發布時間：2016-08-15所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 隨著現在科技的發展，智能建筑也是現在生活中發展起來的一部分了，建筑產業不斷發展的過程中，智能建筑和綠色建筑的理念逐漸被人們接受和認可，智能建筑業也成為當今建筑發展的最終產物。本文是一篇 工程師論文范文 ，主要論述了智能建筑中的節能控制探討。
隨著現在科技的發展，智能建筑也是現在生活中發展起來的一部分了，建筑產業不斷發展的過程中，智能建筑和綠色建筑的理念逐漸被人們接受和認可，智能建筑業也成為當今建筑發展的最終產物。本文是一篇工程師論文范文，主要論述了智能建筑中的節能控制探討。
摘要：隨著建筑產業的發展，能源浪費問題也逐漸在建筑供熱系統中體現出來，近年來對能源利用效率提出了較高的要求。民用建筑中基本采暖設施的能耗較大，建筑節能的重點是要實現對內部采暖系統的能耗控制。該文先論述了智能建筑中熱源節能的重要意義，以集中供熱自動控制系統為例進行了分析，探討了建筑中熱源自適應節能控制的方法，以期為建筑行業能源的有效利用提供有利的指導。
關鍵詞：智能建筑,熱源自適應,節能控制,策略探究
智能建筑概念最早由美國人提出，1984年1月，美國聯合科技集團的UTBS公司在康涅狄格州哈伏特市建成了世界上第一座智能大廈，在這座建筑中，客戶不必自己添置設備，便可獲得語言通訊、文字處理、電子郵件、科學計算和情報資料檢索等服務。此外，大廈實現了自動化綜合管理，樓內的空調、供水、防火、防盜供配電系統等均由電腦控制，使客戶真正感到舒適、方便和安全。由于智能建筑本身集計算機技術、自動控制技術和通信技術等為一體，在現階段的發展速度較快，同時經濟建設的進步也為智能建筑的發展提供了保障。進入新世紀以后，需要對國家多年發展智能建筑的經驗進行總結，在面對公共建筑和住宅建筑的過程中時刻保持科學的態度，不斷加快智能化建設，提高與智能建筑技術相關設備的穩定性和可靠性，保證正常使用，實現節能能耗、保護環境的目的。針對住宅建筑而言，需要在建設過程中充分考慮居民的居住要求，從實際出發，為未來建筑功能的拓展保留充足的余地，在經驗總結和技術完善的過程中促進智能建筑的發展和進步。
1熱源節能在智能建筑中的重要作用
經濟建設不斷發展的過程中，城市居民在建筑類資產方面的投資不斷增多，很大程度上提高了建筑產品的需求量，但是在目前能源危機問題日益突出的同時，國內在建筑行業中的熱能利用率較低，主要原因是建筑熱能利用方面報文隔熱措施和氣密性措施不到位。熱能利用率較低的問題也加快了空氣中二氧化碳的排放量，溫室效應加重，氣溫升高，冰川消失，土地的沙化問題逐漸加重，緩解建筑中熱源能耗問題迫在眉睫，為了解決這一問題重點從以下幾個方面入手。(1)降低建筑內部的能耗;(2)開發天陽能等可再生能源;(3)在充分利用能源的過程中保證建筑本身的功能優勢得到發揮，以滿足人們的日常能源需求。建筑行業中能源問題涉及的領域較多，智能建筑更是多種專業化技術完美結合的實例。針對建筑采暖熱源控制問題，需要在保證健康、安全和舒適的前提下，對熱源系統的啟動和關閉進行嚴格地控制，最終實現能源節約的目的。從19世紀中葉開始，自適應控制系統被應用于建筑領域中，近年來各種與自適應控制系統相關的軟件也獲得了應用，很大程度上加快了智能建筑中熱源節能技術的發展。
2智能建筑中集中供熱自動控制方法
集中供熱自動控制的過程中需要明確整個采暖系統的熱負荷，熱負荷計算時需要先弄清建筑物的總體耗熱量，熱量的計算必須以穩定傳熱為基礎。因此，集中供熱自動控制需要重視建筑物外墻和屋面等外圍結構的特性，任何點位的溫度和外圍結構內外空氣溫度保持恒定，室內外空氣溫度晝夜變化較大，因此需要結合這些氣溫變化特點對室內采暖系統進行設計和控制，調節采暖房間內散熱器的散熱量，保持室內有舒適的溫度，降低室內熱量較高帶來的熱量浪費問題，提高熱能的利用效率。在集中供熱系統中，可以應用改變溫度的方法實現對供熱量的調節，這種方法也被稱為質調。應用改變熱水流量的方法實現對供熱量的調節，這種方法也被稱為量調。通過對放熱時間的調節實現對熱量的控制，這種方法也被成為間歇調節。這3種方法在集中采暖系統熱量控制過程中較為常見。由于實施控制的位置存在差異，一般將供熱量的控制方法分為個別調節、局部調節和中央集中調節3種。其中個別調節是指在用熱設備和機組設備上直接進行熱量調節，局部調節在供暖系統管道中或者某一區域內進行調節，中央集中調節是在在援用的熱源上實現對熱量的控制。中央集中式調節過程中需要重點考慮不同熱工況的影響因素，可以在明確室外溫度的基礎上掌握熱量的供應和需求信息，初步實現調節。局部調節過程中需要重點考慮不同區域的供熱特性，實現對中央集中調節的補充。單個別調節需要結合熱設備使用對象提出的具體要求進行后續的補充調節[1]。間歇供熱調節方法一般應用于室外氣溫較高的環境中，也可以實現對中央集中式調節的補充。調節方式在選用的過程中需要重點考慮建筑物本身的結構和功能，明確建筑物對采暖工程提出的主要衛生要求，發揮出采暖系統的經濟性，考慮熱媒對不同控制過程的影響。
3智能建筑中熱源自適應節能控制
3.1溫度分布控制
很多集中建筑物的供熱系統中存在一個重要的問題，即建筑物內部的溫度分布并不十分均勻，不同位置熱量獲取和傳輸過程中很容易受到外界環境條件的影響，導致整個建筑物內部熱量存在較大偏差。為了提高建筑物內部舒適性，避免寒冷地區建筑內部出現嚴重過熱的問題，可以在實際建筑結構內部應用三通閥代替傳統的分布閥，實現對不同開關控制的操作。三通閥的應用可以將建筑物內部的供熱系統分割成不同的可以獨立運行的熱區域，但是應用三通閥的缺點是只能進行局部調節，很難實現不同區域內熱量的協調，也無法準確控制熱源的供給，最終出現能源浪費問題。
3.2自動控制策略
集中供熱系統控制過程選用質調、量調和間歇性調節3種自動控制方法。質調過程中需要對供水溫度進行精確的控制，從事實現對供熱量的口供紙;量調過程中調節水流量實現熱量控制;間歇性調節過程中需要實現對放熱時間的控制，改變熱量的大小。其中，間歇性調節在智能建筑熱能控制過程中應用較為廣泛，現以間歇性調節的應用為例進行分析。圖1是熱源系統間歇性調節的操作方式。這種熱源系統間歇性調節的操作方法建立在對供熱系統全面分析的基礎上，在實際操作的過程中需要明確熱源的啟動和關閉，以最大限度地降低能量消耗，針對建筑物內部而言，需要將溫度控制在期望溫度范圍值內[2]。智能建筑應用過程中會表現出明顯的動態特性，動態特性的體現主要與建筑物的整體結構外部環境因素相關，由于外部環境中存在多種不確定因素，對建筑物動態特性的分析將十分困難。正是由于建筑中多種不確定因素的存在，為自適應控制技術的選擇提供了可靠的依據。針對建筑物中供熱系統和外部環境而言，它們對溫度的影響都將表現出緩慢的滯后特點。作為一種新的現代化控制系統，自適應控制方法可以結合實際控制對象相關的環境特點和多種影響因素，可以方便實現對控制系統辨識能力的優化，降低外界因素對系統控制的影響，實現自校正，可以被廣泛應用于模型分析和干擾變化緩慢愈合的情景中。在以上理論分析的基礎上，可以應用自校正調節控制的方法，在系統中引入溫度預測模型，可以借助最小方差的遞推算法實現對溫度參數的有效辨識，在熱源控制過程中采暖過程中不需要事先知道物理參數，這一技術優勢使得該調解控制方法被廣泛應用于集中供熱系統中。
3.3智能建筑中熱源自適應節能控制模型
結合熱力學第一定律可以知道，不同形式的能量在傳遞或者轉換的過程中守恒，基本公式為△=+，其中△表示內能的增量;表示系統與環境交換熱，吸熱為正，放熱為負;W表示熱能對外做的功。熱量具有可傳遞的特征，該定律說明熱量從一個物體(系統)傳遞到另一個物體(系統)時，能量的總值保持不變，熱力可以轉變為功，功也可以轉變為熱，熱能消失時，也必定會產生相應的功。理論分析與實際溫度測量系統表現出較高的一致性，研究過程中也很容易明確整個熱力系統的結構和動態變化規律，可以將所有的熱傳導現象看作是線性的，循環水系統中存在一部分熱量，這部分熱量可以被忽略，與建筑外墻的儲熱量相比，建筑內墻和分隔樓板的儲熱量較高。由于熱源系統和建筑物本身都存在一定的熱慣性，因此在建筑產品使用之前需要留有一定的預熱時間，控制過程中最好在預熱時間內啟動熱源系統，建筑產品使用的過程中可以實現對內部溫度的控制，保證居住者的體感達到較為舒適的水平。針對預熱時間而言，需要重點考慮3個因素：(1)建筑物本身的熱特性;(2)建筑物內不得蓄熱特性;(3)熱源系統的實際工作狀態。所有的起始控制器工作過程中都需要明確預熱時間，如果預熱時間估計過高，將會造成較多的熱量浪費;預熱時間估計過低將對導致在應用的初期就覺得舒適感降低。建筑物熱源系統控制過程中需要重點明確熱源自適應系統的時間，明確其中重要的熱慣性特點，建筑物內部的房間需要有一個啟動熱源系統，在使用之前給定精確的預熱時間，在這個時間段內開啟熱源系統，保證居民在使用房間時體會到內部溫度帶來的舒適感[3]。一般情況下，預熱系統的時間控制需要重點考慮3個方面的影響因素：第一是建筑物本身的特點，而預熱特性的分析需要建筑里建筑物本身的特性上;第二是建筑物本身的蓄熱量，建筑物內部的蓄熱量與建筑物本身的結構特性有較大的關聯，為了避免溫度過高或過低，需要重點體現出建筑物的儲熱穩定性能;第三需要及時匯報熱源系統的基本概況，為熱源系統的穩定運行提供可靠的基礎，便于發現問題后及時解決，保證熱源系統的正常運行。圖2是區域內熱源微機監控和系統控制的基本原理。該控制過程中選用兩級計算機控制方法，第一級為對設定值的控制和監督，在這個過程中實現信號的收集和命令發出，之后借助系統數學模型的計算和處理得出最可靠的值。自適應控制器可以實現模型給定值和測量值之間的比較，同時實現對數字化參數的控制和計算，參數經過數模轉換后送入到執行機構完成調節。應用這種自適應可供至系統結合實際情況對調節功能進行優化，機器中賦值后提高控制過程的安全性地及時性，機器出現使用故障的概率較低，系統功能實現的過程中可以借助多個控制器，整個系統的節能控制也就實現了。
4結語
智能建筑是現代建筑發展的最終產物，在目前能源短缺的大北京轄區，智能建筑中的節能控制方案成為業界研究的熱點。傳統建筑中突顯出能源浪費問題，建筑行業對能源的綜合利用效率提出了更高的要求。文章以智能建筑為例，在論述熱源節能重要意義的基礎上，分析了集中供熱自動控制系統，探討了建筑中熱源自適應節能控制的方法，可以為建筑行業能源的有效利用提供借鑒。
參考文獻
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[2]溫東颯.智能建筑中熱源自適應節能控制分析[J].華北電力大學學報(城市建設和規劃),2013,33(18):228.
[3]魏立峰.智能建筑中變風量空調系統室內氣流組織的數值模擬和實驗研究[J].北京建筑工程學院,2010,25(20):239.
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