能耗管理方案范文
時間：2023-11-24 17:17:47
導語：如何才能寫好一篇能耗管理方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
中圖分類號：G267 文獻標識碼：A 文章編號：
在我國的建筑行業不斷發展的今天，建筑的能耗也越來越大。近年來，國內的居民建筑基本能源消耗量（不包括熱水提供）占據了全國總能耗的百分之十五。而在這些數據中，尤以中央空調和采暖水系統的能源消耗量最大，約占據了居民建筑總能耗的百分之六十左右，而這還不包括在居民建筑建造過程中的一系列能耗。因此建筑行業的飛速發展，一方面推動了我國的國民經濟進步，另一方面也給國家帶來了極其嚴重的能源危機。在未來的幾年，中國的建筑能耗還會持續的增長，面對日趨嚴重的能源危機，必須積極的探索減低建筑物能源消耗的方法。
一 、中央空調的能耗計量管理
在建筑的能耗中，隨著人們的生活水平不斷提高，空調的普遍使用使得空調能耗成為居民建筑能耗的主要成分。而近年來頻頻出現的夏季用電高峰期的拉閘限電情況也更進一步的說明了這一問題。而中央空調由于其克服了以往分體式的空調所存在的一系列缺點而逐漸 的成為住宅建筑空調的較為熱門的發展方向。
完整的空調系統，其能耗包括制冷系統能耗、制熱系統能耗、風系統能耗和水系統能耗。下面以空調制冷系統為例，對空調能耗的影響因素和節能手段進行分析。
（1）空調制冷負荷
空調制冷負荷的大小影響到制冷設備、風系統、水系統的能耗大小。室內外的溫差對空調制冷系統的能耗影響很大，由于室外溫度是人不可控制的，所以室內預期溫度的設置顯得至關重要。若只要求舒適性而一味地降低室內的預期溫度，則會大幅度的增加空調的制冷負荷，提高空調能耗。因此我國對于公共建筑的夏季室內溫度明確規定不得低于26度，而對于居民建筑而言，由于無法對室內溫度進行強制規定，只能通過對這一信息進行廣泛的宣傳，指導居民自覺限制室內溫度，積極響應節能減排。除此之外，建筑物的戶型以及面積大小、樓層高度、建筑和房間朝向、建筑圍護結構（包括建筑形體、窗戶面積、建筑材料性能）、室內的照明設備的排布和功率等都需要進行規定。
（2）中央空調的系統能耗
中央空調的主機能耗是整個空調系統的主要能耗，其受到中央空調制冷設備的冷凍水、冷卻水溫度和能效比的影響，為了降低中央空調主機能耗，應選擇能效比較高的設備、較低溫的冷卻水，降低出水溫度。中央空調的系統未能廣泛的得以應用，主要原因是節能設備的質量達不到普遍的較好水平，同時主機的配備容量相對較大，導致制冷系統無法在最佳狀態下工作，使能耗偏高。
風機與水泵的能耗也是應當考慮的內容。水泵與風機的功率隨著系統流量的增大而增大，其能耗受到通水量和通風量的大小影響。同時水、風系統還存在著一些其他影響：水泵與風機的選擇直接與流量和軸功率掛鉤的特點使得泵與風機即使全負荷運行也不一定能夠處于最佳工作狀態；預定溫差大于實際溫差，導致耗電量急劇升高。
綜上所述，為達到中央空調節能減排效果，要做到以下幾點：做好圍護結構保溫，降低能耗，建立健全與相關標準法規相結合的制度，同時加強監管，對于不遵照管理制度運行的開發商應當加大處罰力度；對社會進行節能減排意識的普及教育，使人們意識到空調系統的節能重要性；加強管理，提高能源利用率，降低無用消耗。
二 、集中采暖水系統的能耗計量管理
（1）采暖系統的室內計算溫度以及熱負荷的計算
為了避免對于負荷的過大估算對鍋爐容量、水泵配置、散熱設備等產生影響，在施工設計時，所有進行采暖的建筑的熱負荷計算應當按照國標的規定進行計算，而不能僅僅憑借熱負荷的指標進行估算，且對于所有的建筑物應當按照相同的計算標準。
（2）住宅建筑的熱水集中采暖系統
對于進行單戶溫度調控的用戶應設置熱消耗量的單獨計量裝置。住宅房屋內的公共利用空間如果進行集中采暖，則應當單獨設置采暖系統與熱消耗量的計量裝置。
采暖系統的選擇應與熱量計、溫度調控相匹配，為實現新建住宅的集中采暖的分戶獨立，方便自主調控與單獨計量，可采用雙管系統進行采暖。而公用的立管水平分環系統能夠供暖的層數與系統的水力平衡、器械材料的抗壓能力相關。
（3）采暖水系統的計量方式
對所有的集中采暖用戶，分別設置熱量表，用于測定用戶所獲得的熱量、流量、回水溫度等等。利用熱量分配表計算用戶的散熱設備的散熱量，用來確定用戶所使用的熱量。由于每戶不可能只有一組散熱器，并且不能同時在每戶中設置多個熱量表，所以選擇在每戶一組散熱器上設置一個熱量的分配表，以測量實際散熱量。再通過計算用戶熱負荷確定用熱量，決定用戶需要交的供暖費用。
（4）各種分戶計量系統的形式熱力工況分析
在水平單管串聯的系統中，所有熱水都逐個流過所有的散熱器。若流量降低，第一組的散熱器散熱量并不會發生變化，但由于流量的減少會導致其出水的溫度低于往常，這時下一組散熱器的入水溫度則會降低，影響散熱量。隨之是以下所有的散熱器散熱量均受到影響。
為達到在不影響其他散熱器的條件下對某一組散熱器的散熱量進行調節，通常會設置一條流量旁通管，用于減少散熱器的水量，通過溫控閥來控制散熱量。這一做法的首要技術就是對旁通系數進行計算，這一計算是對實際運行時的一系列數據進行分析之后計算出來的，以這一旁通系數指導旁通管的安裝，雖然不能保證所有的散熱器都可以達到最佳的工作狀態，但基本上都滿足了建筑室內熱負荷的基本要求，同時也實現了對溫度的控制。
而水平雙管并聯式的系統具有較好的溫控調節能力，散熱器的供回水具有相同的溫度，在進行溫度調解時也不會對其他的散熱器的散熱量造成影響。
結語：能耗計量管理的首要工作是對能耗數據的統計，為最終達到節能減排的目標，對于計量管理得到的數據進行節能策略的方案設計是首要任務。通過數據分析，合理確定設備最佳運行狀態，調整運行方式，達到節能減排的效果。同時，能耗計量管理數據的分析對于評估節能建筑的性能指標也提供了一個參考。
參考文獻：
[1]朗四維.建筑節能與采暖空調方式探討［M］.北京:中國建筑工業出版社，2001:56-70.
篇2
關鍵詞：近零能耗；綠色建筑；智能輔助；系統軟件
近零能耗綠色建筑指的是適應自然條件與氣候特征，通過氣密性能以及保溫隔熱性能高的圍護結構，利用新風熱回收技術，并采用可再生能源，提供舒適室內環境的建筑。近零能耗綠色建筑主要采用的是被動式設計策略，包括選取合適朝向、遮陽裝置、蓄熱材料、自然通風等，可以為人們提供舒適并且節省資源的方式，對人類社會健康發展具有深遠的意義[1]。目前應用在近零能耗綠色建筑智能輔助設計注意以軟件為主，例如PHPP等，但都不是專業的針對于綠色建筑的軟件，并且性能差強人意，成本也相對較高，很難普及。近零能耗綠色建筑智能輔助設計軟件極大地降低了成本，可以為近零能耗綠色建筑的建設提供有力的支持。
1系統簡介
近零能耗綠色建筑智能輔助設計系統采用多種主流技術進行軟件內部優化處理，提高軟件按鈕相應速度，具有數據高速處理功能，并在系統中加入了許多人性化設置，用來對近零能耗綠色建筑智能輔助設計進行管理。系統具有信息處理、后臺驅動管理等軟件參數，并對軟件進行在線控制管理。該系統還能夠進行背景圖片設置，設置信息的過濾以及設置自動登錄等功能，綜合提升用戶的體驗效果。系統主要包括施工圖管理、施工方案設計、鋼重量校核等功能[2]。
2主要功能
2.1系統登錄
用戶在界面內輸入有效的用戶名或密碼，輸入完成后，點擊界面內的登錄按鍵，即可成功登錄系統，如果用戶輸入的用戶名或密碼有誤，系統會彈出對應的錯誤提示框信息[3]。
2.2主頁
在桌面上的系統的圖標，雙擊之后會彈出一個窗口，在這個窗口中需要輸入用戶名與密碼，在輸入用戶名和密碼之后點擊登錄，進入到軟件的主界面中，其中含有多個功能按鈕和板塊信息供使用者查看處理（如圖1所示）。
2.3施工圖管理
在軟件的左邊是系統的核心功能欄，其中含有不同的按鈕信息和內容，其中的“施工圖管理”功能按鈕是對河道防護施工的設計圖的詳細管理，點擊后進入到對應的功能界面中，其中含有多個板塊信息和內容數據，供施工者隨時調用施工圖。
2.4施工技術管理
在軟件的左邊是系統的核心功能欄，其中含有不同的按鈕信息和內容，其中的“施工圖技術”功能按鈕是對河道防護施工過程中所涉及的技術信息內容的詳細管理，系統分為不同的板塊信息，點擊后切換出對應的功能菜單，包括：平面設計、支反力計算、鋼重量校核、批量生成，使用者可根據情況點擊使用。
2.5施工方案設計
在施工技術管理功能欄中點擊其中的子菜單按鈕，此功能是對施工方案的設計和參數設置，點擊后進入到對應的功能界面，其中含有多個功能參數和按鈕，使用者可根據情況點擊設置（如圖2）。2.5.1基本參數在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中基本參數欄是對工程施工基本參數的添加，使用者可根據情況填入信息，包括：型號、結構、載重、速度。2.5.2對重方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中對重欄是對工程施工中的鉆孔重量的添加，使用者可根據情況填入信息，包括：導軌——鉆孔導軌、對重導軌；鉆孔直徑——頂輪、導向輪，其中對重部分還需要對重位置、規格、對重輪直接以及偏移量進行設置[4]。2.5.3鉆孔方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中鉆孔欄是對工程施工中的鉆孔具體參數的添加，使用者可根據情況填入信息，包括：鉆空方式、鉆孔寬度、鉆孔高度、鉆孔廠家以及型號、設備廠家以及型號。2.5.4井道方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中井道欄是對工程施工中的實施的鉆孔井道參數的添加，使用者可根據情況填入信息，包括：井道凈寬、井道凈深、門洞寬、門洞高、門洞左右道井道左內壁距離（可選）。2.5.5軌道方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中軌道欄是對工程施工中的實施的鉆孔軌道參數的添加，使用者可根據情況填入信息，包括：軌——鉆孔導軌、對重導軌；鉆孔直徑——頂輪、導向輪[5]。2.5.6方案圖在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中左邊是對方案圖的詳細內容的呈現，讓使用者能快速的查看到具體的方案的平面圖（如圖3所示）。2.5.7樁孔方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息，其中樁孔板塊是對河道防護施工的樁孔信息的添加，包括：鉆孔凈寬、樁孔凈深（凈高）、標準樁孔、主軌中心到各構件距離等。
2.6支反力計算
在施工技術管理功能欄中點擊其中的“支反力計算“子菜單按鈕，此功能是對工程施工中的支反力的詳細計算，包括：已知——安全鉗、升降載重、轉機重量、平衡系數；支反力——鉆機緩沖器承載R1、對重緩沖器承載R2、鉆機導軌荷載N1/N2、對重導軌荷載N3/N4。
2.7支反力參數
在支反力界面中含有多個板塊信息和內容數據，其中支反力是對其詳細參數的添加，使用者可根據情況填入具體的信息內容數據，包括：鉆機換成器承載R1，對重緩沖器承載R2，鉆機導軌負荷N1-N4。
2.8鋼重量校核
在施工技術管理功能欄中點擊其中的“鋼重量校核”子菜單按鈕，此功能是對灌樁中的鋼筋重量的校準（如圖4）。圖4鋼重量校核功能界2.8.1已知在鋼重量校準板塊界面中含有多個功能板塊信息內容，其中已知板塊可以填入已知的重量信息內容，其中含有多個功能參數和按鈕，包括：鉆機引擎機器自重、升降載重Q、鉆機重量P升降、對重重量P對重、其他重量、鉆機系統、平衡系數、平衡系數。2.8.2高級計算在上圖界面中含有多個功能按鈕，其中“高級計算”按鈕，是對校準計算的詳細重量的校準計算，點擊后進入到對應的功能界面中，其中含有多個功能按鈕和參數信息，包括：回歸公式、最值、Y對應的X。2.8.3批量生成方案在施工技術管理功能欄中點擊其中的“批量生成”子菜單按鈕，此功能是可以進行施工方案設計圖批量生成的快捷設置操作。2.8.4方案繪制設置在施工技術管理功能欄中點擊其中的“繪制設置”子菜單按鈕，此功能是可以進行施工方案設計的繪制工具的詳細設置。
2.9系統注銷
點擊退出系統按鈕，就給出相應提示，是否確定要退出系統，確定退出，直接點擊退出系統按鈕，則系統就會關閉，如需再次使用系統，則會回到我們的第一步操作，點擊確定按鈕，即可進行退出的操作。
3結語
智能輔助設計系統最關鍵的技術為Revit端合規性插件檢查技術與建筑信息交互技術，建筑信息交互技術采用Autodesk公司的LargeModeViewer技術來實現建筑信息交互，該技術具有無需安裝插件、強大的API功能等優勢，建筑信息交互技術主要包括四部分，分別為數據庫、項目和人員信息維護、角色信息維護以及評估管理。通過上述系統硬件與軟件的設計，實現了近零能耗綠色建筑智能輔助設計系統的運行，為近零能耗綠色建筑的建設提供有力的支持。
參考文獻
[1]張時聰,王珂,呂燕捷,等.近零能耗建筑評價的研究與實踐[J].城市建筑,2020,17(35):61-67.
[2]吉林建筑科技學院.被動式超低能耗綠色建筑智能輔助設計系統V1.0:中國,2020SR1237236[P].2020-01-08.
[3]信海輝,張姍姍.實驗室智能管理系統的設計與實現[J].電子元器件與信息技術,2021,5(03):210-211.
[4]林莉蕓,董秀青.大數據環境下基于節點可靠度的網絡安全監測軟件設計探討[J].智能計算機與應用,2019,9(05):290-292.
篇3
關鍵詞：暖通空調設計；節能；節能措施
【 abstract 】 this paper hvac design in energy saving, discusses the main from economy, and regulatory, feasibility puts forward some problems.
Keywords: hvac design; Energy saving; Energy saving measures
中圖分類號： TU96+2 文獻標識碼：A文章編號：
前言
隨著社會的發展，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大，在發達國家已達到40％，據統計在我國也達到20-25％，而在建筑能耗里，暖通空調的能耗又占建筑能耗的30-50％，且在逐年上升。根據暖通空調行業的研究成果，現有空調系統的能耗是驚人的，如果采用節能技術，現有空調系統節能20-50％完全可能。如果在暖通空調系統中采取節能措施，不僅可以大大緩解電力緊張情況，同時對降低不可再生能源的消耗、保護生態環境及維持可持續發展有著重要的意義。
1 經濟性比較問題
經濟性比較是目前暖通空調方案比較中考慮最多的一個問題。在經濟性比較時首先應注意比較基準必須一致，應采用相同的設計要求、使用情況、設備檔次、能源價格、舒適狀況、美觀情況等基準條件進行比較，這樣才能保證方案比較結果的科學性和合理性。
一次投資是投資方最為關注的一個參數，在計算投資時應全面準確、不能漏項。暖通空調設計方案的一次投資不僅包括各種設備、管道、材料的投資，而且應包括各種相應的安裝、調試費用，相關的工程管理費、水處理和配電與控制投資，機房土建投資與相應室外管線的費用，而這些在實際設計工作中容易被遺漏。
運行能耗和運行費用也是暖通空調設計方案技術經濟性必須考慮的重要參數。運行能耗除了應計算暖通空調主機的能耗外，還應計算其他輔助設備的能耗。不能簡單按照設備銘牌功率和運行時間的乘積來計算能耗，而應考慮在全年季節變化的情況下建筑物實際負荷的變化，同時應考慮設備非標準態下的效率。
筆者曾發現，同樣的參數，廠家提供的計算結果大相徑庭，對此設計人員應給予足夠重視，對廠家提供的數據應認真分析和核對。在設計方案經濟性比較時，應綜合考慮投資、運行費用以及設備的使用壽命，以相同的使用周期為基準，進行綜合經濟性的計算比較，而不能簡單地根據設備報價進行比較。對于同時有供暖和空調要求的項目，應考慮冬季和夏季設備綜合利用問題，進行冬夏季綜合經濟性比較。對于可以兼供生活熱水的工程，應綜合考慮生活熱水供應的投資和能耗。
2 調節性問題
暖通空調系統的容量通常是按接近全年最不利的氣象條件確定的，因此系統應有較好的調節性能，以適應全年負荷的變化。調節性能好的系統方案，其一次投資通常較高，但運行能耗較小，在經濟性計算和比較時應綜合考慮這些因素。對于部分時間使用的辦公建筑、寫字樓和教學樓，設計方案應能適應其夜間不工作時的調節要求。設計方案的管理操作方便性是用戶十分關心的問題，空調系統自動化水平的提高，可以減少管理人員的數量和勞動強度，從而使人工費減少，但會使一次投資增加，對操作人員技術要求提高。
空調系統是否采用自動控制應根據實際情況和要求，經技術經濟性比較來確定。對于大型空調系統和需要經常調節控制的設備較多的工程，宜采用自動控制。但自動控制系統應盡可能簡化，以提高系統的經濟性和可靠性，對于只有季節轉換時才操作的閥門不宜采用自動控制。對于一些各部分不同時使用的建筑物或各部分出租給不同使用單位的商業建筑系統設置應考慮分別管理控制和運行費用分別統計交納的要求。
3 可行性問題
能夠滿足使用要求，這是方案可行性應考慮的主要問題。設計方案應符合國家和當地政府有關法規和規范的要求。包括有關環境保護的要求：并應特別顧及這些條件的長期、變化情況。對于一些無法采用標準設備的特殊情況，對非標準設備應提出詳細的參數要求，并且所提出的參數要求應合理可行。
4節能問題
4．1暖通空調系統在設計以及施工管理方面存在的問題
暖通空調系統的設計對空調系統的節能有著重要的影響。然而，在實際工作中往往得不到一些設計人員的足夠重視，忽視質量，使得設計施工完的系統不僅投資大，運行能耗也相當驚人，大大超過了國家標準，甚至有的公共建筑的暖通空調能耗占建筑總能耗達60％。
另外，目前建筑施工監理行業中暖通空調專業人員水平參差不齊，很大一部分人員非本專業院校畢業或非對口專業，常憑經驗采用慣用方案或甲方指定的方案。由此在施工中遇到的一些涉及方案性調整問題不能進行及時正確的處理和解決，最終導致系統出現無法挽回的不良后果。
4．2 暖通空調系統運行管理中的節能問題
除設計施工外，運行管理也起著重要的作用。在實際中認為設計施工達標完成就可以了，因此不注意對暖通空調操作人員的培訓，很多操作人員不具備必要的暖通空調基本理論常識，不懂得根據室外參數的變化進行相應的調節，一年四季只有開機、關機和冬、夏季轉換操作，顯然系統達不到相應的節能效果。
5 解決節能問題的可采取措施
5．1在設計階段重視節能因素
因為暖通空調系統中的中央空調系統龐大而復雜，系統設計的優劣直接影響系統的經濟運行和耗能性能，因此應考慮以下3個方面的問題：
(1) 應注重從節能的角度認真進行設計方案的優選，如對冷熱源系統的選擇。因為暖通空調系統所消耗的能量大部分是冷熱源系統中消耗掉的，選擇冷熱源系統不僅需要考慮它的初投資和運行費用．還應結合當地能源結構和建筑使用功能特點，對耗能指標進行分析比較。在系統形勢選擇和劃分時應注意考慮不同朝向、周邊區與內區之間的差異。系統應分開設置或分環，以便分系統或分環控制和調節。這樣可以避免某些區域出現夏季過冷或冬季過熱的現象，造成不必要的能量損耗。另外，在設計中應注意考慮節能效果。不能盲目地追求新技術，認為采用最新技術的設計方案就是最佳方案。實際上每種方案都有其適用條件和范圍，也不能認為復雜的方案就是高水平的方案，實際上系統越復雜，通常其設備就越多，不僅投資和運行費用高，系統的可靠性和可控制性也差，節能效果也就相應越低。
(2) 必須認真進行設計計算。應根據工程具體情況對暖通空調運行季節進行全工況、全過程的分析計算，尋找出一個比較合理的設計方案，并且要認真、合理地確定系統冷、熱負荷及風、水管道阻力，選擇合適的冷、熱源設備和水泵、風機等動力設備，確保所選擇的各項設備能恰好在最佳工況狀態下運行。
5.2 強化系統的運行管理水平
對暖通空調操作人員進行培訓，提高管理人員的專業水平和業務技能，使其具備必須的暖通空調基本理論常識，實行空調操作人員操作證制度。這樣管理人員才有能力根據室外參數的變化進行相應的調節．達到設計要求的節能效果。
5.3 選擇節能的方式
同一個對象采用不同的方式。其能耗、室內環境的舒適程度是大不相同的：在選擇空調方式時，選擇輻射式空調方式一般比對流方式舒適節能。
5.4 選擇可再生能源
不可再生能源的大量使用造成能源的日趨枯竭，環境日益惡化，開發利用天然可再生能源成為必然。在天然可再生能源中，太陽能、風能，太陽能供熱或制冷系統，地源熱泵空調系統等技術已經成熟，應大力推廣使用。
5.5 選擇高效的隔熱保溫材料
對墻、窗、門等圍護結構使用保溫性能好的材料，對暖通空調系統的管道系統也要選擇高效的保溫隔熱材料，防止能量在輸送過程中損失過大。
5.6 選擇優良的暖通空調設備系統
篇4
虛擬機動態配置是解決數據中心能耗低效的有效方法。針對動態配置過程中的虛擬機部署及優化問題展開研究，提出一種新的面向系統能耗的虛擬機部署算法以及基于主動遷移的優化策略。為了降低系統能耗，新算法采用基于服務器利用率的最佳適配降序算法求解虛擬機部署方案；同時為了適應應用負載的動態變化，新算法啟動主動遷移策略對部署方案進行優化，即通過啟發式算法在當前部署的基礎上搜索使系統能耗更低的優化方案，并根據新部署對虛擬機執行主動遷移。考慮到遷移會導致應用服務質量降級和額外能耗，新算法通過在優化策略中設置基于服務器利用率的啟動門限，對虛擬機主動遷移頻率進行控制。仿真實驗表明，所提算法在系統能耗、虛擬機遷移頻率、服務器狀態切換頻率以及服務質量等多項性能指標上均有顯著提高。
關鍵詞：數據中心； 動態部署； 能耗優化； 主動遷移
0 引言
近年來，數據中心因其良好的擴展性、靈活的管理機制受到業界和學術界的廣泛關注[1]。然而隨著數據中心的大規模部署，物理設備運行導致的高能耗問題日益突出。美國能源部報告[2]指出，2006年數據中心的能耗占全美所有能耗的1.5%，并且對電能的需求仍以每年12%的速度增長。高能耗不僅導致電能的浪費，而且其排放的大量二氧化碳會加劇溫室效應，對環境造成不良影響。文獻[3]指出數據中心的高能耗主要由兩方面導致：一是不斷增加的硬件設施數量；二是大量服務器的低效利用。文獻[4]對數據中心的5000臺活躍服務器進行監測，發現服務器通常只運轉在其服務能力的10%～50%；同時服務器本身的能耗范圍較窄，即使完全空閑的服務器，其消耗的電能仍達到峰值時電能消耗的70%左右。圖1展示了服務器能耗與其利用率之間的關系[3]，觀察發現只要服務器處于活躍狀態就存在基本能耗，且能耗效率與服務器利用率呈近似正比的關系。因此如何提高服務器利用率是改善能耗低效的關鍵問題之一。
虛擬化技術是解決能耗低效的有效途徑，其基本思路是：數據中心的物理資源以虛擬機的方式提供給應用進行部署，因此允許在一臺物理服務器上配置多個虛擬機，從而達到提高服務器利用率、改善能耗效率的目的[5]。然而對于負載可變的應用（例如Web應用），如果按照應用的峰值負載去部署，虛擬機有可能大部分時間都處于低負載狀態，即對應的物理服務器仍然可能存在能耗低效問題。為此，研究者提出虛擬機動態配置方案[6]，即虛擬機可根據當前部署應用的實際負載進行動態遷移，集中到部分活躍服務器上，從而提高服務器的利用率和能耗效率；同時將處于空閑狀態的服務器切換到低能耗（或休眠）狀態，以節省電能，如圖2所示。
圖片
圖2 虛擬機動態部署示意圖
目前虛擬機動態配置方案的研究已經取得積極成果[7-12]。例如文獻[7]將能耗管理定義為連續優化問題，提出求解該問題的LLC（Limited Lookahead Control）算法；其目標是最小化系統能耗及服務等級協議（ServiceLevel Agreement，SLA）違約開銷，但是算法需要預先知道應用對資源的需求，通過仿真學習達到對算法參數的優化配置，因此LLC算法不適用于負載動態變化的應用部署。文獻[8]針對能耗優化，提出基于啟發式BinPacking算法的虛擬機動態部署方案；該方案在保證應用性能的前提下，最優化能耗及虛擬機遷移開銷，該方案與本文的研究思路類似，但它只針對應用負載固定不變的情況，不考慮負載動態變化引起的應用性能降級。文獻[9]考慮虛擬機部署請求連續到達的情況，提出BSP（Backward Speculative Placement）策略，通過虛擬機對資源需求的歷史數據為即將部署的虛擬機預先分配一個備選的目標服務器；BSP主要考慮預分配服務器是否滿足虛擬機的資源需求，沒有考慮能耗因素。文獻[10]對虛擬機遷移過程中的遷移虛擬機選擇算法展開研究，通過詳細分析CPU溫度、資源利用率、能耗對虛擬機遷移的影響，提出面向多目標優化的遷移虛擬機選擇算法；遷移虛擬機選擇是動態配置的關鍵環節之一，與本文研究的部署算法配合使用。在已有方案中，受到廣泛關注的是文獻[3，11]提出的考慮能耗優化和服務性能的虛擬機動態配置方案，但是該方案仍然在系統能耗、虛擬機遷移頻率、服務器狀態切換頻率以及因遷移引起服務性能降級等方面存在較大改進空間，詳細分析參考第1章。
本文在文獻[3]的虛擬機動態配置方案的基礎上，針對其中的虛擬機部署算法及輕負載遷移機制展開研究，提出面向系統能耗優化的虛擬機部署（VM Placement based on System Energy Optimization， VPSEO）算法以及基于門限的主動遷移（Thresholdbased Active VM Migration， TAVM）策略。大量仿真實驗表明，在不同應用負載場景下，本文算法在系統能耗、虛擬機遷移頻率、服務器狀態切換頻率以及服務質量等多項性能指標上均有顯著提高。
1 虛擬機動態配置方案
文獻[3]提出的考慮能耗優化和服務性能的虛擬機動態配置方案主要包括四個關鍵算法：虛擬機部署、輕負載情況下的虛擬機遷移、服務器過載預測及遷移虛擬機選擇。其中虛擬機部署算法——能量感知的最佳適配降序（Power Aware Best Fit Decrease，PABFD）算法的作用是為待部署的虛擬機計算其需要部署的目標服務器。PABFD主要應用在三個環節：1）虛擬機初始部署；2）當服務器處于輕負載狀態，需要將其上運行的所有虛擬機遷移到其他活躍服務器（主動遷移），以優化能耗；3）當服務器檢測到過載風險，需要將其上運行的部分虛擬機遷移到其他活躍服務器（被動遷移），以避免過載導致服務性能降級。PABFD算法描述如下：
PABFD的優點是考慮了每個虛擬機部署的能耗優化且算法復雜度低，但是仍然存在以下問題：1）算法會導致大量的虛擬機遷移及頻繁的服務器狀態切換；2）算法只考慮單個虛擬機部署的能耗最低，但是對于整個部署方案的系統能耗非最優。究其原因，是PABFD在部署時將已部署虛擬機的服務器（活躍狀態）和未部署虛擬機的服務器（休眠狀態）均作為活躍狀態對待，能耗計算如式（1）：
其中：unalloatedPower、alloatedPower分別表示部署前和部署后服務器的能耗，如果服務器部署前未部署其他虛擬機，則unalloatedPower=服務器的基礎能耗。因此在PABFD中，有可能出現式（2）所述的情況，其中estimatedPower′表示虛擬機部署到活躍服務器產生的能耗增量，estimatedPower″表示部署到休眠服務器產生的能耗增量，從而導致系統啟動更多服務器，然而活躍服務器數量越多，產生的系統能耗也就越大。
estimatedPower′>estimatedPower″（2）
考慮到PABFD部署算法對于系統能耗是非最優的以及應用負載的動態變化，文獻[3]提出輕負載狀態下的主動遷移機制，來優化系統能耗。該機制通過周期性將系統中利用率最低的服務器上運行的所有虛擬機遷移到其他活躍服務器，從而盡量減少活躍服務器數量，降低能耗。但是將分散部署的虛擬機主動遷移到少數活躍服務器，必然導致服務器狀態頻繁切換以及遷移次數增加。此外，虛擬機根據應用的實際負載而非峰值負載來動態部署，也會導致服務器存在過載風險，即部署在該服務器上的應用對資源需求的總和超過了該服務器能夠提供的最高容量限制，從而導致服務質量降級。因此，為了避免服務器發生過載，文獻[3]提出絕對離差中位數（Median Absolute Deviation，MAD）、四分位距（InterQuartile Range，IQR）、局部回歸（Local Regression，LR）等多種過載預測算法。當預測到服務器存在過載風險時，需要將該服務器上運行的部分虛擬機遷移到其他活躍服務器上（被動遷移），以使服務器的實際負載控制在安全范圍內。在文獻[3]中提出隨機選擇（Random Choice，RC）、最小遷移時間（Minimum Migration Time，MMT）、最大相關（Maximum Correlation，MC）[12]等多種遷移虛擬機選擇算法來確定需要遷移的虛擬機集合。
綜上分析，虛擬機部署算法及輕負載遷移機制，是導致虛擬機頻繁遷移及服務器狀態頻繁切換的主要原因。為此，本文的研究主要集中在這兩個方面。
2 虛擬機部署算法及優化策略
2.1 問題描述
因此，求解滿足式（4）的矩陣XOPT，即是本文關注的系統能耗最優化的虛擬機部署方案。式（4）中的Power（）是服務器的能耗函數，與其本身的物理資源配置、部署虛擬機的負載有關。文獻[3]指出，當無虛擬機部署在服務器上時，可以將服務器切換到休眠狀態，Power（）=0；當有虛擬機部署在服務器上時，服務器處于活躍狀態，Power（）是一個有基本能耗的線性分段函數，如圖1所示。
2.2 面向系統能耗優化的虛擬機部署算法
求解XOPT是NPComplete問題，無法在多項式時間內精確求解。為此本文提出一個面向系統能耗優化的虛擬機部署算法VPSEO。該算法的核心思想是將虛擬機部署在滿足資源需求且部署后能耗效率最高（即服務器利用率最高）的服務器上。偽代碼描述如下：
2.3 基于門限的虛擬機主動遷移策略
由于虛擬機部署受到CPU、內存、帶寬等多種資源的容量限制，因此VP_SEO（）得到的部署方案只是充分考慮能耗效率的優化解，而非系統能耗的最優解。另一方面，由于服務器運行期間應用負載動態變化，因此需要根據實際的虛擬機負載，對虛擬機部署進行動態調整。為此，本文提出一個基于門限的虛擬機主動遷移策略TAVM，以實現虛擬機部署的動態優化。其基本思想是通過啟發式算法，在當前部署方案的鄰域解中搜索使系統能耗更優的部署方案，根據新方案對虛擬機進行遷移，把遷移后空閑的服務器切換到休眠狀態。然而虛擬機在遷移過程中，會引起應用的服務質量降級，且遷移和服務器狀態切換也會產生一定的能耗。因此在設計遷移策略時，應考慮到能耗優化和虛擬機遷移頻率的折中。在TAVM中，通過設置服務器最低利用率門限來控制遷移頻率，即只有當服務器利用率低于門限值時才啟動主動遷移策略。偽代碼描述如下：
3 仿真實驗及分析
3.1 仿真方案設計
本文利用CloudSim[13]仿真平臺對虛擬機動態部署方案進行原型仿真，并從系統能耗、虛擬機遷移頻率、服務器狀態切換頻率、服務器平均過載時間、因遷移引起的服務質量降級等方面對文獻[3]提出的虛擬機配置方案和本文提出的基于VPSEO和TAVM的配置方案進行性能比較。需要說明的是由于本文只關注虛擬機部署算法和輕負載遷移機制，因此服務器過載預測及遷移虛擬機選擇沿用了文獻[3]的基于局部回歸的預測算法LR和基于最小遷移時間的選擇算法MMT。為便于描述，文獻[3]的方案稱為PABFD，本文的算法稱為VPSEO。仿真假定在一個數據中心，均采用HP ProLiant G5服務器，其能耗模型是分段線性函數。設置4種虛擬機類型，仿真時間為86400s，主要參數設置如表1所示，本文采用的評價指標如表2所示。
3.2 仿真結果分析
3.2.1 負載隨機變化時的性能對比
實驗1 考察負載隨機變化情況下兩種動態配置方案的性能，仿真結果如表3所示。仿真中設置的可用服務器數為50，啟動的虛擬機數為50，每個更新周期虛擬機負載按其容量限制的[0，100]（%）隨機設置，VPSEO中主動遷移機制的最低利用率門限設置為1.0。
從表3看出，與PABFD相比，VPSEO的能耗有一定程度的降低，減少18.33%；同時虛擬機遷移次數和服務器從活躍到休眠狀態的切換次數分別減少45.54%和84.03%，改善非常顯著；遷移導致的性能降級減少0.07%。這是因為VPSEO在虛擬機部署時考慮了系統能耗的優化，使運行期間服務器利用率較高，需要啟動主動遷移的情況較少，由遷移引起的性能降級也隨之減少。同時主動遷移次數減少使得服務器從活躍到休眠狀態的切換次數也大幅下降，而服務器處于活躍狀態的平均時間大幅提高，達到76min，而PABFD只有約17min，說明PABFD中服務器的狀態切換非常頻繁。兩種方案的過載時間比例都較高，分別達到活躍狀態時間的15.54%和18.31%，且VPSEO比PABFD高約2.77%，說明VPSEO的過載風險更高。這是因為兩種方案均采用基于局部回歸的服務器過載預測算法，該算法對于負載隨機變化的情況準確度較差。此外，VPSEO是按照服務器利用率最大化來設計部署算法，而過高的服務器利用率，必然存在更高的過載風險。
3.2.2 特定負載場景的性能對比
實驗2 考察應用處于輕負荷、中等負荷、近飽和負荷三種場景下算法的性能對比。仿真設置輕負荷場景中，虛擬機負載在其容量限制的[0，30]（%）范圍中隨機選擇；中等負荷場景中，負載在其容量限制的（30，75]（%）范圍內隨機選擇；近飽和場景中，負載在其容量限制的（75，100]（%）范圍內隨機選擇。VPSEO啟動主動遷移機制的最低利用率門限設置為0.5。仿真結果如表4～表6所示。
觀察發現，隨著系統負載的增加，兩種算法啟動的服務器數量均隨之增加，導致耗電量均大幅提升。在三種負載場景下，VPSEO算法的性能均優于PABFD，特別是虛擬機遷移次數指標有較大幅度的減少，輕負載時減少63.55%，中等負載時減少46.94%，重負載時減少6.74%。這是因為VPSEO在計算部署方案時就考慮到充分利用服務器資源，使虛擬機部署盡可能集中，因此在其優化過程中需要啟動的主動遷移次數就相對減少，從而使得因遷移導致的服務性能降級比例也隨之減少。PABFD在初始部署時比較分散，它需要通過主動遷移來優化部署，因此PABFD在低負載和中等負載的情況下會導致頻繁的遷移。但是當系統處于重負載狀態時，虛擬機部署時就接近最佳配置，因此兩種算法在運行期間需要啟動的主動遷移次數均大幅減少，從而使虛擬機遷移引起的性能降級也減少。
需要注意的是，兩種算法在不同負載場景下，都會不可避免地使服務器在某些時間處于過載狀態，這是因為兩種算法都是按照應用負載的實際需求，而不是峰值需求來部署虛擬機。但是即使在重負載情況下，服務器處于過載的時間比例仍然控制在很低的范圍內。
通過實驗2的仿真分析，本文提出的VPSEO算法在不同負載場景下，性能均比PABFD有一定程度的改善。
3.2.3 負載來自實際跟蹤數據時的性能對比
實驗3 考察大規模服務器及虛擬機部署，且虛擬機負載來自實際跟蹤數據時的算法性能。實驗3中的負載數據來自文獻[14]對虛擬機負載的實際跟蹤數據，可用服務器數量為800臺，仿真結果如圖3～6所示，其中VPSEO1.0表示不設置主動遷移最低門限的VPSEO方案，VPSEO0.3表示設置門限為0.3的VPSEO方案。
從圖3觀察可知，PABFD方案的能耗明顯高于VPSEO1.0和VPSEO0.3，后兩種方案的能耗無明顯差別。這是因為PABFD算法在部署時只考慮單個虛擬機部署的能耗增量，使得系統需要啟動更多的活躍服務器來完成部署，而活躍狀態服務器的數量越多，產生的系統能耗越大；而VPSEO方案是否設置門限對能耗無明顯影響。圖4是虛擬機遷移次數的對比，PABFD啟動的遷移次數最多，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最少。這是因為PABFD可能導致虛擬機部署比較分散，在后續的優化過程中PABFD會頻繁啟動虛擬機遷移，以實現將分散部署的虛擬機集中到少數活躍服務器上；而VPSEO在部署時就以服務器利用率作為優化指標，其初始部署方案是面向系統能耗優化的，因此在后續的優化過程中需要啟動虛擬機遷移的情況明顯減少，特別是增加啟動門限值的VPSEO0.3算法，只有當服務器利用率小于0.3時，才允許啟動主動遷移策略，從而有效控制了虛擬機遷移頻率和服務器狀態切換頻率，如圖5所示。圖6顯示兩種方案中服務器處于活躍狀態的平均時間，VPSEO1.0的平均活躍時間最長，VPSEO0.3次之，PABFD最短，說明PABFD的狀態切換最頻繁，因此每臺服務器的活躍狀態時間最短。
表7、8顯示三種方案在服務質量方面的對比。觀察發現，在6天以實際數據作為負載的仿真中，每種方案PDM和OTAS兩個指標均無明顯變化，這說明負載方案不同對這兩個指標的影響較小。對于PDM指標，由于PABFD啟動的遷移次數最多，因此它的遷移引起的性能降級比例是最大的，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最小；而服務器過載比例顯示也是PABFD最差，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最小。與3.2.1節負載隨機變化場景下的結果不同，三種方案的過載時間比例都明顯大幅降低，這是因為對于實際負載的情況，三種方案中采用的過載預測算法能夠較準確地預測過載風險，從而通過一定的虛擬機遷移機制，避免了服務器過載的情況發生，而且VPSEO表現出比PABFD更好的性能。
綜上分析，在不同的負載背景下，VPSEO在系統能耗、虛擬機遷移頻率、服務性能降級、服務器狀態切換頻率等指標上均優于PABFD方案；雖然因為服務器高利用率導致存在一定的過載風險，但是通過服務器過載預測和設置最低利用率門限，可在很大程度上避免過載發生。
4 結語
高能耗已成為制約數據中心發展的關鍵因素，虛擬機動態配置方案被認為是解決數據中心能耗低效問題的有效方法。本文針對現有方案中存在的系統能耗非最優、虛擬機遷移頻繁、服務器狀態切換頻繁等問題展開研究，通過建立系統能耗最優化的虛擬機部署模型，提出面向系統能耗優化的虛擬機部署算法以及基于門限的虛擬機主動遷移策略。算法在部署虛擬機時以最優化服務器能耗效率（服務器資源利用率）為指標，使系統整體部署方案在系統能耗方面得到優化。通過啟發式搜索求解使服務器能耗效率最優的虛擬機部署方案；同時通過增加服務器利用率最低門限，控制虛擬機主動遷移頻率。仿真實驗表明，新算法在系統能耗、虛擬機遷移頻率、服務器狀態切換頻率以及服務質量等多項性能指標上均有顯著提高。
在將來的研究中，將更多地關注動態配置方案中的服務器過載預測算法的研究。例如，在文獻[3]的方案中，只對服務器的負載進行監測，并依據歷史數據預測下個周期服務器的負載情況，從而判斷是否存在過載風險；但是服務器上部署的虛擬機是動態調整的，因此根據服務器的歷史負載數據來預測過載風險是不準確的。如何改進預測算法，提高預測準確率是將來研究的重點。
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篇5
【關鍵詞】暖通空調；節能；技術；施工
建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、通風、熱水供應、炊事、家用電器等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空調能耗為主,占建筑總能耗的50%―70%。隨著我國經濟的迅速發展和人民生活水平的不斷提高,我國建筑能耗日益增長,因而,暖通空調專業其新產品、新技術、新材料的發展與創新在以后的建筑發展中起著至關重要的作用。
1 暖通空調系統能耗的構成及主要特點
隨著我國國民經濟的迅速發展,能源和環境問題日益尖銳,城市化的飛速發展和人們生活水平的提高,建筑能耗在總能耗中所占的比例越來越大,在發達國家已達到40%,而用于暖通空調的能耗又占建筑能耗的三份一以上,且在逐年上升。為了維持建筑物內部空氣環境適宜的溫濕度,現代建筑中通常采用設置暖通空調系統來保證這一需求,而所消耗的能量即為暖通空調系統的能耗。這部分能耗中包括建筑物冷熱負荷引起的能耗、新風負荷引起的能耗及輸送設備(風機和水泵)的能耗。影響暖通空調系統能耗的主要因素有室外氣候條件、室內設計標準、圍護結構特征、室內人員及設備照明的狀況以及新風系統的設置等。暖通空調系統的能耗還有幾個特點表現在:第一,系統的設計、選型、運行管理的不合理將會降低能量使用效率。第二,維持室內空氣環境所需的冷熱能量品位較低且有季節性。這就使在具備條件的情況下有可能利用天然能源來滿足要求,如太陽能、地熱能、廢熱、淺層土壤蓄熱等。第三,暖通空調系統涉及到的冷熱量的處理通常以交換形式處理。這就可以采用冷熱量回收的措施來減少系統的能耗,有效利用能量。
2 當前暖通空調系統在節能方面面臨的問題
2.1 暖通空調系統的設計及施工管理
暖通空調系統的設計對空調系統的節能有著重要的影響,然而,在實際工作中往往得不到一些設計部門和設計人員的足夠重視,加之工程設計周期普遍較短,設計收費與設計產生的經濟效益不掛鉤,以及一些技術性問題沒有完全得到解決等原因,一些設計單位只求數量,忽視質量,使得設計施工完的系統不僅投資大,運行能耗也相當驚人,大大超過了國家標準,甚至有的公共建筑的暖通空調能耗占建筑總能耗達60%。
另外,目前建筑施工行業中暖通空調專業人員水平參差不齊,很大一部分人員非本專業院校畢業或非對口專業,甚至一部分人員根本未經過任何培訓,對本專業理論知識似懂非懂,常憑經驗,采用慣用方案或甲方指定的方案,由此在設計或施工中遇到的一些涉及方案性調整問題不能進行及時正確的處理和解決,最終導致系統出現無法挽回的不良后果,給系統的運行、管理留下隱患,在實際工作中,由此造成的經濟損失也是相當嚴重的。
2.2 暖通空調系統的節能設計方案
近年來,隨著對節能和環保要求的不斷提高,新的技術方案不斷涌現,每種技術方案往往都有各自的優缺點。面對眾多的設計方案,由于考慮問題的角度不同,各方面的評價結果也往往不相同,甚至大相徑庭;由于缺乏科學的、客觀的設計方案評價方法,設計人員往往霧里看花,無所適從,如何在眾多的設計方案中找到最合適的節能方案,是困擾暖通空凋沒計人員的重要課題。另一方面,不科學的評價方法則會起到誤導的作用,造成嚴重損失。
2.3 暖通空調系統運行管理
除設計施工外,運行管理也起著重要的作用。在實際中有些單位認為設計施工達標完成就可以了,因此不注意對暖通空調操作人員的培訓,很多操作人員不具備必要的暖通空調基本理論常識,不懂得根據室外參數的變化進行相應的調節。一年四季只有開機、關機和冬、夏季轉換操作,顯然系統達不到相應的節能效果。
3 解決暖通空調系統節能的有效途徑與方法
3.1 精心設計暖通空調系統
使其在高效經濟的狀況下運行。暖通空調系統特別是中央空調系統是一個龐大復雜的系統,系統設計的優劣直接影響到系統的使用性能?？梢哉f空調系統的設計對系統的節能起著重要的作用。
3.2 改善建筑維護結構的保溫性能,減少冷熱損失
對于暖通空調系統而言,通過維護結構的空調負荷占有很大比例,而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數的大小,亦即決定通過維護結構的空調負荷的大小。所以在國家出臺的建筑節能設計規范和標準中,首先要求的就是提高維護結構的保溫隔熱性能。
3.3 采用新型節能舒適健康的空調方式
影響人體熱舒適性的環境參數眾多,不同的環境參數組合可以得到相同的熱舒適性效果,但不同的熱濕環境參數組合空調系統的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我們采用傳統的空調方式,把整個室內的空氣加熱,通過空氣實現人體與環境的熱濕交換,就需要較高的空氣溫度,此時通過維護結構的熱損失和加熱新風的熱損失都比較大。如果我們根據熱濕環境的研究成果,改變傳統的空調方式,增加輻射熱(如低溫地板輻射采暖),此時所需要的空氣溫度顯著下降,一般可達到12～14℃,而傳統方式一般在18～20℃,顯然后者比前者具有顯著的節能效果。在夏季也有類似的結果。
3.4 推廣應用使用可再生能源或低品位能源的空調系統
如何利用可再生能源及低品位能源已經成了該領域重要的研究課題。地源熱泵空調系統就是在這種形勢下發展起來的,它利用地下恒溫層土壤熱顯著提高空調系統的COP值,使得同等制熱(或制冷)量下的系統能耗大幅度下降。另外,利用太陽能供熱或制冷技術也在開發研究著。
3.5 開展冷熱回收利用的研究運用工作,實現能源的最大限度利用
目前許多空調系統冷熱回收利用研究也在蓬勃開展,如空調系統排風的全熱回收器,夏季利用冷凝熱的衛生熱水供應等,都是對系統冷熱的回收利用,顯著提高了空調系統能源利用率。
3.6 強化系統的運行管理并提高系統控制水平
對暖通空調專業的操作人員進行培訓,提高管理人員的專業水平和業務技能,使其具備必須的暖通空調基本理論常識,實行空調操作人員操作證制度,對沒有達到考核要求的,應重新培訓,考核合格后才能上崗,同時提高管理人員的素質,增強其責任心,這樣管理人員才有能力根據室外參數的變化進行相應的調節,達到設計要求的節能效果。
4 結束語
隨著全球氣候的變暖,自然環境的惡化,世界各國對建筑節能的關注程度正日益增加。人們越來越認識到,建筑使用能源所產生的二氧化碳是造成氣候變暖的主要來源。暖通空調技術創新勢在必行,節能建筑成為建筑發展的必要趨勢。目前,我國各地電力十分緊張,但所需能量也在迅速增長。因此,在空調設計中應注意改善圍護結構的熱工性能和熱設備的保溫性能;空調系統方案要節約能源,充分回收能量,并盡可能利用天然能源,同時采取自控節能等措施。
參考文獻：
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篇6
【關鍵詞】能耗監管平臺；系統架構；工程實施難點
引言
隨著我國醫療衛生事業的發展和醫療體制改革的推動，全國衛生機構總體規模逐年提高。對就診環境和空氣品質的要求使得醫院與一般公共建筑相比，具有整體能耗高且持續能耗不間斷的特點。
為深入貫徹落實國務院《節能減排“十二五”規劃》，全面做好節約型醫院建設工作，國家衛生和計劃生育委員會、國家住房和城鄉建設部、財政部啟動全國醫院建筑能耗監管系統試點建設工作。其目的在于要細致了解醫院各類能耗的用能規律，深入挖掘醫療建筑的節能潛力。
1、建設原則及目標
1.1建設原則
根據醫院整體規劃情況及院方對能耗計量的具體需求，建設覆蓋院區的能耗監管系統。系統的建設原則可以總結為以下五點：
標準性-采用標準化的設計和標準化的產品，符合國家相關標準、規范要求，這也是是能耗平臺建設的前提。
安全可靠性-系統結構及配置成熟，具備長時間穩定運行的能力。數據定期實施備份，平臺應用軟件應具備訪問權限控制功能。對于改造項目，還應考慮實施的安全性，減少對醫院正常運營的影響。
實用易用性-根據各醫院的特點，實現有針對性的統計分析和管理功能，滿足醫院建筑各類能耗管理需求。操作界面簡單、易用。
開放性和擴展性-應具備良好的開放性和擴展性，能與相關系統進行功能對接、通訊或數據交換，并能不斷完善擴充系統功能。
經濟性-結合醫院管理需求，制定合理的能耗監管系統實施方案。特別是改造項目，應充分利用現有資源和數據。
1.2建設目標
（1）完成醫院能耗計量設備的選型、采購、安裝、調試等工程建設，滿足各分項計量的需求。
（2）搭建能耗監管系統的傳輸網絡。對于新建項目，設計階段可考慮將該系統單獨組網或將其納入綜合布線系統。對于改建項目，可充分利用院內現有網絡，降低對醫院正常運行的影響。
（3）完成建筑能耗監管中心的建設。確定監管中心的位置、規模和形式的要求并完成平臺軟件調試運行等工作。
（4）完成能耗監管系統各類功能的定制化軟件開發。按照各醫院的管理需求，應實現能耗監測、能耗分析、能耗預警、能源報表等基本功能。
1.系統架構
醫院建筑能耗監管系統軟件系統采用B/S或B/S與C/S相結合的主體構架，通過能耗監管系統局域網，實現數據的上傳、命令下發等工作。各類系統采用開放接口，與能耗監管系統平臺進行部分數據共享，組成監管系統的數據源。
系統平臺網絡采用三層結構，分為數據采集層、網絡傳輸層和數據分析管理層。
數據采集層
將建筑內遠傳電表、水表、冷熱量表等計量裝置通過數據網關進行數據采集。數據網關與計量裝置之間應采用符合通信協議標準的物理連接。數據網關應支持周期方式數據采集、固定時刻和當前時刻數據采集，應提供輪詢和主動上報兩種方式的可選功能。
建筑內已有的其它系統采用標準數據網絡接口（如：OPC協議和Modbus協議等）將相關能耗數據上傳至能耗監管系統平臺服務器。
網絡傳輸層
將數據網關、各系統上傳的能耗信息數據包經過醫院建筑能耗監管系統局域網上傳至能耗監管系統平臺服務器。能耗信息數據包中應包含對應的建筑編碼和網關編碼，使用XML格式，以文本形式遠傳。醫院建筑能耗監管系統局域網應采用TCP/IP協議，保證采集到的數據信息有效傳送、不丟失。
數據分析管理層
在醫院能耗監管中心設置一套醫院能耗監管系統平臺，能耗監管平臺由平臺系統軟件、服務器、工作站、打印機和防火墻等組成，支持以太網絡通訊，具有大容量存儲空間。通過能耗監管平臺進行能耗數據的匯總、統計、對比、分析和直觀展現功能，通過多角度直觀的圖表展示給各級領導和管理人員。通過服務器接口，擁有不同權限的用戶可以從WEB瀏覽客戶端查看到不同級別的數據信息。
2.系統設計
各醫院項目應根據其能耗管理現狀，建設有針對性的能耗監管系統。系統的設計應以簡單、實用且便于實施為原則，可清晰描述醫院綜合能耗以及各分類、分項能耗。前面提到能耗平臺的三層網絡架構，筆者了解到，目前國內一些廠家也提出了四層網絡架構的概念。即在數據分析管理層與網絡傳輸層之間加入數據前置處理層。其目的在于提高數據采集的效率，以及為能耗系統與其他系統（如BAS系統）的對接提供方便的接口協議。應該說，此種架構還是很有前瞻性的。其考慮到了未來節能改造的實施性。但是，從一般醫院的能耗監測點數有限且對于多系統之間數據共享的可實施性角度出發，是否有設置該層的必要仍需要具體問題具體分析，不可以以偏概全。這也有違經濟性的原則。
對于新建項目，首先應充分了解醫院整體規劃情況及院方對能耗計量的具體需求。在初步設計階段，各專業應結合設計任務書及各系統的架構，對符合能耗計量要求的點數進行統計。在系統說明中應明確系統應具備良好的開放性和擴展性。除此之外，預留向上一級管理部門提供數據上傳接口以及考慮與未來建設的新院區實現數據傳輸的可能性。
對于改造項目除了了解院方對能耗計量的具體需求以外，一個重要的工作就是對院區內的各計量點進行現場勘察。對于此類改造項目，筆者發現存在諸如歸檔圖紙不全、建筑年代久遠導致線路改造與圖紙不符等實際問題。這就需要設計人員投入相當大的精力到醫院現場對系統經行梳理。針對每個計量點的位置，提出合理且經濟的計量方案措施。
對于監管平臺軟件的設計，《導則》中的已有詳盡的要求。這里還需要指出一點，院方在平臺建設初期可能無法提出更多詳細的要求，只有在平臺建設完畢后，使用過程中才會不斷發現問題，提出實質性的需求。因此，能耗監管系統軟件的設計不是一次性的，而是需要在投入運行后不斷完善。
3.現有醫院改造實施中的難點
現有醫院改造比新建項目要復雜許多。改造中存在大量無法解決的難點。如管路以及末端等部位無法安裝計量器具，部分用能設備老化。而且由于醫療服務的特殊性，無法做到徹底停水、停電、停氣，對工程實施確有一定難度。
從項目實施的整體方面考慮，應合理規劃作業時間，盡量降低對醫院正常工作的影響。以現場勘查為依據，制定詳盡的施工方案。施工方案中，對涉及停電、停水的改造部分提請院方及各相關科室審核，并提出可行的應急預案。
從工程管理角度出發，應把握好設備材料進場驗收、施工方案的審核、施工人員的資質及能力水平等重要環節，提高施工的效率，杜絕返修、返工等質量事故的發生。
具體到各專業的改造，難、重點各異。
（1）電氣改造方面：對于無法停電的科室，可采用開口式互感器，在正常供電情況下完成電表的安裝。開口式互感器的精度應滿足《導則》中“配用電流互感器的精確度等級應不低于0.5級”的要求。針對電氣施工工程中的風險制定合理的應急預案。
（2）水暖改造方面：水表安裝過程中需要進行管道的改造，不可避免的需要停水作業。對此需制定詳細的施工方案，提高此部分的施工效率和質量。在部分對于供水要求較高的位置，可使用外夾式流量計等非斷管式流量計，在保證正常供水的情況下完成設備安裝。根據《導則》要求，水表精確度不低于B級。同時應參考JJG 162-2009冷水水表檢定規程中5.2條關于水表準確度等級和最大允許誤差的要求。
結束語
通過醫院能耗監測平臺的建設，實現對各院各分項能耗的在線監測和動態分析，深入細致挖掘醫院用能規律，為節能診斷和改造提供量化的數據支撐和科學依據，實現醫院的節能減排和可持續發展的目標。
參考文獻
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區域節能市場交易模式的構建
區域節能市場交易模式構建的整體思路所建的區域節能市場與現有省內節能市場的不同之一在于其交易主體中含省級電網售電單位。由于省級電網售電單位其網內各機組在不同時段參與跨省售電時可能存在多種組合，其能耗水平具有一定的不確定性。由此，區域節能市場交易模式的建立將面臨如下問題：1區域市場交易機構如何設計區域節能市場的交易流程，以滿足省級電網跨省交易的能耗評估和節能需要。2在區域節能市場的交易中，各省級電網售電單位如何申報其能耗水平，以實現其省內省外能耗的分割。3區域市場交易機構如何確定跨省交易邊際能耗水平限制值，以提高區域市場整體的經濟與節能效益。4如何評估區域節能市場中省級電網跨省交易的能耗與節能效益。為此，本文重點對包含上述4個問題的區域節能市場交易模式展開研究。區域節能市場跨省交易的基本流程設計與省內節能市場將售電單位的能耗作為公開數據不同，本文將區域節能市場中各跨省售電省級電網申報的能耗水平在交易前作為保密數據可直接參與跨省交易的機組其能耗水平仍可作為公開數據)，采取交易后再公開其能耗水平的思路。通過市場競爭實現能耗水平的優化，同時降低能耗水平的全部公開引起各售電單位投機性報價的可能性。為此，重點以跨省售電省級電網為例，對區域節能市場跨省交易基本流程設計如下：1首先，各省級電網根據自身網內剩余的可競價交易發電能力某些高能耗機組具有剩余發電能力，但無競價交易資格)、預測的區域市場負荷需求以及跨省交易能耗水平準入條件，各自獨立組織本省具有富裕發電能力的機組參與跨省售電；然后，統一以模式作為區域市場的一個售電單位申報跨省交易的電價、電量以及能耗水平信息。2區域市場交易機構得到各售電單位申報的上述交易信息后，確定最低的能耗水平約束值作為區域市場跨省交易能耗水平準入條件，以確定具有跨省交易資格的售電單位。3區域市場交易機構在已確定的具有跨省售電資格的售電單位中，結合各購電單位的申報電價、電量信息，按照區域市場交易規則以及安全校核[11]，確定交易成功的購售電方。4交易成功的購售電雙方簽訂電能交易合同，評估計算出各交易合同中的能耗或節能效益，將售電方的能耗或節能效益折算到購電方。省級電網跨省售電能耗水平申報值的確定方法為實現省級電網跨省售電時省內省外能耗的合理分割和確定省級電網跨省售電的能耗水平，本文提出了各省級電網跨省售電時能耗考核“省內較省外優先滿足”的思路。從區域市場的角度，各省級電網均是在滿足自身負荷平衡之后，如果各統調機組還有富裕發電能力還需滿足一定的跨省交易能耗水平準入條件)，才能采取省級電網模式跨省售電[10]具有直接參與跨省交易資格的統調機組除外)。可見，電能交易計劃具有省內較省外“優先滿足”的特點。從節能降耗的角度，各省級電網均優先安排水電等綠色能源發電，再按能耗水平由高到低排序確定火電等機組發電，以最大化提高本省的能耗水平與節能效益[4-5]。綜上分析，考慮節能降耗與區域市場的結合，本文提出能耗考核省內較省外“優先滿足”的思路：各省級電網跨省售電時，根據節能調度排序的思路對自身所有具有競價交易資格部分高能耗機組只具有計劃分配電量資格，而不具有競價交易資格)的發電機組按能耗水平排序[5]，排在滿足本省負荷需求之前的競價機組就為各省省內交易計劃的發電機組也就對應該省省內交易能耗水平考核對象)；而排在本網負荷需求以外的競價機組就為該省級電網跨省售電電能來源，該部分機組對應跨省交易電量的平均能耗水平就為該省級電網參與跨省交易的能耗申報水平。由此，為提高跨省交易的能耗水平競爭優勢，跨省售電省級電網會在預測區域市場能耗水平約束值基礎上，在省內理性設定能耗水平，以限制部分具有競價資格的高能耗機組參與跨省售電，從而實現跨省交易能耗水平的整體提高?？缡〗灰走呺H能耗水平約束值的確定方法為提高區域節能市場跨省交易經濟效益和節能效益的綜合效益，本文在對區域市場跨省交易邊際能耗水平約束值的確定時，提出了采取跨省交易各售電單位申報的總容量充足率指標[13]bidsufficiency，BS)達到125%時的邊際能耗水平，在此基礎上再將能耗懲罰的模式應用到所建的區域節能市場模式?，F有文獻在對市場交易中的能耗水平約束值進行選取時，多采用在無約束的能耗總量一定時期)或能耗率的基礎上降低一個百分點[3]、政府下達的能耗水平[3-5,8]作為選取標準。這些能耗水平約束值的選取獲得了較好的節能效益，但沒有兼顧市場競爭的需要。根據美國加州電力市場多年運行經驗，當市場中各售電單位申報的BS大于125%時，可認為市場競爭比較充分，售電單位的市場投機行為概率較小[13]。為此，本文對申報參與區域節能市場交易的所有售電單位按照能耗水平由高到低排序，并依次統計總申報容量。為確保區域市場的安全運行，區域市場規定跨省交易電量與電力具有確定的函數關系[10]，當售電單位申報的是電量信息時可轉化為相應時段的容量信息。當申報總容量累計達到跨省交易需求容量的125%時，其對應的售電單位就可確定為跨省交易邊際售電單位。該單位對應的能耗水平就為跨省交易邊際能耗水平約束值，低于該能耗水平的售電申報單位，則不具有售電資格。所提的區域節能市場能耗水平約束取BS為125%時邊際售電單位能耗水平具有一定經濟上的合理性，但同時也可能給低價高能耗售電單位也滿足BS為125%時能耗水平要求)創造較大的競價空間，有可能造成區域市場節能效益不明顯。為此，本文將能耗懲罰節能模式[8]應用到所提的區域節能市場中。具體如下：在市場結算時，由區域市場交易機構向各售電單位全電量加收其超標能耗的外部成本，使跨省交易售電單位在參與市場交易時其報價中包含交易電量超標能耗的外部成本。由此，在滿足區域節能市場能耗水平約束值基礎之上，在售電側形成有利于節能減排的競爭格局。該模式中超標能耗外部成本懲罰折價利用國際市場影子價格法[8]可表示如下：6ex,n,coalex,j10)kkcC1)式中：ex,n,kc表示跨省售電單位k超標能耗懲罰折價；表示當前時期人民幣與美元匯率；coalC表示當前時期國際市場煤價；j表示區域市場社會基準供電煤耗率；ex,k表示跨省售電單位k申報能耗率省級電網跨省售電時該能耗水平值的確定見1.3節)?？缡〗灰坠澞苄б嬖u估指標的構建鑒于現有的省內節能市場一般忽略交易網損[3-8]，而跨省交易中網損較大[9]。由此，以電量結算在售電關口構建購電單位在跨省交易時的節能效益評估指標如下：oex,in,bex,ex,1[1)]NkkkkJW2)式中：Wex,k、ex,k分別表示跨省售電單位k交易電量以及其對應網損率；No表示跨省售電單位個數；in,b表示若跨省交易電量由購電單位在省內購電完成時的平均能耗水平；in,b可取購電單位省內可用容量邊際能耗水平，當省內可用容量不充裕時可取區域市場邊際能耗水平。
考慮跨省交易能耗評估的隨機規劃購電模型
建模思路在構建的區域節能市場模式下，由于跨省交易的能耗由購電單位承擔，參與跨省購電的省級電網在該市場模式下如何實現經濟和節能效益的最大化就成為關注的焦點。由此，重點以省級電網月度典型負荷狀態峰、平、谷)參與區域節能市場購電時的單購電方情形建模。在構建的區域節能市場模式下，由于其交易管理機構對各售電單位收取了超標能耗懲罰折價此時網內機組也需考慮超標能耗懲罰折價)，各售電單位申報電價中自然包含了能耗水平的差異信息，且其超標能耗已折算到了內部成本的同一度量平臺。由此，省級電網在參與區域市場交易的購電模型可理解為是經典的購電費用最小組合優化問題在區域節能市場中的延伸[14-15]。而模型還需重點考慮跨省交易電力電量函數關系約束以及跨省售電單位邊際能耗水平約束。另外，現有節能市場模式下其購電模型均屬確定性的節能模型[3-8]。而實際節能市場環境中市場電價、水電或風電)生產、負荷需求均具有一定隨機性。對市場電價隨機性帶來的風險價值，鑒于半絕對離差semi-absolutedeviation)半方差風險向下的概念能夠體現風險的本質[15]，可選用半絕對離差來度量購電組合的風險價值。對水電生產與負荷需求的隨機性，如果要保證所有隨機狀態對應的交易方案都滿足購電單位的負荷供需平衡,購電方案會過于保守，可采用含隨機變量的機會約束來描述負荷供需函數關系。由此，模型可在含機會約束的隨機規劃理論框架下建模。不失一般性，為突出重點模型還作如下簡化：1市場電價、負荷需求均服從正態分布，水電生產服從均勻分布[9,14]；2忽略網絡安全問題與跨省交易輸電費用；3年度購電計劃在該月的分解計劃已經完成，模型中不再單獨表示。模型的建立1目標函數。在構建的區域節能市場環境下，省級電網的目標函數可為月購電費用盡可能小以及其面臨的風險價值的期望盡可能小。具體如下：htoh,h,t,t,ex,,ex,111minNNNkkkkkkkkkcWcWcW3)h,h,,t,,t,t,11min)htNNkkmkmkkkkEcWccWoex,,ex,ex,1)NkmkkkccW4)式3)4)中：E[]表示期望算子；Wh,k,、Wh,k,m、h,kc分別表示省內水電機組k交易電量的期望值、隨機值以及電價省內水電“以水定電”，且不參與市場競價)；Wt,k、t,k,mc、t,kc分別表示省內火電機組k交易電量、電價隨機值及其期望值；Wex,k、ex,k,mc、cex,k分別表示跨省售電單位k交易電量、電價隨機值及其期望值；Nh、Nt分別表示電網內水電、火電機組的臺數。上述變量中t,k,mc、t,kc、ex,k,mc、ex,,kc、h,kc、h,k,mW均為已知量，t,kW、ex,kW為待求的優化變量。2約束條件?？缡∈垭妴挝贿呺H能耗水平準入條件約束為ex,in,maxoex,=12,,1kkkN,5)式中in,max表示購電單位預測的跨省售電單位邊際能耗水平約束值。網內交易競價機組也須滿足該能耗水平約束。該式以電量結算在售電關口，其網損由購電方承擔的情形確定。跨省售電單位電力電量函數關系約束為ex,ex,o,12,,kkWPTDk,N6)式中：Pex,k表示售電單位售電功率；T表示一天中各典型負荷狀態對應小時數；D表示購電月實際天數。該約束是跨省交易區別于省內交易的約束。省內市場電力與電量是弱耦合關系，即無確定函數關系[11]。另，若跨省售電單位的調度權在購電電網，則該售電單位可視為省內售電單位不受該約束限制。購電單位負荷電量供需機會約束為horh,,t,ex,d,max1111{}tNNNkmkkkkkPWWWW7)ord,minh,,t,ex,2111{}htNNNkmkkkkkPWWWW8)式7)8)中：Pr{}表示事件集合中成立的概率；d,maxW、d,minW分別表示購電單位負荷電量的最大、最小值；1、2分別表示各機會約束對應的置信水平。其他約束包括：各跨省售電單位可購電力或電量約束、網內火電各機組可交易電力或電量上下限約束、功率平衡約束等。限于篇幅在此省略。模型的求解方法針對所建的含機會約束的隨機規劃模型，因很難將機會約束式7)8)轉化為確定的等價類，故可采用內嵌蒙特卡洛隨機模擬技術的遺傳算法求解[16]。為滿足實際交易中購電單位對風險偏好的要求，可先將各目標函數處理成同一數量級后，再根據購電單位對風險價值的偏好程度采用線性加權和法將其轉化為單目標[17]。
算例分析及討論
篇8
關鍵詞：暖通空調;設計方案;技術經濟比較
Abstract: The technical and economic comparison of design plan is an important work to affect the HVAC design quality and efficiency. To explore a number of problems in the HVAC design technology economy, analyzes in terms of feasibility, economic, regulatory, safety and environmental impact, and pointed out that some misunderstanding in the comparative aspects of the design, made reference to advice.Key words: HVAC; design; technical and economic comparison
中圖分類號：TB494文獻標識碼：A
序 言
設計方案對暖通空調工程設計的成敗優劣關系重大。近年來，隨著科學技術的迅速發展以及對節能和環保要求的不斷提高，暖通空調領域中新的設計方案大量涌現，針對同一個設計項目，往往可以有幾種、十幾種甚至幾十種不同的設計方案可以選擇，設計人員不得不進行大量的方案比較和優選的工作，設計方案技術經濟性比較正在成為影響暖通空調設計質量和效率的一項重要工作。暖通空調設計方案的評價因素很多，一些因素很難定量表述，許多因素又不具可比性，每種設計方案往往都有各自的優缺點，面對眾多的設計方案，由于考慮問題的角度不同，各方的看法往往各不相同，甚至大相徑庭。目前在設計方案比較中存在的一些混亂狀況使設計人員無所適從。如何對暖通空調設計方案進行科學的比較和優選，是暖通空調設計人員在實際設計工作中經常遇到的一個重要技術難題。筆者根據從事設計、審圖和方案評審工作的一些體會，對暖通空調設計方案比較中應注意的一些問題進行粗淺的分析。
1 可行性和可靠性問題
能夠滿足使用要求，這是方案可行性應考慮的主要問題。設計方案應符合國家和當地政府有關法規和規范的要求，包括有關環境保護的要求；設計方案應能滿足有關方面的要求（如供電、供氣、供水、供熱等），并應特別顧及這些條件的長期、變化情況。例如采用水源熱泵設計方案時應考慮當地地質情況、地下水資源的現狀和變化趨勢、冬季熱負荷和夏季冷負荷不平衡所產生的熱（冷）蓄積效應等問題。對于溫濕度等參數要求較高或比較特殊的工藝性暖通空調設計項目，應對設計方案進行全年工況分析，以確保其在全年各種室外氣象條件下的適應性。對于一些無法采用標準設備的特殊情況，對非標準設備應提出詳細的參數要求，并且所提出的參數要求應合理可行。能否有足夠的機房面積也是評判設計方案可行性必須考慮的問題，尤其是對于一些改造工程和建筑面積比較緊張的情況。對于一些要求全年保證室內空氣參數的重要工程以及空調系統故障停機將產生嚴重損失的場所，如航天發射場，應考慮系統中設備的工作可靠性和備份問題，進行系統工作可靠性分析。在這種情況下，室外氣象參數和安全系數的確定也應特殊考慮。
2 經濟性比較問題
經濟性比較是目前暖通空調方案比較中考慮最多的一個問題。在經濟性比較時首先應注意比較基準必須一致。應采用相同的設計要求、使用情況、設備檔次、能源價格、舒適狀況、美觀情況等基準條件進行比較，這樣才能保證方案比較結果的科學性和合理性。如果對采用名牌設備和采用低檔設備的方案進行經濟性比較，顯然是不合理的；如果不考慮舒適性的區別，對有新風供應和沒有新風供應的方案進行經濟性比較，顯然不可能做出正確的選擇；如果不考慮美觀性和舒適性進行經濟性比較，對集中式空調方案顯然是不公平的。
運行能耗和運行費用是暖通空調設計方案技術經濟性比較必須考慮的重要參數。運行能耗除了應計算暖通空調主機（鍋爐和制冷機等）的能耗外，還應計算其他輔助設備（如風機和水泵等）的能耗。不能簡單按照設備銘牌功率和運行時間的乘積來計算能耗而應考慮在全年季節變化的情況下，建筑物實際負荷的變化，同時應考慮設備非標準狀態下的效率。辦公樓、教學樓、寫字樓和游泳館等建筑物的暖通空調設備通常間歇運行，其運行時間應為扣除停機時間后的實際運行時間。在計算過程中應注意不同地區、不同時期、不同時段各種能源的價格可能不同。由于影響因素和不確定因素較多，如何準確地計算建筑物暖通空調設備全年的實際能耗和運行費用，目前仍然是一個沒有完全解決的技術難題。運行費用除了能耗費用如電費、燃油費、燃煤費、燃氣費外，還應包括消耗的水費、人工費等。
在設計方案經濟性比較時應綜合考慮投資、運行費用以及設備的使用壽命，以相同的使用周期為基準，進行綜合經濟性的計算比較，而不能簡單地根據設備報價進行比較。對于同時有供暖和空調要求的項目，應考慮冬季和夏季設備綜合利用問題，進行冬夏季綜合經濟性比較。對于可以兼供生活熱水的工程，應綜合考慮生活熱水供應的投資和能耗。
3、調節性和可操作性問題
暖通空調系統的容量通常是按接近全年最不利的氣象條件確定的，因此系統應有較好的調節性能，以適應全年負荷的變化。調節性能好的系統方案，如采用VAV空調系統和VRV變頻空調系統的方案，其一次投資通常較高，但運行能耗較小，在經濟性計算和比較時應綜合考慮這些因素。對于部分時間使用的辦公建筑、寫字樓和教學樓，設計方案應能適應其夜間不工作時的調節要求。
設計方案的管理操作方便性是用戶十分關心的問題?？照{系統自動化水平的提高，可以減少管理人員的數量和勞動強度，從而使人工費減少，但使一次投資增加，對操作人員素質的要求提高?？照{系統是否采用自動控制，應根據實際情況和要求，經技術經濟性比較來確定。對于大型空調系統和需要經常調節控制的設備較多的工程，宜采用自動控制，以減少操作管理的工作量。但自動控制系統應盡可能簡化，以提高系統的經濟性和可靠性。對于只有季節轉換時才操作的閥門不宜采用自動控制。對于一些各部分不同時使用的建筑物或各部分出租給不同使用單位的商業建筑，系統設置應考慮分別管理控制和運行費用分別統計交納的要求。
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關鍵詞：建筑工程；暖通設計；方案比較
中圖分類號： TU198 文獻標識碼： A
引言
根據科學的統計，我國的部分建筑能耗非常大，在建筑總能耗中所占的比例也在持續增加，尤其是較之與西方國家，差距更加顯著，面對這種情況，我們必須采取相應的措施進行控制，從而滿足現階段房地產行業和建筑行業的可持續發展。
一、設計方案的可行性及可靠性比較
在經濟迅速發展的當下，資源利用的方案成了目前的重要目標，為了能夠滿足當前用戶的需求，我們需對各種因素綜合進行考慮，做好這方面的工作。并且要依據國家有關政策選擇設計方案，尤其是還要滿足環境保護的基本要求及其它因素的各種變化。在有些地下水豐富的地段，主要是采取水源熱泵的方案，這是依據當地實際情況決定的，地質和地下水資源的發展水平和當地的氣候特征直接決定了當地冬季的使用負荷量，在一定程度上，如果產生不平衡效應，需要予以科學的判斷和選擇。暖通的設計方案是比較特殊的，這種方案需要對很多因素進行考慮，依據全年氣溫情況科學的對其進行分析和考慮，氣候的條件和現象也是很重要的，建設情況如果較為特殊，沒有具體的標準，所以在設計參數的時候，要確保其可行、真實。
二、設計方案的經濟性比較
當前，暖通設計方案中經濟性比較是最多考慮的一方面。經濟性比較方面首先應有一致的比較基準。應采用相同的設計要求、使用情況、購買價格、舒適情況、美觀狀態等比較基準條件，這樣才可以確保比較的結果的科學性、合理性。要是用經濟性對采用名牌設備和采用低檔設備的方案進行比較，這肯定不合理；要是對舒適性的區別不考慮，比較有新風供應和沒有新風供應的方案經濟性，做出的選擇也不可能正確。
投資方最關注的一個參數就是一次投資，在對投資進行計算時應全面準確、嚴禁漏項。暖通設計方案的一次投資不但包含各種設備、管道、材料的投資，還包含各種與之有關的安裝費、調試費、工程管理費，有關的水處理和配電和控制投資，機房土建投資與相應室外管線的費用，而在具體的設計過程中往往會將這些遺漏。因為同一個設備有著很多的生產廠家，其價格也存在很大差異，所以在比較不同方案的經濟性的時候，對各種設備采取的價格應該是平均的。上述都為直接費用，在某些情形下，也應綜合考慮間接費用。建設過程中如果有貸款，在比較經濟性的時候還應對貸款利率和海帶期限等一些動態因素進行考慮。
暖通設計方案技術經濟性比較中必須考慮的參數就是運行能耗和運行費用。運行能耗不僅要對暖通空調主機的能耗進行計算，還要對其他輔助設備的能耗進行計算。禁止簡單根據設備銘牌功率、運行時間的乘積來對能耗進行計算，而應對其在全年季節的變化、建筑物實際負荷的變化的基礎之上進行計算，并且對于設備非標準狀態下的效率也要考慮在內。辦公樓、教學樓、寫字樓、游泳館等建筑物的暖通設備一般都是間歇運行的，運行時間應將停機時間后的時間扣除。在計算的時候不同地區、不同時期、不同時段的各種能源的價格都要注意。因為有很多的影響因素，所以怎樣才能準確地對建筑物暖通設備全年實際能耗和運行費用進行計算，依舊是有待解決的一大難題。運行費除去能耗費用，如電費、燃油費、燃煤費，還應包含水費、人工費等。
在比較經濟性的時候，千萬不可為了省事而粗略進行，可對相關廠家給出的比較數據和結果加以采用。筆者曾發現，3個不同設備電供暖的運行費用，如電鍋爐、水源熱泵和戶式燃氣供暖爐，廠家提供的計算結果大相徑庭。通過詳細的核對其計算過程，發現不同設備生產廠家因為在問題考慮上的出發點和角度不同，計算的時候會有一些對自己有利，而對他人有失誤或假設的現象。所以設計人員必須高度重視，認真分析和核對廠家提供的數據。
在比較設計方案的經濟性的時候應對投資、運行費用及其設備的使用壽命綜合進行考慮，以同樣的使用周期為基準，綜合性的對其經濟性進行計算比較，萬不可簡單地依據設備報價比較。對于同時有供暖和空調要求的項目，應對冬季與夏季設備的綜合利用問題加以考慮，對冬夏季的經濟性綜合進行比較。對于能夠兼供生活熱水的工程，應對生活熱水供應的投資和能耗全部考慮到。
三、設計方案的可操作性的比較
建筑設計人員對暖通空調的設計是根據本地氣候條件設計的，空調系統必須能夠調節好溫度以適應本地氣候變化。對于一些寫字樓和賓館等機構，其空調供應時間較長，這個時候設計師更要考慮到空調系統的可操作性和可調節性。建筑設備的暖通空調系統的管理操作性也是設計人員應該考慮的問題，空調的發明使用節約了大量的人力資源但是作為日常使用也應該做到方便管理。但是現實生活中暖通設備不但增加了一次性消費而且管理操作的技術難度也在加強。要想改善這種情況，需要制定科學的設計方案，減少操作人員的技術難度，使操作變得簡易，現在一般采用自動控制來代替人工操作，這樣使管理操作問題減少很多，智能化的操作系統節約了很勞動力同時又使人們的生活更加舒適。
四、設計方案的安全性比較
暖通空調系統的安全性是設計師首先要考慮的問題，建筑安全也包括暖通系統的安全，防爆、防火、人員、重要設備、系統設備運行等幾方面的安全。對于一些特殊場所的暖通系統設計，安全性是最先提出的，比如彈藥廠房和庫房、煤礦等通風空調系統，設計師應采取相應的防爆技術方案。建筑安全第一，防火安全應按照有關防火設計規范來考慮。設備安全運行主要是制冷系統的安全保護、寒冷地區空調系統冬季防凍、電加熱與風機聯鎖保護等方面。
五、設計方案的環保性比較
伴隨人們生活水平的不斷提升，環境保護問題已備受人們的關注。在過去幾年里，已逐漸禁止使用燃煤鍋爐，新興技術也慢慢取代了溴化鋰冷水機組，因為水源熱泵系統其對地下水位的影響在一些城市的使用也被限制。在這些區域內，環境影響成了與設計方案可行性直接相關的重要因素。在選擇設計方案的時候對于環境保護要特別注意，其要求也要不斷提升，以防建筑物建成后不久就得再次改造。在空調設備選型的時候，對于各種氟利昂制冷劑替代的進程要求要特別注意，不可以選用以己經或即將被禁用的暖通產品。所以設計人員不僅僅要詳細的了解建筑所能利用到的能源，對于各種新型環保技術同樣也得掌握。不僅僅要對要前期投入時的環保型進行考慮，還要對該技術在長期使用后對環境是影響或者污染進行考慮。
六、避免設計方案發生誤區
暖通設計受外界影響因素較多，而且自身的專業技術性非常強，進行方案比選時，難度非常大。避免設計方案選擇時的誤區，不能認為最新技術的設計方案就是最佳的設計方案，盲目攀高、攀新，以此作為賣點進行炒作。另外認為投資最低的方案就是最佳方案，這是目前較為普遍的一種過分重視經濟性的比較方法。但是一次投資低可能造成日后的運營成本高的后果，需要經常更換設備，并不是最佳選擇。也不能不加分析地采用建設方的意見，外行人員不可能對設計方案進行全面技術經濟性分析比較。
結語
暖通是建筑節能的重要支柱，因此設計的時候必須遵循節省成本、技術先進、科學管理、節約能源的設原則，依據建筑的供熱方式、用途、及所在地的氣候特征等因素，對暖通設計的形式加以確定。通過暖通設計的優化，加強對現行設計規范、規定、標準的學習和改進，使暖通設計能夠更加合理。
參考文獻：
[1]張愛萍.建筑工程暖通設計方案比較的思考[J].山西建筑，2012，36:151-153.
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首先,供電可靠性面臨巨大挑戰。在數據中心基礎架構建設過程中,由于設計者不關注服務器等核心設備,不關注這些設備的冗余方式,從而導致供電系統與服務器的電源冗余不匹配,從而嚴重影響了供電的可靠性;同時,配電系統的“邊緣地位”也嚴重影響了系統的可用性。
其次,高熱密度發熱問題嚴峻。數據中心復雜度的提升、刀片服務器和虛擬化應用的普及,導致了單個機架或機架局部單位面積發熱量的急劇上升,機房的高熱密度問題因此越來越普遍和突出,面對這種高熱密度問題,傳統的制冷方式顯得“心有余而力不足”。
第三,管理難度增加。機房是一個龐大而復雜的系統,就基礎設施層面而言,其動力和環境調節系統涵蓋了更加多樣化的設備,這些設備組成一個有機的整體,牽一發而動全身,機房可靠性的發揮有賴于整個系統的協調一致,因此,對機房系統的管理越來越重要,而難度也越來越大。
最后,能源消耗嚴重。數據中心建設的加速,導致的最直接后果就是能源消耗量的急劇攀升。有關調查顯示,在過去5年當中,數據中心能耗增加了一倍,大中型企業數據中心的能耗已經占到IT 總開銷的40%左右。能耗的增加使數據中心建設成本增長,影響著企業業務的開展。
作為行業領先的網絡能源產品和解決方案提供商,艾默生網絡能源基于對用戶需求的深刻理解,融合先進的技術和理念,推出了“AGDC動態數據中心網絡能源解決方案”,以高可靠性的供電系統、高效的制冷系統、完善的管理系統和先進的節能理念,解決新一代數據中心所面臨的以上四大難題。
高可靠的供電系統。艾默生網絡能源AGDC動態數據中心解決方案,通過合理的輸入配電設計、不同等級的UPS供電系統結構和方案、先進的輸出配電系統等保證了極先進的可靠性。在輸入配電方面,艾默生網絡能源AGDC提供了高可靠性的設計,能夠保證各級配電開關的選擇性配合,又具有合理的規劃;在輸出配電方面,艾默生網絡能源AGDC提供了新一代終端配電――服務器電源管理系統SPM(Server Power Management),能夠為用戶關鍵的負載提供極先進可靠的配電。
高效的制冷系統。艾默生網絡能源AGDC提供從高通孔率的服務器機柜、高能效的機房專用空調到高熱密度空調系統等全方位的制冷解決方案。其服務器機柜通孔率在80%以上,能夠滿足機柜自身的散熱需求。艾默生網絡能源能夠根據客戶的不同情況,提供不同送風方式的解決方案。針對每平米發熱量超過5kW的高熱密度機房,艾默生網絡能源推出了超高密度解決方案,高效節能,并具有靈活擴容的特性,不僅解決了高熱密度問題,也節省了珍貴的機房空間。
完善的管理系統。艾默生網絡能源AGDC采用的服務器電源管理系統,具有安全管理和運營成本管理雙重功能。該系統將配電系統完全納入到機房監控系統,使用戶對機房配電系統運行狀況一目了然,也便于用戶及早發現安全隱患,有效規避風險。SPM還能夠實時偵測每個臺服務器機架的運營成本,精確計算及測量每一個服務器機柜、每一路開關的用電功率和用電量。
先進的節能理念。AGDC動態數據中心網絡能源解決方案,在UPS、供配電系統、制冷系統、監控系統、管理系統等所有環節注重了節能的設計。尤其重要的是,艾默生網絡能源認為,節能不僅僅是電源節能,而是整個數據中心各系統的協調一致。其提出的“能效邏輯”概念為業界提供了一種分析數據中心的思路和方法,因此成為AGDC數據中心的核心理念。
從機房動力解決方案,到動力一體化解決方案,到網絡能源一體化柔性解決方案,再到AGDC動態數據中心網絡能源整體解決方案,變化的是技術,是技術的不斷創新,是對數據中心面臨挑戰的深刻認識,是對綠色實踐的不斷推進,而不變的是艾默生網絡能源以客戶為本的信念,以及其“關鍵業務全保障TM”的核心理念。
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