暖通系统中的智能控制技术应用

暖通系统中的智能控制技术应用

施犇健

柏诚系统科技股份有限公司   江苏省无锡市滨湖区   214072

摘要：随着建筑智能化的不断推进，暖通系统作为建筑能耗的主要部分，其智能化控制技术的应用变得尤为重要。本文旨在探讨智能控制技术在暖通系统中的应用，分析其对提升系统性能和能源效率的重要作用。通过对温度、湿度和通风控制技术的深入研究，本文将展示智能控制如何优化暖通系统，为实现绿色建筑和可持续发展提供技术支持。

关键词：暖通系统；智能控制技术；应用

引言

暖通系统，作为建筑内部环境控制的核心组成部分，智能控制技术通过集成先进的传感器、通信技术和数据处理算法，能够实现对暖通系统的实时监控和动态调节，从而优化能源消耗，减少环境影响。

一、智能控制技术基础

1.1 暖通系统中的控制需求分析

暖通系统在各类建筑中承担着营造舒适室内环境的关键任务，其控制需求因建筑类型与使用场景而异。在商业建筑领域，如大型商场和高层写字楼，人员往来频繁，室内环境受人体散热、照明及办公设备发热等因素影响显著。白天营业时段，人员密集区热负荷迅速攀升，若不能及时调控，室内温度将过高，湿度也会因人员呼出的水汽及水分蒸发而失衡，这不仅会降低顾客购物的舒适度，还会影响办公人员的工作效率。住宅建筑虽控制需求相对简单，但也注重舒适性与节能性的平衡。居民对室内温度的感受随季节和个人习惯而变，冬季期望温暖，夏季渴望凉爽，合理的湿度控制能避免皮肤干燥、呼吸道不适等问题。而且，随着能源成本上升和环保意识增强，住宅暖通系统在满足居住舒适的同时，需最大限度降低能耗，实现节能减排，这就要求控制系统能根据居民作息和室外气候条件灵活调节。

1.2 智能控制技术的关键要素

传感器技术作为获取环境信息的 “触角”，其精度和可靠性至关重要。温度传感器犹如敏锐的 “体温计”，高精度的型号能将测量误差控制在极小范围，为温度控制系统提供精准反馈，确保温度调节精确无误。湿度传感器实时监测空气湿度，预防因湿度异常引发的不适与健康隐患。空气质量传感器则针对二氧化碳、颗粒物等污染物进行监测，保障室内空气清新。控制器算法是智能控制的 “大脑”，传统的 PID 控制在简单系统中虽有应用，但面对复杂多变的暖通环境，其局限性凸显。现代智能算法如模糊逻辑控制、神经网络控制和模型预测控制展现出优势。模糊逻辑控制模拟人类模糊思维，依据传感器数据和预设规则灵活决策。例如，当室内温度稍高且湿度适宜时，它能适度增加制冷量并维持通风稳定，实现精准且人性化的控制。神经网络控制凭借强大的自学习能力，依据历史数据和实时运行状况不断优化控制策略，提升系统性能。通信技术是智能系统各部件间的 “神经脉络”，随着物联网发展，Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等无线通信技术广泛应用，实现了传感器、控制器与执行器间的高效数据传输，降低布线成本与施工难度。用户借此可通过智能手机等终端远程监控和操控暖通系统，实现家居智能化管理，如在回家途中提前开启空调预热或制冷，提升生活便利性。

二、智能控制技术在暖通系统中的应用

2.1 温度控制技术

冬季供暖时，分布于室内各处的温度传感器构成严密的 “监测网”，精准捕捉各区域温度信息。一旦室内温度低于设定舒适区间，控制系统便迅速 “发号施令”，启动供暖设备，如高效的热水锅炉或先进的热泵机组。同时，依据温度偏差程度与变化趋势，运用变流量控制技术灵活调节供暖热水流量或热泵制热功率。夏季制冷阶段，智能温度控制系统同样依据室内温度传感器反馈，精准操控制冷设备。当温度升高超出设定值，制冷机组迅速启动，同时结合风机转速与出风口开度的智能调节，优化室内空气循环与分布，确保制冷效果均匀覆盖。

2.2 湿度控制技术

湿度控制对室内环境舒适度与物品保存至关重要，智能湿度控制技术应运而生。在博物馆、图书馆等文化场馆，珍贵文物与书籍对湿度极为敏感。智能湿度控制系统借助高精度湿度传感器实时监测，当湿度低于下限，蒸汽加湿器或超声波加湿器启动，均匀释放水分；反之，转轮除湿机或冷凝除湿机高效运转，精准去除多余水分，确保室内湿度稳定在适宜范围，为文化瑰宝提供理想保存环境。工业生产领域，如制药、食品加工行业，生产流程对湿度要求严苛。智能湿度控制系统紧密结合生产工艺，依据不同阶段产品特性，精确调控湿度水平。通过湿度补偿算法修正传感器误差，并根据温度变化动态调整控制参数，确保在复杂生产环境下湿度始终符合标准，保障产品质量与生产安全。住宅建筑中，智能湿度控制技术提升居住品质。在梅雨季节和供暖期，室内湿度易出现异常。智能系统与空调、新风系统联动，依据湿度情况自动切换加湿或除湿模式，使室内湿度保持舒适范围，减少因湿度问题引发的身体不适和疾病传播风险，为居民营造健康舒适的居住氛围。

2.3 通风控制技术

通风是保障室内空气质量的关键环节，智能通风控制技术发挥着重要作用。空气质量传感器对室内二氧化碳、VOCs 和颗粒物浓度等指标严密监测，同时关注室外空气质量状况。一旦室内空气质量下降，如二氧化碳浓度超标，通风设备迅速启动，引入室外新鲜空气置换污浊空气，提升室内空气质量与人员舒适度，增强工作效率。通风控制过程中，智能系统依据室外空气质量灵活切换模式。雾霾天气或污染严重时，自动切换内循环模式，防止污染空气进入；室外空气良好时，则优先采用新风模式，加大空气交换量，确保室内空气清新自然。结合人员活动情况，智能通风控制系统实现精准调控。通过人体传感器或与建筑自动化系统联动，实时感知人员数量与分布。室内无人时，自动降低通风量或停止运行，节约能源；人员集中区域则加大通风量，保障人员呼吸新鲜空气，实现节能与舒适的平衡。

三、智能控制技术的优化与未来趋势

3.1 系统性能优化

设备层面，持续优化传感器、控制器和执行器性能。研发更高精度、稳定性更强的传感器，为系统提供更精确环境数据；改进控制器算法，如融合多种智能算法优势，通过参数优化提升控制精度；选用响应速度更快、调节精度更高的执行器，确保控制指令精准执行，增强系统整体稳定性与可靠性。系统集成与协同优化是关键路径，深度整合供暖、制冷、通风、湿度控制等子系统，实现信息共享与联动控制。例如，在温湿度调节中，协调各设备运行，避免相互干扰，实现精准控制与高效能源利用。同时，与建筑照明、遮阳等系统集成，根据室内环境综合需求，实现全方位智能调控，提升建筑整体性能与舒适度，打造智能化、一体化的建筑环境控制系统。

3.2 能源效率提升

能源效率是智能控制技术发展的重要方向，优化控制策略是节能关键，基于模型预测控制方法，依据室内外环境参数预测模型与系统运行特性，提前规划最优控制策略。在供暖季，精准预测温度变化与热负荷需求，合理安排设备启停与功率调节，避免能源浪费，实现高效供暖。能源回收与利用是重要手段，通风系统中采用热回收装置，回收排出空气热量预热新风，降低供暖或制冷能耗。工业废热也可通过智能控制回收用于暖通系统，实现能源梯级利用，提高能源利用效率，减少对传统能源的依赖，促进可持续发展。借助能源监测与智能控制系统联动，实现能耗实时监控与分析。通过智能电表、水表等设备，系统实时掌握能源消耗情况，自动诊断能源浪费环节，提出针对性节能措施。

四、结语

本文通过对暖通系统中智能控制技术的应用进行了全面分析，展示了其在提升能效和系统性能方面的显著优势。随着技术的不断进步，智能控制技术有望在建筑节能领域发挥更大的作用。

参考文献

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