劉文青
(江蘇省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 南京 210019)
當(dāng)前,對于智能建筑而言,有統(tǒng)計(jì)顯示,暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占總樓宇總能耗可達(dá)60%,其自控系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)一般會(huì)占到總監(jiān)控點(diǎn)的50%以上。由此可知,暖通空調(diào)的自控系統(tǒng)對于智能建筑而言具有十分重要的地位。另一方面,目前我國的暖通空調(diào)自控系統(tǒng),與照明、報(bào)警、電梯等智能化水平相比較差。雖然有些公共建筑安裝了自控系統(tǒng),但仍普遍存在著智能化水平低,往往只監(jiān)不控,未能發(fā)揮系統(tǒng)的有效作用。究其原因是多方面,其中,暖通空調(diào)與自控專業(yè)配合不力是其中一個(gè)重要原因。本文從設(shè)計(jì)和運(yùn)行兩個(gè)方面對該問題進(jìn)行探討,提出存在的問題,分析其原因并給出解決策略。
暖通空調(diào)自控系統(tǒng)的架構(gòu)組成如圖一所示,系統(tǒng)可以分為軟件和硬件兩個(gè)部分,在硬件和軟件的具體組成部分后面標(biāo)出了各自對應(yīng)的專業(yè),從圖中可以看出,監(jiān)測元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及應(yīng)用軟件部分都需要暖通專業(yè)的參與,而主機(jī)、接口、通用設(shè)備以及系統(tǒng)軟件需要計(jì)算機(jī)和自控專業(yè)來完成。
圖1 暖通空調(diào)自控系統(tǒng)架構(gòu)圖
我國暖通空調(diào)專業(yè)的本科名稱經(jīng)歷了從“供熱通風(fēng)空調(diào)工程”到“供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)與空調(diào)工程”,再到“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”,簡稱“建環(huán)”。在 “98體系”之前,暖通專業(yè)不開設(shè)與自動(dòng)控制有關(guān)的內(nèi)容的課程。在“98體系”中,增加了 “自動(dòng)控制原理”,“建筑設(shè)備自動(dòng)化”等課程。但在實(shí)際教學(xué)中,存在如下問題:各個(gè)高校的教學(xué)人員基本為自控專業(yè)出身的,學(xué)生學(xué)到的只是自控控制原理本身,與自身暖通專業(yè)缺乏深度的契合與貫通。暖通設(shè)計(jì)師參加工作在高校期間對自控專業(yè)學(xué)習(xí)的先天不足會(huì)暴露出來,這樣會(huì)影響到從事專業(yè)設(shè)計(jì)對自控專業(yè)的把控。暖通專業(yè)對這一專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的相對匱乏使得兩個(gè)專業(yè)之間不能順暢溝通。
因?yàn)樽钥貙I(yè)人員而言,本科階段不學(xué)習(xí)和“熱工”、“流體”、“建筑環(huán)境”等熱工基礎(chǔ)課程,因此他們對暖通空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠,對暖通空調(diào)系統(tǒng)缺少系統(tǒng)、整體的概念。另一方面,近年來暖通空調(diào)系統(tǒng)一直在不斷發(fā)展,比如從冷水機(jī)組到氟機(jī),從水源熱泵到地源熱動(dòng),末端也經(jīng)歷了多種發(fā)展,比如從普通的風(fēng)機(jī)盤管到座椅送風(fēng),再到現(xiàn)在的輻射空調(diào)等。 這些系統(tǒng)對于暖通專業(yè)人員都需要一定的時(shí)間來摸索、學(xué)習(xí)起來尚有一定難度,對自控專業(yè)來說,要想深刻理解并做好配合,其中的難度不小。這就從客觀上導(dǎo)致暖通專業(yè)與自控專業(yè)溝通時(shí)帶來了知識(shí)和能力上的不對等,從而帶來障礙。
暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行包括系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行管理兩個(gè)階段。系統(tǒng)調(diào)試涉及機(jī)電安裝單位、自控以及智能化施工單位和設(shè)備商,需要機(jī)組、閥、泵等設(shè)備生產(chǎn)廠家通力配合,最后由總承包監(jiān)督各專業(yè)分包的調(diào)試內(nèi)容。在這個(gè)過程中,如果工期問題造成前期工作的工期壓縮,會(huì)帶來暖通專業(yè)沒有充分的時(shí)間來與自控專業(yè)溝通。此外,機(jī)電安裝人員的經(jīng)驗(yàn)也會(huì)對調(diào)試帶來影響。有些施工單位的調(diào)試方案往往不夠細(xì)致,可操作性不強(qiáng),加上檢測工具以及檢測方法不恰當(dāng)?shù)葐栴},在系統(tǒng)調(diào)試階段帶來的調(diào)試質(zhì)量會(huì)大受影響。
自控系統(tǒng)出了滿足基本的使用功能,還有一個(gè)重要任務(wù)就是通過自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制,即達(dá)到該系統(tǒng)效率最高,節(jié)能效果最好。要達(dá)到這一點(diǎn),需要有專業(yè)的、高水平的運(yùn)行管理人員。目前我國的機(jī)電管理屬于物業(yè)管理,管理人員水平參差不齊,往往在實(shí)際操作過程中達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)的理想效果。另一方面,要對系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)記錄,暖通人員到現(xiàn)場長時(shí)間的收集資料不太可行。有的工程配備了計(jì)算機(jī)方面的管理人員,但是因?yàn)樵摬糠秩藛T對暖通本身理解不足,也無法真正做到最優(yōu)的管理和運(yùn)行。目前,很多的項(xiàng)目沒有形成數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集分析的完整流程,系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)也沒有發(fā)揮其工程指導(dǎo)作用。
各個(gè)暖通專業(yè)高校積極響應(yīng)革新教學(xué)方式,采用多種現(xiàn)代化教學(xué)手段開展教學(xué),在暖通學(xué)科教學(xué)中補(bǔ)充自控部分的內(nèi)容。在師資上最好配備具有暖通系統(tǒng)自控經(jīng)驗(yàn)的教師,必要時(shí)可以聘請行業(yè)導(dǎo)師進(jìn)校兼課,這樣給學(xué)生帶來第一手的內(nèi)容和資料。在教學(xué)中利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)手段開展教學(xué)活動(dòng),會(huì)達(dá)到更好的教學(xué)效果。
對于空調(diào)設(shè)計(jì)師而言,要明確自己的專業(yè)職責(zé)。 首先,對自己專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)進(jìn)一步加深,比如對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)停留在“冬夏兩季”的概念,應(yīng)該用全年的運(yùn)行思路來指導(dǎo)設(shè)計(jì),這樣對于自控系統(tǒng)才有可能在全年動(dòng)態(tài)的前提下發(fā)揮最優(yōu)的效果,從而達(dá)到最佳節(jié)能效果。其次,暖通專業(yè)應(yīng)該在工作中補(bǔ)充相關(guān)自控方面的知識(shí),雖然不要求全面掌握自控系統(tǒng),但要對每一種自控系統(tǒng)、自控原理、監(jiān)測部件種類的優(yōu)劣等做到心中有數(shù),這樣才有可能在于自控專業(yè)溝通時(shí)取得良好效果。
自控專業(yè)設(shè)計(jì)人員要學(xué)習(xí)相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí),當(dāng)暖通設(shè)計(jì)師給出各類系統(tǒng)、設(shè)備的邏輯關(guān)系時(shí)能做到認(rèn)識(shí)清楚,這樣才能根據(jù)暖通專業(yè)提出的控制方案和技術(shù)要求來完成控制程序的編寫,以及設(shè)置控制信號(hào)等,并將其設(shè)計(jì)出一套完整的暖通空調(diào)自控系統(tǒng)。同時(shí),自控專業(yè)設(shè)計(jì)人員要科學(xué)看待目前已有的模糊控制、自適應(yīng)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù),不能把其當(dāng)做放之四海而皆準(zhǔn)的控制方法。當(dāng)此類理論應(yīng)用于暖通系統(tǒng)時(shí),有沒有內(nèi)在大量數(shù)據(jù)的支撐,如何確認(rèn)這些參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系等,這些對于自控專業(yè)人員都是要深入思考的。
在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)分工中,往往將自控系統(tǒng)完全交給系統(tǒng)承包商,這樣做的結(jié)果往往帶來不確定性。其中原因在于承包商技術(shù)的優(yōu)劣、技術(shù)水平的高低以及責(zé)任心等高低不齊,對自控系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行都有影響,作為主體設(shè)計(jì)方的設(shè)計(jì)院反而不容易在整體上進(jìn)行把控。因此,筆者建議主體的自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該由設(shè)計(jì)院內(nèi)部暖通設(shè)計(jì)師和自控專業(yè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)院內(nèi)部共同完成,包括自控系統(tǒng)設(shè)備的接線圖、施工圖以及調(diào)試等。
集中監(jiān)控系統(tǒng)的功能與建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行管理要求是相關(guān)的。本專業(yè)人員參與集中監(jiān)控系統(tǒng)的選擇工作,有利于將本專業(yè)的運(yùn)行要求融入集中監(jiān)控系統(tǒng)中,為集中監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和運(yùn)行打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
暖通空調(diào)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)建筑的使用功能,滿足使用者的舒適性環(huán)境要求。作為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員,應(yīng)努力提升自己的專業(yè)水平,同時(shí)拓展自控領(lǐng)域相關(guān)知識(shí),提高自身設(shè)計(jì)水平。對于自控專業(yè)而言,在服務(wù)暖通專業(yè)時(shí),應(yīng)更多地學(xué)習(xí)其系統(tǒng)知識(shí),關(guān)注系統(tǒng)的同時(shí)關(guān)注系統(tǒng)的運(yùn)行。雙方應(yīng)在設(shè)計(jì)以及運(yùn)行階段更多更好地溝通,只有這樣,我國的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)才能更為合理,技術(shù)才能更為提高,才能為我國的人居環(huán)境和節(jié)能減排做出更大的貢獻(xiàn)。