱成為人們關(guān)注的一個新的熱點(diǎn)話題。一般來說，供熱系統(tǒng)由熱源（熱媒制備）、熱循環(huán)系統(tǒng)（管網(wǎng)或熱媒輸送）及散熱設(shè)備（熱媒利用）三個主要部分組成。中國供熱領(lǐng)域十幾年來發(fā)展向好，供熱技術(shù)不斷革新，供熱系統(tǒng)日益完善，大數(shù)據(jù)及云計算等當(dāng)代科技成就逐步轉(zhuǎn)化為新的供熱生產(chǎn)力。但在當(dāng)前能源短缺日益嚴(yán)重、熱源緊張、環(huán)境污染的壓力下，急需進(jìn)一步加強(qiáng)能源轉(zhuǎn)換和傳輸過程中的運(yùn)行效率，供需匹配與平衡、量化管控等方面仍然存在著巨大的挑戰(zhàn)。特別是區(qū)域供熱系統(tǒng)需要向量化、自動化和智慧化方向發(fā)展，達(dá)到零過流（循環(huán)流量）、零過量（熱量）、零距離（通訊）和節(jié)能高效的目的，并且能夠改善熱用戶的舒適性。