導(dǎo)語(yǔ)：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(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 采暖水系統(tǒng) 能耗管理 效益分析

中圖分類號(hào)：G267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

在我國(guó)的建筑行業(yè)不斷發(fā)展的今天，建筑的能耗也越來(lái)越大。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的居民建筑基本能源消耗量（不包括熱水提供）占據(jù)了全國(guó)總能耗的百分之十五。而在這些數(shù)據(jù)中，尤以中央空調(diào)和采暖水系統(tǒng)的能源消耗量最大，約占據(jù)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(guò)程中的一系列能耗。因此建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，一方面推動(dòng)了我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)步，另一方面也給國(guó)家?guī)?lái)了極其嚴(yán)重的能源危機(jī)。在未來(lái)的幾年，中國(guó)的建筑能耗還會(huì)持續(xù)的增長(zhǎng)，面對(duì)日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)，必須積極的探索減低建筑物能源消耗的方法。

一 、中央空調(diào)的能耗計(jì)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(diào)的普遍使用使得空調(diào)能耗成為居民建筑能耗的主要成分。而近年來(lái)頻頻出現(xiàn)的夏季用電高峰期的拉閘限電情況也更進(jìn)一步的說(shuō)明了這一問(wèn)題。而中央空調(diào)由于其克服了以往分體式的空調(diào)所存在的一系列缺點(diǎn)而逐漸 的成為住宅建筑空調(diào)的較為熱門的發(fā)展方向。

完整的空調(diào)系統(tǒng)，其能耗包括制冷系統(tǒng)能耗、制熱系統(tǒng)能耗、風(fēng)系統(tǒng)能耗和水系統(tǒng)能耗。下面以空調(diào)制冷系統(tǒng)為例，對(duì)空調(diào)能耗的影響因素和節(jié)能手段進(jìn)行分析。

（1）空調(diào)制冷負(fù)荷

空調(diào)制冷負(fù)荷的大小影響到制冷設(shè)備、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)的能耗大小。室內(nèi)外的溫差對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗影響很大，由于室外溫度是人不可控制的，所以室內(nèi)預(yù)期溫度的設(shè)置顯得至關(guān)重要。若只要求舒適性而一味地降低室內(nèi)的預(yù)期溫度，則會(huì)大幅度的增加空調(diào)的制冷負(fù)荷，提高空調(diào)能耗。因此我國(guó)對(duì)于公共建筑的夏季室內(nèi)溫度明確規(guī)定不得低于26度，而對(duì)于居民建筑而言，由于無(wú)法對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行強(qiáng)制規(guī)定，只能通過(guò)對(duì)這一信息進(jìn)行廣泛的宣傳，指導(dǎo)居民自覺(jué)限制室內(nèi)溫度，積極響應(yīng)節(jié)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(hù)結(jié)構(gòu)（包括建筑形體、窗戶面積、建筑材料性能）、室內(nèi)的照明設(shè)備的排布和功率等都需要進(jìn)行規(guī)定。

（2）中央空調(diào)的系統(tǒng)能耗

中央空調(diào)的主機(jī)能耗是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的主要能耗，其受到中央空調(diào)制冷設(shè)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(diào)主機(jī)能耗，應(yīng)選擇能效比較高的設(shè)備、較低溫的冷卻水，降低出水溫度。中央空調(diào)的系統(tǒng)未能廣泛的得以應(yīng)用，主要原因是節(jié)能設(shè)備的質(zhì)量達(dá)不到普遍的較好水平，同時(shí)主機(jī)的配備容量相對(duì)較大，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)無(wú)法在最佳狀態(tài)下工作，使能耗偏高。

風(fēng)機(jī)與水泵的能耗也是應(yīng)當(dāng)考慮的內(nèi)容。水泵與風(fēng)機(jī)的功率隨著系統(tǒng)流量的增大而增大，其能耗受到通水量和通風(fēng)量的大小影響。同時(shí)水、風(fēng)系統(tǒng)還存在著一些其他影響：水泵與風(fēng)機(jī)的選擇直接與流量和軸功率掛鉤的特點(diǎn)使得泵與風(fēng)機(jī)即使全負(fù)荷運(yùn)行也不一定能夠處于最佳工作狀態(tài)；預(yù)定溫差大于實(shí)際溫差，導(dǎo)致耗電量急劇升高。

綜上所述，為達(dá)到中央空調(diào)節(jié)能減排效果，要做到以下幾點(diǎn)：做好圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，降低能耗，建立健全與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)相結(jié)合的制度，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)于不遵照管理制度運(yùn)行的開(kāi)發(fā)商應(yīng)當(dāng)加大處罰力度；對(duì)社會(huì)進(jìn)行節(jié)能減排意識(shí)的普及教育，使人們意識(shí)到空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能重要性；加強(qiáng)管理，提高能源利用率，降低無(wú)用消耗。

二 、集中采暖水系統(tǒng)的能耗計(jì)量管理

（1）采暖系統(tǒng)的室內(nèi)計(jì)算溫度以及熱負(fù)荷的計(jì)算

為了避免對(duì)于負(fù)荷的過(guò)大估算對(duì)鍋爐容量、水泵配置、散熱設(shè)備等產(chǎn)生影響，在施工設(shè)計(jì)時(shí)，所有進(jìn)行采暖的建筑的熱負(fù)荷計(jì)算應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，而不能僅僅憑借熱負(fù)荷的指標(biāo)進(jìn)行估算，且對(duì)于所有的建筑物應(yīng)當(dāng)按照相同的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

（2）住宅建筑的熱水集中采暖系統(tǒng)

對(duì)于進(jìn)行單戶溫度調(diào)控的用戶應(yīng)設(shè)置熱消耗量的單獨(dú)計(jì)量裝置。住宅房屋內(nèi)的公共利用空間如果進(jìn)行集中采暖，則應(yīng)當(dāng)單獨(dú)設(shè)置采暖系統(tǒng)與熱消耗量的計(jì)量裝置。

采暖系統(tǒng)的選擇應(yīng)與熱量計(jì)、溫度調(diào)控相匹配，為實(shí)現(xiàn)新建住宅的集中采暖的分戶獨(dú)立，方便自主調(diào)控與單獨(dú)計(jì)量，可采用雙管系統(tǒng)進(jìn)行采暖。而公用的立管水平分環(huán)系統(tǒng)能夠供暖的層數(shù)與系統(tǒng)的水力平衡、器械材料的抗壓能力相關(guān)。

（3）采暖水系統(tǒng)的計(jì)量方式

對(duì)所有的集中采暖用戶，分別設(shè)置熱量表，用于測(cè)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(jì)算用戶的散熱設(shè)備的散熱量，用來(lái)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(shí)在每戶中設(shè)置多個(gè)熱量表，所以選擇在每戶一組散熱器上設(shè)置一個(gè)熱量的分配表，以測(cè)量實(shí)際散熱量。再通過(guò)計(jì)算用戶熱負(fù)荷確定用熱量，決定用戶需要交的供暖費(fèi)用。

（4）各種分戶計(jì)量系統(tǒng)的形式熱力工況分析

在水平單管串聯(lián)的系統(tǒng)中，所有熱水都逐個(gè)流過(guò)所有的散熱器。若流量降低，第一組的散熱器散熱量并不會(huì)發(fā)生變化，但由于流量的減少會(huì)導(dǎo)致其出水的溫度低于往常，這時(shí)下一組散熱器的入水溫度則會(huì)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(dá)到在不影響其他散熱器的條件下對(duì)某一組散熱器的散熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常會(huì)設(shè)置一條流量旁通管，用于減少散熱器的水量，通過(guò)溫控閥來(lái)控制散熱量。這一做法的首要技術(shù)就是對(duì)旁通系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，這一計(jì)算是對(duì)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后計(jì)算出來(lái)的，以這一旁通系數(shù)指導(dǎo)旁通管的安裝，雖然不能保證所有的散熱器都可以達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，但基本上都滿足了建筑室內(nèi)熱負(fù)荷的基本要求，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的控制。

而水平雙管并聯(lián)式的系統(tǒng)具有較好的溫控調(diào)節(jié)能力，散熱器的供回水具有相同的溫度，在進(jìn)行溫度調(diào)解時(shí)也不會(huì)對(duì)其他的散熱器的散熱量造成影響。

結(jié)語(yǔ)：能耗計(jì)量管理的首要工作是對(duì)能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，為最終達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，對(duì)于計(jì)量管理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行節(jié)能策略的方案設(shè)計(jì)是首要任務(wù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，合理確定設(shè)備最佳運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整運(yùn)行方式，達(dá)到節(jié)能減排的效果。同時(shí)，能耗計(jì)量管理數(shù)據(jù)的分析對(duì)于評(píng)估節(jié)能建筑的性能指標(biāo)也提供了一個(gè)參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]朗四維.建筑節(jié)能與采暖空調(diào)方式探討［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001:56-70.

篇2

關(guān)鍵詞：近零能耗；綠色建筑；智能輔助；系統(tǒng)軟件

近零能耗綠色建筑指的是適應(yīng)自然條件與氣候特征，通過(guò)氣密性能以及保溫隔熱性能高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，利用新風(fēng)熱回收技術(shù)，并采用可再生能源，提供舒適室內(nèi)環(huán)境的建筑。近零能耗綠色建筑主要采用的是被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略，包括選取合適朝向、遮陽(yáng)裝置、蓄熱材料、自然通風(fēng)等，可以為人們提供舒適并且節(jié)省資源的方式，對(duì)人類社會(huì)健康發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義[1]。目前應(yīng)用在近零能耗綠色建筑智能輔助設(shè)計(jì)注意以軟件為主，例如PHPP等，但都不是專業(yè)的針對(duì)于綠色建筑的軟件，并且性能差強(qiáng)人意，成本也相對(duì)較高，很難普及。近零能耗綠色建筑智能輔助設(shè)計(jì)軟件極大地降低了成本，可以為近零能耗綠色建筑的建設(shè)提供有力的支持。

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

近零能耗綠色建筑智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用多種主流技術(shù)進(jìn)行軟件內(nèi)部?jī)?yōu)化處理，提高軟件按鈕相應(yīng)速度，具有數(shù)據(jù)高速處理功能，并在系統(tǒng)中加入了許多人性化設(shè)置，用來(lái)對(duì)近零能耗綠色建筑智能輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行管理。系統(tǒng)具有信息處理、后臺(tái)驅(qū)動(dòng)管理等軟件參數(shù)，并對(duì)軟件進(jìn)行在線控制管理。該系統(tǒng)還能夠進(jìn)行背景圖片設(shè)置，設(shè)置信息的過(guò)濾以及設(shè)置自動(dòng)登錄等功能，綜合提升用戶的體驗(yàn)效果。系統(tǒng)主要包括施工圖管理、施工方案設(shè)計(jì)、鋼重量校核等功能[2]。

2主要功能

2.1系統(tǒng)登錄

用戶在界面內(nèi)輸入有效的用戶名或密碼，輸入完成后，點(diǎn)擊界面內(nèi)的登錄按鍵，即可成功登錄系統(tǒng)，如果用戶輸入的用戶名或密碼有誤，系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤提示框信息[3]。

2.2主頁(yè)

在桌面上的系統(tǒng)的圖標(biāo)，雙擊之后會(huì)彈出一個(gè)窗口，在這個(gè)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(diǎn)擊登錄，進(jìn)入到軟件的主界面中，其中含有多個(gè)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(tǒng)的核心功能欄，其中含有不同的按鈕信息和內(nèi)容，其中的“施工圖管理”功能按鈕是對(duì)河道防護(hù)施工的設(shè)計(jì)圖的詳細(xì)管理，點(diǎn)擊后進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的功能界面中，其中含有多個(gè)板塊信息和內(nèi)容數(shù)據(jù)，供施工者隨時(shí)調(diào)用施工圖。

2.4施工技術(shù)管理

在軟件的左邊是系統(tǒng)的核心功能欄，其中含有不同的按鈕信息和內(nèi)容，其中的“施工圖技術(shù)”功能按鈕是對(duì)河道防護(hù)施工過(guò)程中所涉及的技術(shù)信息內(nèi)容的詳細(xì)管理，系統(tǒng)分為不同的板塊信息，點(diǎn)擊后切換出對(duì)應(yīng)的功能菜單，包括：平面設(shè)計(jì)、支反力計(jì)算、鋼重量校核、批量生成，使用者可根據(jù)情況點(diǎn)擊使用。

2.5施工方案設(shè)計(jì)

在施工技術(shù)管理功能欄中點(diǎn)擊其中的子菜單按鈕，此功能是對(duì)施工方案的設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊后進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的功能界面，其中含有多個(gè)功能參數(shù)和按鈕，使用者可根據(jù)情況點(diǎn)擊設(shè)置（如圖2）。2.5.1基本參數(shù)在施工方案設(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中基本參數(shù)欄是對(duì)工程施工基本參數(shù)的添加，使用者可根據(jù)情況填入信息，包括：型號(hào)、結(jié)構(gòu)、載重、速度。2.5.2對(duì)重方案在施工方案設(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中對(duì)重欄是對(duì)工程施工中的鉆孔重量的添加，使用者可根據(jù)情況填入信息，包括：導(dǎo)軌——鉆孔導(dǎo)軌、對(duì)重導(dǎo)軌；鉆孔直徑——頂輪、導(dǎo)向輪，其中對(duì)重部分還需要對(duì)重位置、規(guī)格、對(duì)重輪直接以及偏移量進(jìn)行設(shè)置[4]。2.5.3鉆孔方案在施工方案設(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中鉆孔欄是對(duì)工程施工中的鉆孔具體參數(shù)的添加，使用者可根據(jù)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(hào)、設(shè)備廠家以及型號(hào)。2.5.4井道方案在施工方案設(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中井道欄是對(duì)工程施工中的實(shí)施的鉆孔井道參數(shù)的添加，使用者可根據(jù)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(nèi)壁距離（可選）。2.5.5軌道方案在施工方案設(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中軌道欄是對(duì)工程施工中的實(shí)施的鉆孔軌道參數(shù)的添加，使用者可根據(jù)情況填入信息，包括：軌——鉆孔導(dǎo)軌、對(duì)重導(dǎo)軌；鉆孔直徑——頂輪、導(dǎo)向輪[5]。2.5.6方案圖在施工方案設(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中左邊是對(duì)方案圖的詳細(xì)內(nèi)容的呈現(xiàn)，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(shè)計(jì)功能界面中含有多個(gè)功能按鈕和板塊信息，其中樁孔板塊是對(duì)河道防護(hù)施工的樁孔信息的添加，包括：鉆孔凈寬、樁孔凈深（凈高）、標(biāo)準(zhǔn)樁孔、主軌中心到各構(gòu)件距離等。

2.6支反力計(jì)算

在施工技術(shù)管理功能欄中點(diǎn)擊其中的“支反力計(jì)算“子菜單按鈕，此功能是對(duì)工程施工中的支反力的詳細(xì)計(jì)算，包括：已知——安全鉗、升降載重、轉(zhuǎn)機(jī)重量、平衡系數(shù)；支反力——鉆機(jī)緩沖器承載R1、對(duì)重緩沖器承載R2、鉆機(jī)導(dǎo)軌荷載N1/N2、對(duì)重導(dǎo)軌荷載N3/N4。

2.7支反力參數(shù)

在支反力界面中含有多個(gè)板塊信息和內(nèi)容數(shù)據(jù)，其中支反力是對(duì)其詳細(xì)參數(shù)的添加，使用者可根據(jù)情況填入具體的信息內(nèi)容數(shù)據(jù)，包括：鉆機(jī)換成器承載R1，對(duì)重緩沖器承載R2，鉆機(jī)導(dǎo)軌負(fù)荷N1-N4。

2.8鋼重量校核

在施工技術(shù)管理功能欄中點(diǎn)擊其中的“鋼重量校核”子菜單按鈕，此功能是對(duì)灌樁中的鋼筋重量的校準(zhǔn)（如圖4）。圖4鋼重量校核功能界2.8.1已知在鋼重量校準(zhǔn)板塊界面中含有多個(gè)功能板塊信息內(nèi)容，其中已知板塊可以填入已知的重量信息內(nèi)容，其中含有多個(gè)功能參數(shù)和按鈕，包括：鉆機(jī)引擎機(jī)器自重、升降載重Q、鉆機(jī)重量P升降、對(duì)重重量P對(duì)重、其他重量、鉆機(jī)系統(tǒng)、平衡系數(shù)、平衡系數(shù)。2.8.2高級(jí)計(jì)算在上圖界面中含有多個(gè)功能按鈕，其中“高級(jí)計(jì)算”按鈕，是對(duì)校準(zhǔn)計(jì)算的詳細(xì)重量的校準(zhǔn)計(jì)算，點(diǎn)擊后進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的功能界面中，其中含有多個(gè)功能按鈕和參數(shù)信息，包括：回歸公式、最值、Y對(duì)應(yīng)的X。2.8.3批量生成方案在施工技術(shù)管理功能欄中點(diǎn)擊其中的“批量生成”子菜單按鈕，此功能是可以進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)圖批量生成的快捷設(shè)置操作。2.8.4方案繪制設(shè)置在施工技術(shù)管理功能欄中點(diǎn)擊其中的“繪制設(shè)置”子菜單按鈕，此功能是可以進(jìn)行施工方案設(shè)計(jì)的繪制工具的詳細(xì)設(shè)置。

2.9系統(tǒng)注銷

點(diǎn)擊退出系統(tǒng)按鈕，就給出相應(yīng)提示，是否確定要退出系統(tǒng)，確定退出，直接點(diǎn)擊退出系統(tǒng)按鈕，則系統(tǒng)就會(huì)關(guān)閉，如需再次使用系統(tǒng)，則會(huì)回到我們的第一步操作，點(diǎn)擊確定按鈕，即可進(jìn)行退出的操作。

3結(jié)語(yǔ)

智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)為Revit端合規(guī)性插件檢查技術(shù)與建筑信息交互技術(shù)，建筑信息交互技術(shù)采用Autodesk公司的LargeModeViewer技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑信息交互，該技術(shù)具有無(wú)需安裝插件、強(qiáng)大的API功能等優(yōu)勢(shì)，建筑信息交互技術(shù)主要包括四部分，分別為數(shù)據(jù)庫(kù)、項(xiàng)目和人員信息維護(hù)、角色信息維護(hù)以及評(píng)估管理。通過(guò)上述系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了近零能耗綠色建筑智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行，為近零能耗綠色建筑的建設(shè)提供有力的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]張時(shí)聰,王珂,呂燕捷,等.近零能耗建筑評(píng)價(jià)的研究與實(shí)踐[J].城市建筑,2020,17(35):61-67.

[2]吉林建筑科技學(xué)院.被動(dòng)式超低能耗綠色建筑智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)V1.0:中國(guó),2020SR1237236[P].2020-01-08.

[3]信海輝,張姍姍.實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子元器件與信息技術(shù),2021,5(03):210-211.

[4]林莉蕓,董秀青.大數(shù)據(jù)環(huán)境下基于節(jié)點(diǎn)可靠度的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)探討[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用,2019,9(05):290-292.

篇3

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)設(shè)計(jì)；節(jié)能；節(jié)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(hào)： TU96+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑能耗在總能耗中所占的比例越來(lái)越大，在發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到40％，據(jù)統(tǒng)計(jì)在我國(guó)也達(dá)到20-25％，而在建筑能耗里，暖通空調(diào)的能耗又占建筑能耗的30-50％，且在逐年上升。根據(jù)暖通空調(diào)行業(yè)的研究成果，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的能耗是驚人的，如果采用節(jié)能技術(shù)，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能20-50％完全可能。如果在暖通空調(diào)系統(tǒng)中采取節(jié)能措施，不僅可以大大緩解電力緊張情況，同時(shí)對(duì)降低不可再生能源的消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境及維持可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

1 經(jīng)濟(jì)性比較問(wèn)題

經(jīng)濟(jì)性比較是目前暖通空調(diào)方案比較中考慮最多的一個(gè)問(wèn)題。在經(jīng)濟(jì)性比較時(shí)首先應(yīng)注意比較基準(zhǔn)必須一致，應(yīng)采用相同的設(shè)計(jì)要求、使用情況、設(shè)備檔次、能源價(jià)格、舒適狀況、美觀情況等基準(zhǔn)條件進(jìn)行比較，這樣才能保證方案比較結(jié)果的科學(xué)性和合理性。

一次投資是投資方最為關(guān)注的一個(gè)參數(shù)，在計(jì)算投資時(shí)應(yīng)全面準(zhǔn)確、不能漏項(xiàng)。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的一次投資不僅包括各種設(shè)備、管道、材料的投資，而且應(yīng)包括各種相應(yīng)的安裝、調(diào)試費(fèi)用，相關(guān)的工程管理費(fèi)、水處理和配電與控制投資，機(jī)房土建投資與相應(yīng)室外管線的費(fèi)用，而這些在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中容易被遺漏。

運(yùn)行能耗和運(yùn)行費(fèi)用也是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性必須考慮的重要參數(shù)。運(yùn)行能耗除了應(yīng)計(jì)算暖通空調(diào)主機(jī)的能耗外，還應(yīng)計(jì)算其他輔助設(shè)備的能耗。不能簡(jiǎn)單按照設(shè)備銘牌功率和運(yùn)行時(shí)間的乘積來(lái)計(jì)算能耗，而應(yīng)考慮在全年季節(jié)變化的情況下建筑物實(shí)際負(fù)荷的變化，同時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的效率。

筆者曾發(fā)現(xiàn)，同樣的參數(shù)，廠家提供的計(jì)算結(jié)果大相徑庭，對(duì)此設(shè)計(jì)人員應(yīng)給予足夠重視，對(duì)廠家提供的數(shù)據(jù)應(yīng)認(rèn)真分析和核對(duì)。在設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性比較時(shí)，應(yīng)綜合考慮投資、運(yùn)行費(fèi)用以及設(shè)備的使用壽命，以相同的使用周期為基準(zhǔn)，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算比較，而不能簡(jiǎn)單地根據(jù)設(shè)備報(bào)價(jià)進(jìn)行比較。對(duì)于同時(shí)有供暖和空調(diào)要求的項(xiàng)目，應(yīng)考慮冬季和夏季設(shè)備綜合利用問(wèn)題，進(jìn)行冬夏季綜合經(jīng)濟(jì)性比較。對(duì)于可以兼供生活熱水的工程，應(yīng)綜合考慮生活熱水供應(yīng)的投資和能耗。

2 調(diào)節(jié)性問(wèn)題

暖通空調(diào)系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)有較好的調(diào)節(jié)性能，以適應(yīng)全年負(fù)荷的變化。調(diào)節(jié)性能好的系統(tǒng)方案，其一次投資通常較高，但運(yùn)行能耗較小，在經(jīng)濟(jì)性計(jì)算和比較時(shí)應(yīng)綜合考慮這些因素。對(duì)于部分時(shí)間使用的辦公建筑、寫字樓和教學(xué)樓，設(shè)計(jì)方案應(yīng)能適應(yīng)其夜間不工作時(shí)的調(diào)節(jié)要求。設(shè)計(jì)方案的管理操作方便性是用戶十分關(guān)心的問(wèn)題，空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，可以減少管理人員的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，從而使人工費(fèi)減少，但會(huì)使一次投資增加，對(duì)操作人員技術(shù)要求提高。

空調(diào)系統(tǒng)是否采用自動(dòng)控制應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較來(lái)確定。對(duì)于大型空調(diào)系統(tǒng)和需要經(jīng)常調(diào)節(jié)控制的設(shè)備較多的工程，宜采用自動(dòng)控制。但自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，對(duì)于只有季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)才操作的閥門不宜采用自動(dòng)控制。對(duì)于一些各部分不同時(shí)使用的建筑物或各部分出租給不同使用單位的商業(yè)建筑系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)考慮分別管理控制和運(yùn)行費(fèi)用分別統(tǒng)計(jì)交納的要求。

3 可行性問(wèn)題

能夠滿足使用要求，這是方案可行性應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。設(shè)計(jì)方案應(yīng)符合國(guó)家和當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)法規(guī)和規(guī)范的要求。包括有關(guān)環(huán)境保護(hù)的要求：并應(yīng)特別顧及這些條件的長(zhǎng)期、變化情況。對(duì)于一些無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的特殊情況，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)提出詳細(xì)的參數(shù)要求，并且所提出的參數(shù)要求應(yīng)合理可行。

4節(jié)能問(wèn)題

4．1暖通空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)以及施工管理方面存在的問(wèn)題

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有著重要的影響。然而，在實(shí)際工作中往往得不到一些設(shè)計(jì)人員的足夠重視，忽視質(zhì)量，使得設(shè)計(jì)施工完的系統(tǒng)不僅投資大，運(yùn)行能耗也相當(dāng)驚人，大大超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，甚至有的公共建筑的暖通空調(diào)能耗占建筑總能耗達(dá)60％。

另外，目前建筑施工監(jiān)理行業(yè)中暖通空調(diào)專業(yè)人員水平參差不齊，很大一部分人員非本專業(yè)院校畢業(yè)或非對(duì)口專業(yè)，常憑經(jīng)驗(yàn)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(diào)整問(wèn)題不能進(jìn)行及時(shí)正確的處理和解決，最終導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法挽回的不良后果。

4．2 暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理中的節(jié)能問(wèn)題

除設(shè)計(jì)施工外，運(yùn)行管理也起著重要的作用。在實(shí)際中認(rèn)為設(shè)計(jì)施工達(dá)標(biāo)完成就可以了，因此不注意對(duì)暖通空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，很多操作人員不具備必要的暖通空調(diào)基本理論常識(shí)，不懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，一年四季只有開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)和冬、夏季轉(zhuǎn)換操作，顯然系統(tǒng)達(dá)不到相應(yīng)的節(jié)能效果。

5 解決節(jié)能問(wèn)題的可采取措施

5．1在設(shè)計(jì)階段重視節(jié)能因素

因?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)中的中央空調(diào)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和耗能性能，因此應(yīng)考慮以下3個(gè)方面的問(wèn)題：

(1) 應(yīng)注重從節(jié)能的角度認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選，如對(duì)冷熱源系統(tǒng)的選擇。因?yàn)榕照{(diào)系統(tǒng)所消耗的能量大部分是冷熱源系統(tǒng)中消耗掉的，選擇冷熱源系統(tǒng)不僅需要考慮它的初投資和運(yùn)行費(fèi)用．還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)和建筑使用功能特點(diǎn)，對(duì)耗能指標(biāo)進(jìn)行分析比較。在系統(tǒng)形勢(shì)選擇和劃分時(shí)應(yīng)注意考慮不同朝向、周邊區(qū)與內(nèi)區(qū)之間的差異。系統(tǒng)應(yīng)分開(kāi)設(shè)置或分環(huán)，以便分系統(tǒng)或分環(huán)控制和調(diào)節(jié)。這樣可以避免某些區(qū)域出現(xiàn)夏季過(guò)冷或冬季過(guò)熱的現(xiàn)象，造成不必要的能量損耗。另外，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意考慮節(jié)能效果。不能盲目地追求新技術(shù)，認(rèn)為采用最新技術(shù)的設(shè)計(jì)方案就是最佳方案。實(shí)際上每種方案都有其適用條件和范圍，也不能認(rèn)為復(fù)雜的方案就是高水平的方案，實(shí)際上系統(tǒng)越復(fù)雜，通常其設(shè)備就越多，不僅投資和運(yùn)行費(fèi)用高，系統(tǒng)的可靠性和可控制性也差，節(jié)能效果也就相應(yīng)越低。

(2) 必須認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。應(yīng)根據(jù)工程具體情況對(duì)暖通空調(diào)運(yùn)行季節(jié)進(jìn)行全工況、全過(guò)程的分析計(jì)算，尋找出一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)方案，并且要認(rèn)真、合理地確定系統(tǒng)冷、熱負(fù)荷及風(fēng)、水管道阻力，選擇合適的冷、熱源設(shè)備和水泵、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備，確保所選擇的各項(xiàng)設(shè)備能恰好在最佳工況狀態(tài)下運(yùn)行。

5.2 強(qiáng)化系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平

對(duì)暖通空調(diào)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高管理人員的專業(yè)水平和業(yè)務(wù)技能，使其具備必須的暖通空調(diào)基本理論常識(shí)，實(shí)行空調(diào)操作人員操作證制度。這樣管理人員才有能力根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)．達(dá)到設(shè)計(jì)要求的節(jié)能效果。

5.3 選擇節(jié)能的方式

同一個(gè)對(duì)象采用不同的方式。其能耗、室內(nèi)環(huán)境的舒適程度是大不相同的：在選擇空調(diào)方式時(shí)，選擇輻射式空調(diào)方式一般比對(duì)流方式舒適節(jié)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(huán)境日益惡化，開(kāi)發(fā)利用天然可再生能源成為必然。在天然可再生能源中，太陽(yáng)能、風(fēng)能，太陽(yáng)能供熱或制冷系統(tǒng)，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)等技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)大力推廣使用。

5.5 選擇高效的隔熱保溫材料

對(duì)墻、窗、門等圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用保溫性能好的材料，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的管道系統(tǒng)也要選擇高效的保溫隔熱材料，防止能量在輸送過(guò)程中損失過(guò)大。

5.6 選擇優(yōu)良的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)

篇4

虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置是解決數(shù)據(jù)中心能耗低效的有效方法。針對(duì)動(dòng)態(tài)配置過(guò)程中的虛擬機(jī)部署及優(yōu)化問(wèn)題展開(kāi)研究，提出一種新的面向系統(tǒng)能耗的虛擬機(jī)部署算法以及基于主動(dòng)遷移的優(yōu)化策略。為了降低系統(tǒng)能耗，新算法采用基于服務(wù)器利用率的最佳適配降序算法求解虛擬機(jī)部署方案；同時(shí)為了適應(yīng)應(yīng)用負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化，新算法啟動(dòng)主動(dòng)遷移策略對(duì)部署方案進(jìn)行優(yōu)化，即通過(guò)啟發(fā)式算法在當(dāng)前部署的基礎(chǔ)上搜索使系統(tǒng)能耗更低的優(yōu)化方案，并根據(jù)新部署對(duì)虛擬機(jī)執(zhí)行主動(dòng)遷移?？紤]到遷移會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量降級(jí)和額外能耗，新算法通過(guò)在優(yōu)化策略中設(shè)置基于服務(wù)器利用率的啟動(dòng)門限，對(duì)虛擬機(jī)主動(dòng)遷移頻率進(jìn)行控制。仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提算法在系統(tǒng)能耗、虛擬機(jī)遷移頻率、服務(wù)器狀態(tài)切換頻率以及服務(wù)質(zhì)量等多項(xiàng)性能指標(biāo)上均有顯著提高。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心； 動(dòng)態(tài)部署； 能耗優(yōu)化； 主動(dòng)遷移

0 引言

近年來(lái)，數(shù)據(jù)中心因其良好的擴(kuò)展性、靈活的管理機(jī)制受到業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注[1]。然而隨著數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模部署，物理設(shè)備運(yùn)行導(dǎo)致的高能耗問(wèn)題日益突出。美國(guó)能源部報(bào)告[2]指出，2006年數(shù)據(jù)中心的能耗占全美所有能耗的1.5%，并且對(duì)電能的需求仍以每年12%的速度增長(zhǎng)。高能耗不僅導(dǎo)致電能的浪費(fèi)，而且其排放的大量二氧化碳會(huì)加劇溫室效應(yīng)，對(duì)環(huán)境造成不良影響。文獻(xiàn)[3]指出數(shù)據(jù)中心的高能耗主要由兩方面導(dǎo)致：一是不斷增加的硬件設(shè)施數(shù)量；二是大量服務(wù)器的低效利用。文獻(xiàn)[4]對(duì)數(shù)據(jù)中心的5000臺(tái)活躍服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器通常只運(yùn)轉(zhuǎn)在其服務(wù)能力的10%～50%；同時(shí)服務(wù)器本身的能耗范圍較窄，即使完全空閑的服務(wù)器，其消耗的電能仍達(dá)到峰值時(shí)電能消耗的70%左右。圖1展示了服務(wù)器能耗與其利用率之間的關(guān)系[3]，觀察發(fā)現(xiàn)只要服務(wù)器處于活躍狀態(tài)就存在基本能耗，且能耗效率與服務(wù)器利用率呈近似正比的關(guān)系。因此如何提高服務(wù)器利用率是改善能耗低效的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

虛擬化技術(shù)是解決能耗低效的有效途徑，其基本思路是：數(shù)據(jù)中心的物理資源以虛擬機(jī)的方式提供給應(yīng)用進(jìn)行部署，因此允許在一臺(tái)物理服務(wù)器上配置多個(gè)虛擬機(jī)，從而達(dá)到提高服務(wù)器利用率、改善能耗效率的目的[5]。然而對(duì)于負(fù)載可變的應(yīng)用（例如Web應(yīng)用），如果按照應(yīng)用的峰值負(fù)載去部署，虛擬機(jī)有可能大部分時(shí)間都處于低負(fù)載狀態(tài)，即對(duì)應(yīng)的物理服務(wù)器仍然可能存在能耗低效問(wèn)題。為此，研究者提出虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案[6]，即虛擬機(jī)可根據(jù)當(dāng)前部署應(yīng)用的實(shí)際負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)遷移，集中到部分活躍服務(wù)器上，從而提高服務(wù)器的利用率和能耗效率；同時(shí)將處于空閑狀態(tài)的服務(wù)器切換到低能耗（或休眠）狀態(tài)，以節(jié)省電能，如圖2所示。

圖片

圖2 虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)部署示意圖

目前虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案的研究已經(jīng)取得積極成果[7-12]。例如文獻(xiàn)[7]將能耗管理定義為連續(xù)優(yōu)化問(wèn)題，提出求解該問(wèn)題的LLC（Limited Lookahead Control）算法；其目標(biāo)是最小化系統(tǒng)能耗及服務(wù)等級(jí)協(xié)議（ServiceLevel Agreement，SLA）違約開(kāi)銷，但是算法需要預(yù)先知道應(yīng)用對(duì)資源的需求，通過(guò)仿真學(xué)習(xí)達(dá)到對(duì)算法參數(shù)的優(yōu)化配置，因此LLC算法不適用于負(fù)載動(dòng)態(tài)變化的應(yīng)用部署。文獻(xiàn)[8]針對(duì)能耗優(yōu)化，提出基于啟發(fā)式BinPacking算法的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)部署方案；該方案在保證應(yīng)用性能的前提下，最優(yōu)化能耗及虛擬機(jī)遷移開(kāi)銷，該方案與本文的研究思路類似，但它只針對(duì)應(yīng)用負(fù)載固定不變的情況，不考慮負(fù)載動(dòng)態(tài)變化引起的應(yīng)用性能降級(jí)。文獻(xiàn)[9]考慮虛擬機(jī)部署請(qǐng)求連續(xù)到達(dá)的情況，提出BSP（Backward Speculative Placement）策略，通過(guò)虛擬機(jī)對(duì)資源需求的歷史數(shù)據(jù)為即將部署的虛擬機(jī)預(yù)先分配一個(gè)備選的目標(biāo)服務(wù)器；BSP主要考慮預(yù)分配服務(wù)器是否滿足虛擬機(jī)的資源需求，沒(méi)有考慮能耗因素。文獻(xiàn)[10]對(duì)虛擬機(jī)遷移過(guò)程中的遷移虛擬機(jī)選擇算法展開(kāi)研究，通過(guò)詳細(xì)分析CPU溫度、資源利用率、能耗對(duì)虛擬機(jī)遷移的影響，提出面向多目標(biāo)優(yōu)化的遷移虛擬機(jī)選擇算法；遷移虛擬機(jī)選擇是動(dòng)態(tài)配置的關(guān)鍵環(huán)節(jié)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(guān)注的是文獻(xiàn)[3，11]提出的考慮能耗優(yōu)化和服務(wù)性能的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案，但是該方案仍然在系統(tǒng)能耗、虛擬機(jī)遷移頻率、服務(wù)器狀態(tài)切換頻率以及因遷移引起服務(wù)性能降級(jí)等方面存在較大改進(jìn)空間，詳細(xì)分析參考第1章。

本文在文獻(xiàn)[3]的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案的基礎(chǔ)上，針對(duì)其中的虛擬機(jī)部署算法及輕負(fù)載遷移機(jī)制展開(kāi)研究，提出面向系統(tǒng)能耗優(yōu)化的虛擬機(jī)部署（VM Placement based on System Energy Optimization， VPSEO）算法以及基于門限的主動(dòng)遷移（Thresholdbased Active VM Migration， TAVM）策略。大量仿真實(shí)驗(yàn)表明，在不同應(yīng)用負(fù)載場(chǎng)景下，本文算法在系統(tǒng)能耗、虛擬機(jī)遷移頻率、服務(wù)器狀態(tài)切換頻率以及服務(wù)質(zhì)量等多項(xiàng)性能指標(biāo)上均有顯著提高。

1 虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案

文獻(xiàn)[3]提出的考慮能耗優(yōu)化和服務(wù)性能的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案主要包括四個(gè)關(guān)鍵算法：虛擬機(jī)部署、輕負(fù)載情況下的虛擬機(jī)遷移、服務(wù)器過(guò)載預(yù)測(cè)及遷移虛擬機(jī)選擇。其中虛擬機(jī)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(jī)計(jì)算其需要部署的目標(biāo)服務(wù)器。PABFD主要應(yīng)用在三個(gè)環(huán)節(jié)：1）虛擬機(jī)初始部署；2）當(dāng)服務(wù)器處于輕負(fù)載狀態(tài)，需要將其上運(yùn)行的所有虛擬機(jī)遷移到其他活躍服務(wù)器（主動(dòng)遷移），以優(yōu)化能耗；3）當(dāng)服務(wù)器檢測(cè)到過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)，需要將其上運(yùn)行的部分虛擬機(jī)遷移到其他活躍服務(wù)器（被動(dòng)遷移），以避免過(guò)載導(dǎo)致服務(wù)性能降級(jí)。PABFD算法描述如下：

PABFD的優(yōu)點(diǎn)是考慮了每個(gè)虛擬機(jī)部署的能耗優(yōu)化且算法復(fù)雜度低，但是仍然存在以下問(wèn)題：1）算法會(huì)導(dǎo)致大量的虛擬機(jī)遷移及頻繁的服務(wù)器狀態(tài)切換；2）算法只考慮單個(gè)虛擬機(jī)部署的能耗最低，但是對(duì)于整個(gè)部署方案的系統(tǒng)能耗非最優(yōu)。究其原因，是PABFD在部署時(shí)將已部署虛擬機(jī)的服務(wù)器（活躍狀態(tài)）和未部署虛擬機(jī)的服務(wù)器（休眠狀態(tài)）均作為活躍狀態(tài)對(duì)待，能耗計(jì)算如式（1）：

其中：unalloatedPower、alloatedPower分別表示部署前和部署后服務(wù)器的能耗，如果服務(wù)器部署前未部署其他虛擬機(jī)，則unalloatedPower=服務(wù)器的基礎(chǔ)能耗。因此在PABFD中，有可能出現(xiàn)式（2）所述的情況，其中estimatedPower′表示虛擬機(jī)部署到活躍服務(wù)器產(chǎn)生的能耗增量，estimatedPower″表示部署到休眠服務(wù)器產(chǎn)生的能耗增量，從而導(dǎo)致系統(tǒng)啟動(dòng)更多服務(wù)器，然而活躍服務(wù)器數(shù)量越多，產(chǎn)生的系統(tǒng)能耗也就越大。

estimatedPower′>estimatedPower″（2）

考慮到PABFD部署算法對(duì)于系統(tǒng)能耗是非最優(yōu)的以及應(yīng)用負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化，文獻(xiàn)[3]提出輕負(fù)載狀態(tài)下的主動(dòng)遷移機(jī)制，來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)能耗。該機(jī)制通過(guò)周期性將系統(tǒng)中利用率最低的服務(wù)器上運(yùn)行的所有虛擬機(jī)遷移到其他活躍服務(wù)器，從而盡量減少活躍服務(wù)器數(shù)量，降低能耗。但是將分散部署的虛擬機(jī)主動(dòng)遷移到少數(shù)活躍服務(wù)器，必然導(dǎo)致服務(wù)器狀態(tài)頻繁切換以及遷移次數(shù)增加。此外，虛擬機(jī)根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際負(fù)載而非峰值負(fù)載來(lái)動(dòng)態(tài)部署，也會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器存在過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)，即部署在該服務(wù)器上的應(yīng)用對(duì)資源需求的總和超過(guò)了該服務(wù)器能夠提供的最高容量限制，從而導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量降級(jí)。因此，為了避免服務(wù)器發(fā)生過(guò)載，文獻(xiàn)[3]提出絕對(duì)離差中位數(shù)（Median Absolute Deviation，MAD）、四分位距（InterQuartile Range，IQR）、局部回歸（Local Regression，LR）等多種過(guò)載預(yù)測(cè)算法。當(dāng)預(yù)測(cè)到服務(wù)器存在過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，需要將該服務(wù)器上運(yùn)行的部分虛擬機(jī)遷移到其他活躍服務(wù)器上（被動(dòng)遷移），以使服務(wù)器的實(shí)際負(fù)載控制在安全范圍內(nèi)。在文獻(xiàn)[3]中提出隨機(jī)選擇（Random Choice，RC）、最小遷移時(shí)間（Minimum Migration Time，MMT）、最大相關(guān)（Maximum Correlation，MC）[12]等多種遷移虛擬機(jī)選擇算法來(lái)確定需要遷移的虛擬機(jī)集合。

綜上分析，虛擬機(jī)部署算法及輕負(fù)載遷移機(jī)制，是導(dǎo)致虛擬機(jī)頻繁遷移及服務(wù)器狀態(tài)頻繁切換的主要原因。為此，本文的研究主要集中在這兩個(gè)方面。

2 虛擬機(jī)部署算法及優(yōu)化策略

2.1 問(wèn)題描述

因此，求解滿足式（4）的矩陣XOPT，即是本文關(guān)注的系統(tǒng)能耗最優(yōu)化的虛擬機(jī)部署方案。式（4）中的Power（）是服務(wù)器的能耗函數(shù)，與其本身的物理資源配置、部署虛擬機(jī)的負(fù)載有關(guān)。文獻(xiàn)[3]指出，當(dāng)無(wú)虛擬機(jī)部署在服務(wù)器上時(shí)，可以將服務(wù)器切換到休眠狀態(tài)，Power（）=0；當(dāng)有虛擬機(jī)部署在服務(wù)器上時(shí)，服務(wù)器處于活躍狀態(tài)，Power（）是一個(gè)有基本能耗的線性分段函數(shù)，如圖1所示。

2.2 面向系統(tǒng)能耗優(yōu)化的虛擬機(jī)部署算法

求解XOPT是NPComplete問(wèn)題，無(wú)法在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)精確求解。為此本文提出一個(gè)面向系統(tǒng)能耗優(yōu)化的虛擬機(jī)部署算法VPSEO。該算法的核心思想是將虛擬機(jī)部署在滿足資源需求且部署后能耗效率最高（即服務(wù)器利用率最高）的服務(wù)器上。偽代碼描述如下：

2.3 基于門限的虛擬機(jī)主動(dòng)遷移策略

由于虛擬機(jī)部署受到CPU、內(nèi)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(yōu)化解，而非系統(tǒng)能耗的最優(yōu)解。另一方面，由于服務(wù)器運(yùn)行期間應(yīng)用負(fù)載動(dòng)態(tài)變化，因此需要根據(jù)實(shí)際的虛擬機(jī)負(fù)載，對(duì)虛擬機(jī)部署進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。為此，本文提出一個(gè)基于門限的虛擬機(jī)主動(dòng)遷移策略TAVM，以實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)部署的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。其基本思想是通過(guò)啟發(fā)式算法，在當(dāng)前部署方案的鄰域解中搜索使系統(tǒng)能耗更優(yōu)的部署方案，根據(jù)新方案對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行遷移，把遷移后空閑的服務(wù)器切換到休眠狀態(tài)。然而虛擬機(jī)在遷移過(guò)程中，會(huì)引起應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量降級(jí)，且遷移和服務(wù)器狀態(tài)切換也會(huì)產(chǎn)生一定的能耗。因此在設(shè)計(jì)遷移策略時(shí)，應(yīng)考慮到能耗優(yōu)化和虛擬機(jī)遷移頻率的折中。在TAVM中，通過(guò)設(shè)置服務(wù)器最低利用率門限來(lái)控制遷移頻率，即只有當(dāng)服務(wù)器利用率低于門限值時(shí)才啟動(dòng)主動(dòng)遷移策略。偽代碼描述如下：

3 仿真實(shí)驗(yàn)及分析

3.1 仿真方案設(shè)計(jì)

本文利用CloudSim[13]仿真平臺(tái)對(duì)虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)部署方案進(jìn)行原型仿真，并從系統(tǒng)能耗、虛擬機(jī)遷移頻率、服務(wù)器狀態(tài)切換頻率、服務(wù)器平均過(guò)載時(shí)間、因遷移引起的服務(wù)質(zhì)量降級(jí)等方面對(duì)文獻(xiàn)[3]提出的虛擬機(jī)配置方案和本文提出的基于VPSEO和TAVM的配置方案進(jìn)行性能比較。需要說(shuō)明的是由于本文只關(guān)注虛擬機(jī)部署算法和輕負(fù)載遷移機(jī)制，因此服務(wù)器過(guò)載預(yù)測(cè)及遷移虛擬機(jī)選擇沿用了文獻(xiàn)[3]的基于局部回歸的預(yù)測(cè)算法LR和基于最小遷移時(shí)間的選擇算法MMT。為便于描述，文獻(xiàn)[3]的方案稱為PABFD，本文的算法稱為VPSEO。仿真假定在一個(gè)數(shù)據(jù)中心，均采用HP ProLiant G5服務(wù)器，其能耗模型是分段線性函數(shù)。設(shè)置4種虛擬機(jī)類型，仿真時(shí)間為86400s，主要參數(shù)設(shè)置如表1所示，本文采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2所示。

3.2 仿真結(jié)果分析

3.2.1 負(fù)載隨機(jī)變化時(shí)的性能對(duì)比

實(shí)驗(yàn)1 考察負(fù)載隨機(jī)變化情況下兩種動(dòng)態(tài)配置方案的性能，仿真結(jié)果如表3所示。仿真中設(shè)置的可用服務(wù)器數(shù)為50，啟動(dòng)的虛擬機(jī)數(shù)為50，每個(gè)更新周期虛擬機(jī)負(fù)載按其容量限制的[0，100]（%）隨機(jī)設(shè)置，VPSEO中主動(dòng)遷移機(jī)制的最低利用率門限設(shè)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(shí)虛擬機(jī)遷移次數(shù)和服務(wù)器從活躍到休眠狀態(tài)的切換次數(shù)分別減少45.54%和84.03%，改善非常顯著；遷移導(dǎo)致的性能降級(jí)減少0.07%。這是因?yàn)閂PSEO在虛擬機(jī)部署時(shí)考慮了系統(tǒng)能耗的優(yōu)化，使運(yùn)行期間服務(wù)器利用率較高，需要啟動(dòng)主動(dòng)遷移的情況較少，由遷移引起的性能降級(jí)也隨之減少。同時(shí)主動(dòng)遷移次數(shù)減少使得服務(wù)器從活躍到休眠狀態(tài)的切換次數(shù)也大幅下降，而服務(wù)器處于活躍狀態(tài)的平均時(shí)間大幅提高，達(dá)到76min，而PABFD只有約17min，說(shuō)明PABFD中服務(wù)器的狀態(tài)切換非常頻繁。兩種方案的過(guò)載時(shí)間比例都較高，分別達(dá)到活躍狀態(tài)時(shí)間的15.54%和18.31%，且VPSEO比PABFD高約2.77%，說(shuō)明VPSEO的過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)更高。這是因?yàn)閮煞N方案均采用基于局部回歸的服務(wù)器過(guò)載預(yù)測(cè)算法，該算法對(duì)于負(fù)載隨機(jī)變化的情況準(zhǔn)確度較差。此外，VPSEO是按照服務(wù)器利用率最大化來(lái)設(shè)計(jì)部署算法，而過(guò)高的服務(wù)器利用率，必然存在更高的過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2 特定負(fù)載場(chǎng)景的性能對(duì)比

實(shí)驗(yàn)2 考察應(yīng)用處于輕負(fù)荷、中等負(fù)荷、近飽和負(fù)荷三種場(chǎng)景下算法的性能對(duì)比。仿真設(shè)置輕負(fù)荷場(chǎng)景中，虛擬機(jī)負(fù)載在其容量限制的[0，30]（%）范圍中隨機(jī)選擇；中等負(fù)荷場(chǎng)景中，負(fù)載在其容量限制的（30，75]（%）范圍內(nèi)隨機(jī)選擇；近飽和場(chǎng)景中，負(fù)載在其容量限制的（75，100]（%）范圍內(nèi)隨機(jī)選擇。VPSEO啟動(dòng)主動(dòng)遷移機(jī)制的最低利用率門限設(shè)置為0.5。仿真結(jié)果如表4～表6所示。

觀察發(fā)現(xiàn)，隨著系統(tǒng)負(fù)載的增加，兩種算法啟動(dòng)的服務(wù)器數(shù)量均隨之增加，導(dǎo)致耗電量均大幅提升。在三種負(fù)載場(chǎng)景下，VPSEO算法的性能均優(yōu)于PABFD，特別是虛擬機(jī)遷移次數(shù)指標(biāo)有較大幅度的減少，輕負(fù)載時(shí)減少63.55%，中等負(fù)載時(shí)減少46.94%，重負(fù)載時(shí)減少6.74%。這是因?yàn)閂PSEO在計(jì)算部署方案時(shí)就考慮到充分利用服務(wù)器資源，使虛擬機(jī)部署盡可能集中，因此在其優(yōu)化過(guò)程中需要啟動(dòng)的主動(dòng)遷移次數(shù)就相對(duì)減少，從而使得因遷移導(dǎo)致的服務(wù)性能降級(jí)比例也隨之減少。PABFD在初始部署時(shí)比較分散，它需要通過(guò)主動(dòng)遷移來(lái)優(yōu)化部署，因此PABFD在低負(fù)載和中等負(fù)載的情況下會(huì)導(dǎo)致頻繁的遷移。但是當(dāng)系統(tǒng)處于重負(fù)載狀態(tài)時(shí)，虛擬機(jī)部署時(shí)就接近最佳配置，因此兩種算法在運(yùn)行期間需要啟動(dòng)的主動(dòng)遷移次數(shù)均大幅減少，從而使虛擬機(jī)遷移引起的性能降級(jí)也減少。

需要注意的是，兩種算法在不同負(fù)載場(chǎng)景下，都會(huì)不可避免地使服務(wù)器在某些時(shí)間處于過(guò)載狀態(tài)，這是因?yàn)閮煞N算法都是按照應(yīng)用負(fù)載的實(shí)際需求，而不是峰值需求來(lái)部署虛擬機(jī)。但是即使在重負(fù)載情況下，服務(wù)器處于過(guò)載的時(shí)間比例仍然控制在很低的范圍內(nèi)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)2的仿真分析，本文提出的VPSEO算法在不同負(fù)載場(chǎng)景下，性能均比PABFD有一定程度的改善。

3.2.3 負(fù)載來(lái)自實(shí)際跟蹤數(shù)據(jù)時(shí)的性能對(duì)比

實(shí)驗(yàn)3 考察大規(guī)模服務(wù)器及虛擬機(jī)部署，且虛擬機(jī)負(fù)載來(lái)自實(shí)際跟蹤數(shù)據(jù)時(shí)的算法性能。實(shí)驗(yàn)3中的負(fù)載數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)[14]對(duì)虛擬機(jī)負(fù)載的實(shí)際跟蹤數(shù)據(jù)，可用服務(wù)器數(shù)量為800臺(tái)，仿真結(jié)果如圖3～6所示，其中VPSEO1.0表示不設(shè)置主動(dòng)遷移最低門限的VPSEO方案，VPSEO0.3表示設(shè)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(wú)明顯差別。這是因?yàn)镻ABFD算法在部署時(shí)只考慮單個(gè)虛擬機(jī)部署的能耗增量，使得系統(tǒng)需要啟動(dòng)更多的活躍服務(wù)器來(lái)完成部署，而活躍狀態(tài)服務(wù)器的數(shù)量越多，產(chǎn)生的系統(tǒng)能耗越大；而VPSEO方案是否設(shè)置門限對(duì)能耗無(wú)明顯影響。圖4是虛擬機(jī)遷移次數(shù)的對(duì)比，PABFD啟動(dòng)的遷移次數(shù)最多，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最少。這是因?yàn)镻ABFD可能導(dǎo)致虛擬機(jī)部署比較分散，在后續(xù)的優(yōu)化過(guò)程中PABFD會(huì)頻繁啟動(dòng)虛擬機(jī)遷移，以實(shí)現(xiàn)將分散部署的虛擬機(jī)集中到少數(shù)活躍服務(wù)器上；而VPSEO在部署時(shí)就以服務(wù)器利用率作為優(yōu)化指標(biāo)，其初始部署方案是面向系統(tǒng)能耗優(yōu)化的，因此在后續(xù)的優(yōu)化過(guò)程中需要啟動(dòng)虛擬機(jī)遷移的情況明顯減少，特別是增加啟動(dòng)門限值的VPSEO0.3算法，只有當(dāng)服務(wù)器利用率小于0.3時(shí)，才允許啟動(dòng)主動(dòng)遷移策略，從而有效控制了虛擬機(jī)遷移頻率和服務(wù)器狀態(tài)切換頻率，如圖5所示。圖6顯示兩種方案中服務(wù)器處于活躍狀態(tài)的平均時(shí)間，VPSEO1.0的平均活躍時(shí)間最長(zhǎng)，VPSEO0.3次之，PABFD最短，說(shuō)明PABFD的狀態(tài)切換最頻繁，因此每臺(tái)服務(wù)器的活躍狀態(tài)時(shí)間最短。

表7、8顯示三種方案在服務(wù)質(zhì)量方面的對(duì)比。觀察發(fā)現(xiàn)，在6天以實(shí)際數(shù)據(jù)作為負(fù)載的仿真中，每種方案PDM和OTAS兩個(gè)指標(biāo)均無(wú)明顯變化，這說(shuō)明負(fù)載方案不同對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)的影響較小。對(duì)于PDM指標(biāo)，由于PABFD啟動(dòng)的遷移次數(shù)最多，因此它的遷移引起的性能降級(jí)比例是最大的，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最??；而服務(wù)器過(guò)載比例顯示也是PABFD最差，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最小。與3.2.1節(jié)負(fù)載隨機(jī)變化場(chǎng)景下的結(jié)果不同，三種方案的過(guò)載時(shí)間比例都明顯大幅降低，這是因?yàn)閷?duì)于實(shí)際負(fù)載的情況，三種方案中采用的過(guò)載預(yù)測(cè)算法能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)，從而通過(guò)一定的虛擬機(jī)遷移機(jī)制，避免了服務(wù)器過(guò)載的情況發(fā)生，而且VPSEO表現(xiàn)出比PABFD更好的性能。

綜上分析，在不同的負(fù)載背景下，VPSEO在系統(tǒng)能耗、虛擬機(jī)遷移頻率、服務(wù)性能降級(jí)、服務(wù)器狀態(tài)切換頻率等指標(biāo)上均優(yōu)于PABFD方案；雖然因?yàn)榉?wù)器高利用率導(dǎo)致存在一定的過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)，但是通過(guò)服務(wù)器過(guò)載預(yù)測(cè)和設(shè)置最低利用率門限，可在很大程度上避免過(guò)載發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

高能耗已成為制約數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵因素，虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)配置方案被認(rèn)為是解決數(shù)據(jù)中心能耗低效問(wèn)題的有效方法。本文針對(duì)現(xiàn)有方案中存在的系統(tǒng)能耗非最優(yōu)、虛擬機(jī)遷移頻繁、服務(wù)器狀態(tài)切換頻繁等問(wèn)題展開(kāi)研究，通過(guò)建立系統(tǒng)能耗最優(yōu)化的虛擬機(jī)部署模型，提出面向系統(tǒng)能耗優(yōu)化的虛擬機(jī)部署算法以及基于門限的虛擬機(jī)主動(dòng)遷移策略。算法在部署虛擬機(jī)時(shí)以最優(yōu)化服務(wù)器能耗效率（服務(wù)器資源利用率）為指標(biāo)，使系統(tǒng)整體部署方案在系統(tǒng)能耗方面得到優(yōu)化。通過(guò)啟發(fā)式搜索求解使服務(wù)器能耗效率最優(yōu)的虛擬機(jī)部署方案；同時(shí)通過(guò)增加服務(wù)器利用率最低門限，控制虛擬機(jī)主動(dòng)遷移頻率。仿真實(shí)驗(yàn)表明，新算法在系統(tǒng)能耗、虛擬機(jī)遷移頻率、服務(wù)器狀態(tài)切換頻率以及服務(wù)質(zhì)量等多項(xiàng)性能指標(biāo)上均有顯著提高。

在將來(lái)的研究中，將更多地關(guān)注動(dòng)態(tài)配置方案中的服務(wù)器過(guò)載預(yù)測(cè)算法的研究。例如，在文獻(xiàn)[3]的方案中，只對(duì)服務(wù)器的負(fù)載進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并依據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下個(gè)周期服務(wù)器的負(fù)載情況，從而判斷是否存在過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)；但是服務(wù)器上部署的虛擬機(jī)是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，因此根據(jù)服務(wù)器的歷史負(fù)載數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)是不準(zhǔn)確的。如何改進(jìn)預(yù)測(cè)算法，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率是將來(lái)研究的重點(diǎn)。

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【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)；節(jié)能；技術(shù)；施工

建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、通風(fēng)、熱水供應(yīng)、炊事、家用電器等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空調(diào)能耗為主,占建筑總能耗的50%―70%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,我國(guó)建筑能耗日益增長(zhǎng),因而,暖通空調(diào)專業(yè)其新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料的發(fā)展與創(chuàng)新在以后的建筑發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的構(gòu)成及主要特點(diǎn)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,能源和環(huán)境問(wèn)題日益尖銳,城市化的飛速發(fā)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(lái)越大,在發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到40%,而用于暖通空調(diào)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(nèi)部空氣環(huán)境適宜的溫濕度,現(xiàn)代建筑中通常采用設(shè)置暖通空調(diào)系統(tǒng)來(lái)保證這一需求,而所消耗的能量即為暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗。這部分能耗中包括建筑物冷熱負(fù)荷引起的能耗、新風(fēng)負(fù)荷引起的能耗及輸送設(shè)備(風(fēng)機(jī)和水泵)的能耗。影響暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗的主要因素有室外氣候條件、室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)特征、室內(nèi)人員及設(shè)備照明的狀況以及新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置等。暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗還有幾個(gè)特點(diǎn)表現(xiàn)在:第一,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型、運(yùn)行管理的不合理將會(huì)降低能量使用效率。第二,維持室內(nèi)空氣環(huán)境所需的冷熱能量品位較低且有季節(jié)性。這就使在具備條件的情況下有可能利用天然能源來(lái)滿足要求,如太陽(yáng)能、地?zé)崮堋U熱、淺層土壤蓄熱等。第三,暖通空調(diào)系統(tǒng)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(lái)減少系統(tǒng)的能耗,有效利用能量。

2 當(dāng)前暖通空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面面臨的問(wèn)題

2.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工管理

暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有著重要的影響,然而,在實(shí)際工作中往往得不到一些設(shè)計(jì)部門和設(shè)計(jì)人員的足夠重視,加之工程設(shè)計(jì)周期普遍較短,設(shè)計(jì)收費(fèi)與設(shè)計(jì)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不掛鉤,以及一些技術(shù)性問(wèn)題沒(méi)有完全得到解決等原因,一些設(shè)計(jì)單位只求數(shù)量,忽視質(zhì)量,使得設(shè)計(jì)施工完的系統(tǒng)不僅投資大,運(yùn)行能耗也相當(dāng)驚人,大大超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),甚至有的公共建筑的暖通空調(diào)能耗占建筑總能耗達(dá)60%。

另外,目前建筑施工行業(yè)中暖通空調(diào)專業(yè)人員水平參差不齊,很大一部分人員非本專業(yè)院校畢業(yè)或非對(duì)口專業(yè),甚至一部分人員根本未經(jīng)過(guò)任何培訓(xùn),對(duì)本專業(yè)理論知識(shí)似懂非懂,常憑經(jīng)驗(yàn),采用慣用方案或甲方指定的方案,由此在設(shè)計(jì)或施工中遇到的一些涉及方案性調(diào)整問(wèn)題不能進(jìn)行及時(shí)正確的處理和解決,最終導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)法挽回的不良后果,給系統(tǒng)的運(yùn)行、管理留下隱患,在實(shí)際工作中,由此造成的經(jīng)濟(jì)損失也是相當(dāng)嚴(yán)重的。

2.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案

近年來(lái),隨著對(duì)節(jié)能和環(huán)保要求的不斷提高,新的技術(shù)方案不斷涌現(xiàn),每種技術(shù)方案往往都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。面對(duì)眾多的設(shè)計(jì)方案,由于考慮問(wèn)題的角度不同,各方面的評(píng)價(jià)結(jié)果也往往不相同,甚至大相徑庭;由于缺乏科學(xué)的、客觀的設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方法,設(shè)計(jì)人員往往霧里看花,無(wú)所適從,如何在眾多的設(shè)計(jì)方案中找到最合適的節(jié)能方案,是困擾暖通空凋沒(méi)計(jì)人員的重要課題。另一方面,不科學(xué)的評(píng)價(jià)方法則會(huì)起到誤導(dǎo)的作用,造成嚴(yán)重?fù)p失。

2.3 暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理

除設(shè)計(jì)施工外,運(yùn)行管理也起著重要的作用。在實(shí)際中有些單位認(rèn)為設(shè)計(jì)施工達(dá)標(biāo)完成就可以了,因此不注意對(duì)暖通空調(diào)操作人員的培訓(xùn),很多操作人員不具備必要的暖通空調(diào)基本理論常識(shí),不懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。一年四季只有開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)和冬、夏季轉(zhuǎn)換操作,顯然系統(tǒng)達(dá)不到相應(yīng)的節(jié)能效果。

3 解決暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的有效途徑與方法

3.1 精心設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)

使其在高效經(jīng)濟(jì)的狀況下運(yùn)行。暖通空調(diào)系統(tǒng)特別是中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng),系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)的使用性能?？梢哉f(shuō)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能起著重要的作用。

3.2 改善建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能,減少冷熱損失

對(duì)于暖通空調(diào)系統(tǒng)而言,通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷占有很大比例,而維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能決定維護(hù)結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的大小,亦即決定通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷的大小。所以在國(guó)家出臺(tái)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中,首先要求的就是提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。

3.3 采用新型節(jié)能舒適健康的空調(diào)方式

影響人體熱舒適性的環(huán)境參數(shù)眾多,不同的環(huán)境參數(shù)組合可以得到相同的熱舒適性效果,但不同的熱濕環(huán)境參數(shù)組合空調(diào)系統(tǒng)的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我們采用傳統(tǒng)的空調(diào)方式,把整個(gè)室內(nèi)的空氣加熱,通過(guò)空氣實(shí)現(xiàn)人體與環(huán)境的熱濕交換,就需要較高的空氣溫度,此時(shí)通過(guò)維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失和加熱新風(fēng)的熱損失都比較大。如果我們根據(jù)熱濕環(huán)境的研究成果,改變傳統(tǒng)的空調(diào)方式,增加輻射熱(如低溫地板輻射采暖),此時(shí)所需要的空氣溫度顯著下降,一般可達(dá)到12～14℃,而傳統(tǒng)方式一般在18～20℃,顯然后者比前者具有顯著的節(jié)能效果。在夏季也有類似的結(jié)果。

3.4 推廣應(yīng)用使用可再生能源或低品位能源的空調(diào)系統(tǒng)

如何利用可再生能源及低品位能源已經(jīng)成了該領(lǐng)域重要的研究課題。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就是在這種形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的,它利用地下恒溫層土壤熱顯著提高空調(diào)系統(tǒng)的COP值,使得同等制熱(或制冷)量下的系統(tǒng)能耗大幅度下降。另外,利用太陽(yáng)能供熱或制冷技術(shù)也在開(kāi)發(fā)研究著。

3.5 開(kāi)展冷熱回收利用的研究運(yùn)用工作,實(shí)現(xiàn)能源的最大限度利用

目前許多空調(diào)系統(tǒng)冷熱回收利用研究也在蓬勃開(kāi)展,如空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)的全熱回收器,夏季利用冷凝熱的衛(wèi)生熱水供應(yīng)等,都是對(duì)系統(tǒng)冷熱的回收利用,顯著提高了空調(diào)系統(tǒng)能源利用率。

3.6 強(qiáng)化系統(tǒng)的運(yùn)行管理并提高系統(tǒng)控制水平

對(duì)暖通空調(diào)專業(yè)的操作人員進(jìn)行培訓(xùn),提高管理人員的專業(yè)水平和業(yè)務(wù)技能,使其具備必須的暖通空調(diào)基本理論常識(shí),實(shí)行空調(diào)操作人員操作證制度,對(duì)沒(méi)有達(dá)到考核要求的,應(yīng)重新培訓(xùn),考核合格后才能上崗,同時(shí)提高管理人員的素質(zhì),增強(qiáng)其責(zé)任心,這樣管理人員才有能力根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié),達(dá)到設(shè)計(jì)要求的節(jié)能效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著全球氣候的變暖,自然環(huán)境的惡化,世界各國(guó)對(duì)建筑節(jié)能的關(guān)注程度正日益增加。人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到,建筑使用能源所產(chǎn)生的二氧化碳是造成氣候變暖的主要來(lái)源。暖通空調(diào)技術(shù)創(chuàng)新勢(shì)在必行,節(jié)能建筑成為建筑發(fā)展的必要趨勢(shì)。目前,我國(guó)各地電力十分緊張,但所需能量也在迅速增長(zhǎng)。因此,在空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能和熱設(shè)備的保溫性能;空調(diào)系統(tǒng)方案要節(jié)約能源,充分回收能量,并盡可能利用天然能源,同時(shí)采取自控節(jié)能等措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊去鵬.采暖工程中的室溫調(diào)節(jié)與節(jié)能[J].黑龍江水專學(xué)報(bào),2005,33(1)

篇6

【關(guān)鍵詞】能耗監(jiān)管平臺(tái)；系統(tǒng)架構(gòu)；工程實(shí)施難點(diǎn)

引言

隨著我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和醫(yī)療體制改革的推動(dòng)，全國(guó)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)總體規(guī)模逐年提高。對(duì)就診環(huán)境和空氣品質(zhì)的要求使得醫(yī)院與一般公共建筑相比，具有整體能耗高且持續(xù)能耗不間斷的特點(diǎn)。

為深入貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》，全面做好節(jié)約型醫(yī)院建設(shè)工作，國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)、國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、財(cái)政部啟動(dòng)全國(guó)醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)工作。其目的在于要細(xì)致了解醫(yī)院各類能耗的用能規(guī)律，深入挖掘醫(yī)療建筑的節(jié)能潛力。

1、建設(shè)原則及目標(biāo)

1.1建設(shè)原則

根據(jù)醫(yī)院整體規(guī)劃情況及院方對(duì)能耗計(jì)量的具體需求，建設(shè)覆蓋院區(qū)的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的建設(shè)原則可以總結(jié)為以下五點(diǎn)：

標(biāo)準(zhǔn)性-采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，這也是是能耗平臺(tái)建設(shè)的前提。

安全可靠性-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置成熟，具備長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的能力。數(shù)據(jù)定期實(shí)施備份，平臺(tái)應(yīng)用軟件應(yīng)具備訪問(wèn)權(quán)限控制功能。對(duì)于改造項(xiàng)目，還應(yīng)考慮實(shí)施的安全性，減少對(duì)醫(yī)院正常運(yùn)營(yíng)的影響。

實(shí)用易用性-根據(jù)各醫(yī)院的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的統(tǒng)計(jì)分析和管理功能，滿足醫(yī)院建筑各類能耗管理需求。操作界面簡(jiǎn)單、易用。

開(kāi)放性和擴(kuò)展性-應(yīng)具備良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，能與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行功能對(duì)接、通訊或數(shù)據(jù)交換，并能不斷完善擴(kuò)充系統(tǒng)功能。

經(jīng)濟(jì)性-結(jié)合醫(yī)院管理需求，制定合理的能耗監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)施方案。特別是改造項(xiàng)目，應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源和數(shù)據(jù)。

1.2建設(shè)目標(biāo)

（1）完成醫(yī)院能耗計(jì)量設(shè)備的選型、采購(gòu)、安裝、調(diào)試等工程建設(shè)，滿足各分項(xiàng)計(jì)量的需求。

（2）搭建能耗監(jiān)管系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于新建項(xiàng)目，設(shè)計(jì)階段可考慮將該系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)或?qū)⑵浼{入綜合布線系統(tǒng)。對(duì)于改建項(xiàng)目，可充分利用院內(nèi)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，降低對(duì)醫(yī)院正常運(yùn)行的影響。

（3）完成建筑能耗監(jiān)管中心的建設(shè)。確定監(jiān)管中心的位置、規(guī)模和形式的要求并完成平臺(tái)軟件調(diào)試運(yùn)行等工作。

（4）完成能耗監(jiān)管系統(tǒng)各類功能的定制化軟件開(kāi)發(fā)。按照各醫(yī)院的管理需求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測(cè)、能耗分析、能耗預(yù)警、能源報(bào)表等基本功能。

1.系統(tǒng)架構(gòu)

醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采用B/S或B/S與C/S相結(jié)合的主體構(gòu)架，通過(guò)能耗監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳、命令下發(fā)等工作。各類系統(tǒng)采用開(kāi)放接口，與能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)共享，組成監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源。

系統(tǒng)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)采用三層結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和數(shù)據(jù)分析管理層。

數(shù)據(jù)采集層

將建筑內(nèi)遠(yuǎn)傳電表、水表、冷熱量表等計(jì)量裝置通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與計(jì)量裝置之間應(yīng)采用符合通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的物理連接。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持周期方式數(shù)據(jù)采集、固定時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻數(shù)據(jù)采集，應(yīng)提供輪詢和主動(dòng)上報(bào)兩種方式的可選功能。

建筑內(nèi)已有的其它系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口（如：OPC協(xié)議和Modbus協(xié)議等）將相關(guān)能耗數(shù)據(jù)上傳至能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層

將數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、各系統(tǒng)上傳的能耗信息數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)上傳至能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器。能耗信息數(shù)據(jù)包中應(yīng)包含對(duì)應(yīng)的建筑編碼和網(wǎng)關(guān)編碼，使用XML格式，以文本形式遠(yuǎn)傳。醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)局域網(wǎng)應(yīng)采用TCP/IP協(xié)議，保證采集到的數(shù)據(jù)信息有效傳送、不丟失。

數(shù)據(jù)分析管理層

在醫(yī)院能耗監(jiān)管中心設(shè)置一套醫(yī)院能耗監(jiān)管系統(tǒng)平臺(tái)，能耗監(jiān)管平臺(tái)由平臺(tái)系統(tǒng)軟件、服務(wù)器、工作站、打印機(jī)和防火墻等組成，支持以太網(wǎng)絡(luò)通訊，具有大容量存儲(chǔ)空間。通過(guò)能耗監(jiān)管平臺(tái)進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、分析和直觀展現(xiàn)功能，通過(guò)多角度直觀的圖表展示給各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和管理人員。通過(guò)服務(wù)器接口，擁有不同權(quán)限的用戶可以從WEB瀏覽客戶端查看到不同級(jí)別的數(shù)據(jù)信息。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

各醫(yī)院項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)其能耗管理現(xiàn)狀，建設(shè)有針對(duì)性的能耗監(jiān)管系統(tǒng)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以簡(jiǎn)單、實(shí)用且便于實(shí)施為原則，可清晰描述醫(yī)院綜合能耗以及各分類、分項(xiàng)能耗。前面提到能耗平臺(tái)的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，筆者了解到，目前國(guó)內(nèi)一些廠家也提出了四層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的概念。即在數(shù)據(jù)分析管理層與網(wǎng)絡(luò)傳輸層之間加入數(shù)據(jù)前置處理層。其目的在于提高數(shù)據(jù)采集的效率，以及為能耗系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如BAS系統(tǒng)）的對(duì)接提供方便的接口協(xié)議。應(yīng)該說(shuō)，此種架構(gòu)還是很有前瞻性的。其考慮到了未來(lái)節(jié)能改造的實(shí)施性。但是，從一般醫(yī)院的能耗監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)有限且對(duì)于多系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享的可實(shí)施性角度出發(fā)，是否有設(shè)置該層的必要仍需要具體問(wèn)題具體分析，不可以以偏概全。這也有違經(jīng)濟(jì)性的原則。

對(duì)于新建項(xiàng)目，首先應(yīng)充分了解醫(yī)院整體規(guī)劃情況及院方對(duì)能耗計(jì)量的具體需求。在初步設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書及各系統(tǒng)的架構(gòu)，對(duì)符合能耗計(jì)量要求的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在系統(tǒng)說(shuō)明中應(yīng)明確系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開(kāi)放性和擴(kuò)展性。除此之外，預(yù)留向上一級(jí)管理部門提供數(shù)據(jù)上傳接口以及考慮與未來(lái)建設(shè)的新院區(qū)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目赡苄浴?/p>

對(duì)于改造項(xiàng)目除了了解院方對(duì)能耗計(jì)量的具體需求以外，一個(gè)重要的工作就是對(duì)院區(qū)內(nèi)的各計(jì)量點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察。對(duì)于此類改造項(xiàng)目，筆者發(fā)現(xiàn)存在諸如歸檔圖紙不全、建筑年代久遠(yuǎn)導(dǎo)致線路改造與圖紙不符等實(shí)際問(wèn)題。這就需要設(shè)計(jì)人員投入相當(dāng)大的精力到醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)行梳理。針對(duì)每個(gè)計(jì)量點(diǎn)的位置，提出合理且經(jīng)濟(jì)的計(jì)量方案措施。

對(duì)于監(jiān)管平臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)，《導(dǎo)則》中的已有詳盡的要求。這里還需要指出一點(diǎn)，院方在平臺(tái)建設(shè)初期可能無(wú)法提出更多詳細(xì)的要求，只有在平臺(tái)建設(shè)完畢后，使用過(guò)程中才會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出實(shí)質(zhì)性的需求。因此，能耗監(jiān)管系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)不是一次性的，而是需要在投入運(yùn)行后不斷完善。

3.現(xiàn)有醫(yī)院改造實(shí)施中的難點(diǎn)

現(xiàn)有醫(yī)院改造比新建項(xiàng)目要復(fù)雜許多。改造中存在大量無(wú)法解決的難點(diǎn)。如管路以及末端等部位無(wú)法安裝計(jì)量器具，部分用能設(shè)備老化。而且由于醫(yī)療服務(wù)的特殊性，無(wú)法做到徹底停水、停電、停氣，對(duì)工程實(shí)施確有一定難度。

從項(xiàng)目實(shí)施的整體方面考慮，應(yīng)合理規(guī)劃作業(yè)時(shí)間，盡量降低對(duì)醫(yī)院正常工作的影響。以現(xiàn)場(chǎng)勘查為依據(jù)，制定詳盡的施工方案。施工方案中，對(duì)涉及停電、停水的改造部分提請(qǐng)?jiān)悍郊案飨嚓P(guān)科室審核，并提出可行的應(yīng)急預(yù)案。

從工程管理角度出發(fā)，應(yīng)把握好設(shè)備材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、施工方案的審核、施工人員的資質(zhì)及能力水平等重要環(huán)節(jié)，提高施工的效率，杜絕返修、返工等質(zhì)量事故的發(fā)生。

具體到各專業(yè)的改造，難、重點(diǎn)各異。

（1）電氣改造方面：對(duì)于無(wú)法停電的科室，可采用開(kāi)口式互感器，在正常供電情況下完成電表的安裝。開(kāi)口式互感器的精度應(yīng)滿足《導(dǎo)則》中“配用電流互感器的精確度等級(jí)應(yīng)不低于0.5級(jí)”的要求。針對(duì)電氣施工工程中的風(fēng)險(xiǎn)制定合理的應(yīng)急預(yù)案。

（2）水暖改造方面：水表安裝過(guò)程中需要進(jìn)行管道的改造，不可避免的需要停水作業(yè)。對(duì)此需制定詳細(xì)的施工方案，提高此部分的施工效率和質(zhì)量。在部分對(duì)于供水要求較高的位置，可使用外夾式流量計(jì)等非斷管式流量計(jì)，在保證正常供水的情況下完成設(shè)備安裝。根據(jù)《導(dǎo)則》要求，水表精確度不低于B級(jí)。同時(shí)應(yīng)參考JJG 162-2009冷水水表檢定規(guī)程中5.2條關(guān)于水表準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差的要求。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)醫(yī)院能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各院各分項(xiàng)能耗的在線監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析，深入細(xì)致挖掘醫(yī)院用能規(guī)律，為節(jié)能診斷和改造提供量化的數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

篇7

區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)交易模式的構(gòu)建

區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)交易模式構(gòu)建的整體思路所建的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)與現(xiàn)有省內(nèi)節(jié)能市場(chǎng)的不同之一在于其交易主體中含省級(jí)電網(wǎng)售電單位。由于省級(jí)電網(wǎng)售電單位其網(wǎng)內(nèi)各機(jī)組在不同時(shí)段參與跨省售電時(shí)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(qū)域節(jié)能市場(chǎng)交易模式的建立將面臨如下問(wèn)題：1區(qū)域市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)如何設(shè)計(jì)區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)的交易流程，以滿足省級(jí)電網(wǎng)跨省交易的能耗評(píng)估和節(jié)能需要。2在區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)的交易中，各省級(jí)電網(wǎng)售電單位如何申報(bào)其能耗水平，以實(shí)現(xiàn)其省內(nèi)省外能耗的分割。3區(qū)域市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)如何確定跨省交易邊際能耗水平限制值，以提高區(qū)域市場(chǎng)整體的經(jīng)濟(jì)與節(jié)能效益。4如何評(píng)估區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)中省級(jí)電網(wǎng)跨省交易的能耗與節(jié)能效益。為此，本文重點(diǎn)對(duì)包含上述4個(gè)問(wèn)題的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)交易模式展開(kāi)研究。區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)跨省交易的基本流程設(shè)計(jì)與省內(nèi)節(jié)能市場(chǎng)將售電單位的能耗作為公開(kāi)數(shù)據(jù)不同，本文將區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)中各跨省售電省級(jí)電網(wǎng)申報(bào)的能耗水平在交易前作為保密數(shù)據(jù)可直接參與跨省交易的機(jī)組其能耗水平仍可作為公開(kāi)數(shù)據(jù))，采取交易后再公開(kāi)其能耗水平的思路。通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)能耗水平的優(yōu)化，同時(shí)降低能耗水平的全部公開(kāi)引起各售電單位投機(jī)性報(bào)價(jià)的可能性。為此，重點(diǎn)以跨省售電省級(jí)電網(wǎng)為例，對(duì)區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)跨省交易基本流程設(shè)計(jì)如下：1首先，各省級(jí)電網(wǎng)根據(jù)自身網(wǎng)內(nèi)剩余的可競(jìng)價(jià)交易發(fā)電能力某些高能耗機(jī)組具有剩余發(fā)電能力，但無(wú)競(jìng)價(jià)交易資格)、預(yù)測(cè)的區(qū)域市場(chǎng)負(fù)荷需求以及跨省交易能耗水平準(zhǔn)入條件，各自獨(dú)立組織本省具有富裕發(fā)電能力的機(jī)組參與跨省售電；然后，統(tǒng)一以模式作為區(qū)域市場(chǎng)的一個(gè)售電單位申報(bào)跨省交易的電價(jià)、電量以及能耗水平信息。2區(qū)域市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)得到各售電單位申報(bào)的上述交易信息后，確定最低的能耗水平約束值作為區(qū)域市場(chǎng)跨省交易能耗水平準(zhǔn)入條件，以確定具有跨省交易資格的售電單位。3區(qū)域市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)在已確定的具有跨省售電資格的售電單位中，結(jié)合各購(gòu)電單位的申報(bào)電價(jià)、電量信息，按照區(qū)域市場(chǎng)交易規(guī)則以及安全校核[11]，確定交易成功的購(gòu)售電方。4交易成功的購(gòu)售電雙方簽訂電能交易合同，評(píng)估計(jì)算出各交易合同中的能耗或節(jié)能效益，將售電方的能耗或節(jié)能效益折算到購(gòu)電方。省級(jí)電網(wǎng)跨省售電能耗水平申報(bào)值的確定方法為實(shí)現(xiàn)省級(jí)電網(wǎng)跨省售電時(shí)省內(nèi)省外能耗的合理分割和確定省級(jí)電網(wǎng)跨省售電的能耗水平，本文提出了各省級(jí)電網(wǎng)跨省售電時(shí)能耗考核“省內(nèi)較省外優(yōu)先滿足”的思路。從區(qū)域市場(chǎng)的角度，各省級(jí)電網(wǎng)均是在滿足自身負(fù)荷平衡之后，如果各統(tǒng)調(diào)機(jī)組還有富裕發(fā)電能力還需滿足一定的跨省交易能耗水平準(zhǔn)入條件)，才能采取省級(jí)電網(wǎng)模式跨省售電[10]具有直接參與跨省交易資格的統(tǒng)調(diào)機(jī)組除外)?？梢?jiàn)，電能交易計(jì)劃具有省內(nèi)較省外“優(yōu)先滿足”的特點(diǎn)。從節(jié)能降耗的角度，各省級(jí)電網(wǎng)均優(yōu)先安排水電等綠色能源發(fā)電，再按能耗水平由高到低排序確定火電等機(jī)組發(fā)電，以最大化提高本省的能耗水平與節(jié)能效益[4-5]。綜上分析，考慮節(jié)能降耗與區(qū)域市場(chǎng)的結(jié)合，本文提出能耗考核省內(nèi)較省外“優(yōu)先滿足”的思路：各省級(jí)電網(wǎng)跨省售電時(shí)，根據(jù)節(jié)能調(diào)度排序的思路對(duì)自身所有具有競(jìng)價(jià)交易資格部分高能耗機(jī)組只具有計(jì)劃分配電量資格，而不具有競(jìng)價(jià)交易資格)的發(fā)電機(jī)組按能耗水平排序[5]，排在滿足本省負(fù)荷需求之前的競(jìng)價(jià)機(jī)組就為各省省內(nèi)交易計(jì)劃的發(fā)電機(jī)組也就對(duì)應(yīng)該省省內(nèi)交易能耗水平考核對(duì)象)；而排在本網(wǎng)負(fù)荷需求以外的競(jìng)價(jià)機(jī)組就為該省級(jí)電網(wǎng)跨省售電電能來(lái)源，該部分機(jī)組對(duì)應(yīng)跨省交易電量的平均能耗水平就為該省級(jí)電網(wǎng)參與跨省交易的能耗申報(bào)水平。由此，為提高跨省交易的能耗水平競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，跨省售電省級(jí)電網(wǎng)會(huì)在預(yù)測(cè)區(qū)域市場(chǎng)能耗水平約束值基礎(chǔ)上，在省內(nèi)理性設(shè)定能耗水平，以限制部分具有競(jìng)價(jià)資格的高能耗機(jī)組參與跨省售電，從而實(shí)現(xiàn)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(qū)域節(jié)能市場(chǎng)跨省交易經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效益的綜合效益，本文在對(duì)區(qū)域市場(chǎng)跨省交易邊際能耗水平約束值的確定時(shí)，提出了采取跨省交易各售電單位申報(bào)的總?cè)萘砍渥懵手笜?biāo)[13]bidsufficiency，BS)達(dá)到125%時(shí)的邊際能耗水平，在此基礎(chǔ)上再將能耗懲罰的模式應(yīng)用到所建的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)模式?，F(xiàn)有文獻(xiàn)在對(duì)市場(chǎng)交易中的能耗水平約束值進(jìn)行選取時(shí)，多采用在無(wú)約束的能耗總量一定時(shí)期)或能耗率的基礎(chǔ)上降低一個(gè)百分點(diǎn)[3]、政府下達(dá)的能耗水平[3-5,8]作為選取標(biāo)準(zhǔn)。這些能耗水平約束值的選取獲得了較好的節(jié)能效益，但沒(méi)有兼顧市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。根據(jù)美國(guó)加州電力市場(chǎng)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)市場(chǎng)中各售電單位申報(bào)的BS大于125%時(shí)，可認(rèn)為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)比較充分，售電單位的市場(chǎng)投機(jī)行為概率較小[13]。為此，本文對(duì)申報(bào)參與區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)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(tǒng)計(jì)總申報(bào)容量。為確保區(qū)域市場(chǎng)的安全運(yùn)行，區(qū)域市場(chǎng)規(guī)定跨省交易電量與電力具有確定的函數(shù)關(guān)系[10]，當(dāng)售電單位申報(bào)的是電量信息時(shí)可轉(zhuǎn)化為相應(yīng)時(shí)段的容量信息。當(dāng)申報(bào)總?cè)萘坷塾?jì)達(dá)到跨省交易需求容量的125%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的售電單位就可確定為跨省交易邊際售電單位。該單位對(duì)應(yīng)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(bào)單位，則不具有售電資格。所提的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)能耗水平約束取BS為125%時(shí)邊際售電單位能耗水平具有一定經(jīng)濟(jì)上的合理性，但同時(shí)也可能給低價(jià)高能耗售電單位也滿足BS為125%時(shí)能耗水平要求)創(chuàng)造較大的競(jìng)價(jià)空間，有可能造成區(qū)域市場(chǎng)節(jié)能效益不明顯。為此，本文將能耗懲罰節(jié)能模式[8]應(yīng)用到所提的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)中。具體如下：在市場(chǎng)結(jié)算時(shí)，由區(qū)域市場(chǎng)交易機(jī)構(gòu)向各售電單位全電量加收其超標(biāo)能耗的外部成本，使跨省交易售電單位在參與市場(chǎng)交易時(shí)其報(bào)價(jià)中包含交易電量超標(biāo)能耗的外部成本。由此，在滿足區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)能耗水平約束值基礎(chǔ)之上，在售電側(cè)形成有利于節(jié)能減排的競(jìng)爭(zhēng)格局。該模式中超標(biāo)能耗外部成本懲罰折價(jià)利用國(guó)際市場(chǎng)影子價(jià)格法[8]可表示如下：6ex,n,coalex,j10)kkcC1)式中：ex,n,kc表示跨省售電單位k超標(biāo)能耗懲罰折價(jià)；表示當(dāng)前時(shí)期人民幣與美元匯率；coalC表示當(dāng)前時(shí)期國(guó)際市場(chǎng)煤價(jià)；j表示區(qū)域市場(chǎng)社會(huì)基準(zhǔn)供電煤耗率；ex,k表示跨省售電單位k申報(bào)能耗率省級(jí)電網(wǎng)跨省售電時(shí)該能耗水平值的確定見(jiàn)1.3節(jié))?？缡〗灰坠?jié)能效益評(píng)估指標(biāo)的構(gòu)建鑒于現(xiàn)有的省內(nèi)節(jié)能市場(chǎng)一般忽略交易網(wǎng)損[3-8]，而跨省交易中網(wǎng)損較大[9]。由此，以電量結(jié)算在售電關(guān)口構(gòu)建購(gòu)電單位在跨省交易時(shí)的節(jié)能效益評(píng)估指標(biāo)如下：oex,in,bex,ex,1[1)]NkkkkJW2)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(duì)應(yīng)網(wǎng)損率；No表示跨省售電單位個(gè)數(shù)；in,b表示若跨省交易電量由購(gòu)電單位在省內(nèi)購(gòu)電完成時(shí)的平均能耗水平；in,b可取購(gòu)電單位省內(nèi)可用容量邊際能耗水平，當(dāng)省內(nèi)可用容量不充裕時(shí)可取區(qū)域市場(chǎng)邊際能耗水平。

考慮跨省交易能耗評(píng)估的隨機(jī)規(guī)劃購(gòu)電模型

建模思路在構(gòu)建的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)模式下，由于跨省交易的能耗由購(gòu)電單位承擔(dān)，參與跨省購(gòu)電的省級(jí)電網(wǎng)在該市場(chǎng)模式下如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能效益的最大化就成為關(guān)注的焦點(diǎn)。由此，重點(diǎn)以省級(jí)電網(wǎng)月度典型負(fù)荷狀態(tài)峰、平、谷)參與區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)購(gòu)電時(shí)的單購(gòu)電方情形建模。在構(gòu)建的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)模式下，由于其交易管理機(jī)構(gòu)對(duì)各售電單位收取了超標(biāo)能耗懲罰折價(jià)此時(shí)網(wǎng)內(nèi)機(jī)組也需考慮超標(biāo)能耗懲罰折價(jià))，各售電單位申報(bào)電價(jià)中自然包含了能耗水平的差異信息，且其超標(biāo)能耗已折算到了內(nèi)部成本的同一度量平臺(tái)。由此，省級(jí)電網(wǎng)在參與區(qū)域市場(chǎng)交易的購(gòu)電模型可理解為是經(jīng)典的購(gòu)電費(fèi)用最小組合優(yōu)化問(wèn)題在區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)中的延伸[14-15]。而模型還需重點(diǎn)考慮跨省交易電力電量函數(shù)關(guān)系約束以及跨省售電單位邊際能耗水平約束。另外，現(xiàn)有節(jié)能市場(chǎng)模式下其購(gòu)電模型均屬確定性的節(jié)能模型[3-8]。而實(shí)際節(jié)能市場(chǎng)環(huán)境中市場(chǎng)電價(jià)、水電或風(fēng)電)生產(chǎn)、負(fù)荷需求均具有一定隨機(jī)性。對(duì)市場(chǎng)電價(jià)隨機(jī)性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值，鑒于半絕對(duì)離差semi-absolutedeviation)半方差風(fēng)險(xiǎn)向下的概念能夠體現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的本質(zhì)[15]，可選用半絕對(duì)離差來(lái)度量購(gòu)電組合的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值。對(duì)水電生產(chǎn)與負(fù)荷需求的隨機(jī)性，如果要保證所有隨機(jī)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的交易方案都滿足購(gòu)電單位的負(fù)荷供需平衡,購(gòu)電方案會(huì)過(guò)于保守，可采用含隨機(jī)變量的機(jī)會(huì)約束來(lái)描述負(fù)荷供需函數(shù)關(guān)系。由此，模型可在含機(jī)會(huì)約束的隨機(jī)規(guī)劃理論框架下建模。不失一般性，為突出重點(diǎn)模型還作如下簡(jiǎn)化：1市場(chǎng)電價(jià)、負(fù)荷需求均服從正態(tài)分布，水電生產(chǎn)服從均勻分布[9,14]；2忽略網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題與跨省交易輸電費(fèi)用；3年度購(gòu)電計(jì)劃在該月的分解計(jì)劃已經(jīng)完成，模型中不再單獨(dú)表示。模型的建立1目標(biāo)函數(shù)。在構(gòu)建的區(qū)域節(jié)能市場(chǎng)環(huán)境下，省級(jí)電網(wǎng)的目標(biāo)函數(shù)可為月購(gòu)電費(fèi)用盡可能小以及其面臨的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值的期望盡可能小。具體如下：htoh,h,t,t,ex,,ex,111minNNNkkkkkkkkkcWcWcW3)h,h,,t,,t,t,11min)htNNkkmkmkkkkEcWccWoex,,ex,ex,1)NkmkkkccW4)式3)4)中：E[]表示期望算子；Wh,k,、Wh,k,m、h,kc分別表示省內(nèi)水電機(jī)組k交易電量的期望值、隨機(jī)值以及電價(jià)省內(nèi)水電“以水定電”，且不參與市場(chǎng)競(jìng)價(jià))；Wt,k、t,k,mc、t,kc分別表示省內(nèi)火電機(jī)組k交易電量、電價(jià)隨機(jī)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(jià)隨機(jī)值及其期望值；Nh、Nt分別表示電網(wǎng)內(nèi)水電、火電機(jī)組的臺(tái)數(shù)。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(yōu)化變量。2約束條件。跨省售電單位邊際能耗水平準(zhǔn)入條件約束為ex,in,maxoex,=12,,1kkkN,5)式中in,max表示購(gòu)電單位預(yù)測(cè)的跨省售電單位邊際能耗水平約束值。網(wǎng)內(nèi)交易競(jìng)價(jià)機(jī)組也須滿足該能耗水平約束。該式以電量結(jié)算在售電關(guān)口，其網(wǎng)損由購(gòu)電方承擔(dān)的情形確定。跨省售電單位電力電量函數(shù)關(guān)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(fù)荷狀態(tài)對(duì)應(yīng)小時(shí)數(shù)；D表示購(gòu)電月實(shí)際天數(shù)。該約束是跨省交易區(qū)別于省內(nèi)交易的約束。省內(nèi)市場(chǎng)電力與電量是弱耦合關(guān)系，即無(wú)確定函數(shù)關(guān)系[11]。另，若跨省售電單位的調(diào)度權(quán)在購(gòu)電電網(wǎng)，則該售電單位可視為省內(nèi)售電單位不受該約束限制。購(gòu)電單位負(fù)荷電量供需機(jī)會(huì)約束為horh,,t,ex,d,max1111{}tNNNkmkkkkkPWWWW7)ord,minh,,t,ex,2111{}htNNNkmkkkkkPWWWW8)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(gòu)電單位負(fù)荷電量的最大、最小值；1、2分別表示各機(jī)會(huì)約束對(duì)應(yīng)的置信水平。其他約束包括：各跨省售電單位可購(gòu)電力或電量約束、網(wǎng)內(nèi)火電各機(jī)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(duì)所建的含機(jī)會(huì)約束的隨機(jī)規(guī)劃模型，因很難將機(jī)會(huì)約束式7)8)轉(zhuǎn)化為確定的等價(jià)類，故可采用內(nèi)嵌蒙特卡洛隨機(jī)模擬技術(shù)的遺傳算法求解[16]。為滿足實(shí)際交易中購(gòu)電單位對(duì)風(fēng)險(xiǎn)偏好的要求，可先將各目標(biāo)函數(shù)處理成同一數(shù)量級(jí)后，再根據(jù)購(gòu)電單位對(duì)風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值的偏好程度采用線性加權(quán)和法將其轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)[17]。

算例分析及討論

篇8

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào);設(shè)計(jì)方案;技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(hào)：TB494文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

序 言

設(shè)計(jì)方案對(duì)暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)的成敗優(yōu)劣關(guān)系重大。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及對(duì)節(jié)能和環(huán)保要求的不斷提高，暖通空調(diào)領(lǐng)域中新的設(shè)計(jì)方案大量涌現(xiàn)，針對(duì)同一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，往往可以有幾種、十幾種甚至幾十種不同的設(shè)計(jì)方案可以選擇，設(shè)計(jì)人員不得不進(jìn)行大量的方案比較和優(yōu)選的工作，設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較正在成為影響暖通空調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的一項(xiàng)重要工作。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)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(shè)計(jì)方案往往都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，面對(duì)眾多的設(shè)計(jì)方案，由于考慮問(wèn)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(shè)計(jì)方案比較中存在的一些混亂狀況使設(shè)計(jì)人員無(wú)所適從。如何對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)的比較和優(yōu)選，是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常遇到的一個(gè)重要技術(shù)難題。筆者根據(jù)從事設(shè)計(jì)、審圖和方案評(píng)審工作的一些體會(huì)，對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案比較中應(yīng)注意的一些問(wèn)題進(jìn)行粗淺的分析。

1 可行性和可靠性問(wèn)題

能夠滿足使用要求，這是方案可行性應(yīng)考慮的主要問(wèn)題。設(shè)計(jì)方案應(yīng)符合國(guó)家和當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)法規(guī)和規(guī)范的要求，包括有關(guān)環(huán)境保護(hù)的要求；設(shè)計(jì)方案應(yīng)能滿足有關(guān)方面的要求（如供電、供氣、供水、供熱等），并應(yīng)特別顧及這些條件的長(zhǎng)期、變化情況。例如采用水源熱泵設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況、地下水資源的現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)、冬季熱負(fù)荷和夏季冷負(fù)荷不平衡所產(chǎn)生的熱（冷）蓄積效應(yīng)等問(wèn)題。對(duì)于溫濕度等參數(shù)要求較高或比較特殊的工藝性暖通空調(diào)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(yīng)性。對(duì)于一些無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的特殊情況，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)提出詳細(xì)的參數(shù)要求，并且所提出的參數(shù)要求應(yīng)合理可行。能否有足夠的機(jī)房面積也是評(píng)判設(shè)計(jì)方案可行性必須考慮的問(wèn)題，尤其是對(duì)于一些改造工程和建筑面積比較緊張的情況。對(duì)于一些要求全年保證室內(nèi)空氣參數(shù)的重要工程以及空調(diào)系統(tǒng)故障停機(jī)將產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失的場(chǎng)所，如航天發(fā)射場(chǎng)，應(yīng)考慮系統(tǒng)中設(shè)備的工作可靠性和備份問(wèn)題，進(jìn)行系統(tǒng)工作可靠性分析。在這種情況下，室外氣象參數(shù)和安全系數(shù)的確定也應(yīng)特殊考慮。

2 經(jīng)濟(jì)性比較問(wèn)題

經(jīng)濟(jì)性比較是目前暖通空調(diào)方案比較中考慮最多的一個(gè)問(wèn)題。在經(jīng)濟(jì)性比較時(shí)首先應(yīng)注意比較基準(zhǔn)必須一致。應(yīng)采用相同的設(shè)計(jì)要求、使用情況、設(shè)備檔次、能源價(jià)格、舒適狀況、美觀情況等基準(zhǔn)條件進(jìn)行比較，這樣才能保證方案比較結(jié)果的科學(xué)性和合理性。如果對(duì)采用名牌設(shè)備和采用低檔設(shè)備的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，顯然是不合理的；如果不考慮舒適性的區(qū)別，對(duì)有新風(fēng)供應(yīng)和沒(méi)有新風(fēng)供應(yīng)的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，對(duì)集中式空調(diào)方案顯然是不公平的。

運(yùn)行能耗和運(yùn)行費(fèi)用是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較必須考慮的重要參數(shù)。運(yùn)行能耗除了應(yīng)計(jì)算暖通空調(diào)主機(jī)（鍋爐和制冷機(jī)等）的能耗外，還應(yīng)計(jì)算其他輔助設(shè)備（如風(fēng)機(jī)和水泵等）的能耗。不能簡(jiǎn)單按照設(shè)備銘牌功率和運(yùn)行時(shí)間的乘積來(lái)計(jì)算能耗而應(yīng)考慮在全年季節(jié)變化的情況下，建筑物實(shí)際負(fù)荷的變化，同時(shí)應(yīng)考慮設(shè)備非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的效率。辦公樓、教學(xué)樓、寫字樓和游泳館等建筑物的暖通空調(diào)設(shè)備通常間歇運(yùn)行，其運(yùn)行時(shí)間應(yīng)為扣除停機(jī)時(shí)間后的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間。在計(jì)算過(guò)程中應(yīng)注意不同地區(qū)、不同時(shí)期、不同時(shí)段各種能源的價(jià)格可能不同。由于影響因素和不確定因素較多，如何準(zhǔn)確地計(jì)算建筑物暖通空調(diào)設(shè)備全年的實(shí)際能耗和運(yùn)行費(fèi)用，目前仍然是一個(gè)沒(méi)有完全解決的技術(shù)難題。運(yùn)行費(fèi)用除了能耗費(fèi)用如電費(fèi)、燃油費(fèi)、燃煤費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)外，還應(yīng)包括消耗的水費(fèi)、人工費(fèi)等。

在設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性比較時(shí)應(yīng)綜合考慮投資、運(yùn)行費(fèi)用以及設(shè)備的使用壽命，以相同的使用周期為基準(zhǔn)，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算比較，而不能簡(jiǎn)單地根據(jù)設(shè)備報(bào)價(jià)進(jìn)行比較。對(duì)于同時(shí)有供暖和空調(diào)要求的項(xiàng)目，應(yīng)考慮冬季和夏季設(shè)備綜合利用問(wèn)題，進(jìn)行冬夏季綜合經(jīng)濟(jì)性比較。對(duì)于可以兼供生活熱水的工程，應(yīng)綜合考慮生活熱水供應(yīng)的投資和能耗。

3、調(diào)節(jié)性和可操作性問(wèn)題

暖通空調(diào)系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)有較好的調(diào)節(jié)性能，以適應(yīng)全年負(fù)荷的變化。調(diào)節(jié)性能好的系統(tǒng)方案，如采用VAV空調(diào)系統(tǒng)和VRV變頻空調(diào)系統(tǒng)的方案，其一次投資通常較高，但運(yùn)行能耗較小，在經(jīng)濟(jì)性計(jì)算和比較時(shí)應(yīng)綜合考慮這些因素。對(duì)于部分時(shí)間使用的辦公建筑、寫字樓和教學(xué)樓，設(shè)計(jì)方案應(yīng)能適應(yīng)其夜間不工作時(shí)的調(diào)節(jié)要求。

設(shè)計(jì)方案的管理操作方便性是用戶十分關(guān)心的問(wèn)題?？照{(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，可以減少管理人員的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，從而使人工費(fèi)減少，但使一次投資增加，對(duì)操作人員素質(zhì)的要求提高?？照{(diào)系統(tǒng)是否采用自動(dòng)控制，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較來(lái)確定。對(duì)于大型空調(diào)系統(tǒng)和需要經(jīng)常調(diào)節(jié)控制的設(shè)備較多的工程，宜采用自動(dòng)控制，以減少操作管理的工作量。但自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。對(duì)于只有季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)才操作的閥門不宜采用自動(dòng)控制。對(duì)于一些各部分不同時(shí)使用的建筑物或各部分出租給不同使用單位的商業(yè)建筑，系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)考慮分別管理控制和運(yùn)行費(fèi)用分別統(tǒng)計(jì)交納的要求。

篇9

關(guān)鍵詞：建筑工程；暖通設(shè)計(jì)；方案比較

中圖分類號(hào)： TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

根據(jù)科學(xué)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(xù)增加，尤其是較之與西方國(guó)家，差距更加顯著，面對(duì)這種情況，我們必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，從而滿足現(xiàn)階段房地產(chǎn)行業(yè)和建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、設(shè)計(jì)方案的可行性及可靠性比較

在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的當(dāng)下，資源利用的方案成了目前的重要目標(biāo)，為了能夠滿足當(dāng)前用戶的需求，我們需對(duì)各種因素綜合進(jìn)行考慮，做好這方面的工作。并且要依據(jù)國(guó)家有關(guān)政策選擇設(shè)計(jì)方案，尤其是還要滿足環(huán)境保護(hù)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(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況決定的，地質(zhì)和地下水資源的發(fā)展水平和當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣髦苯記Q定了當(dāng)?shù)囟镜氖褂秘?fù)荷量，在一定程度上，如果產(chǎn)生不平衡效應(yīng)，需要予以科學(xué)的判斷和選擇。暖通的設(shè)計(jì)方案是比較特殊的，這種方案需要對(duì)很多因素進(jìn)行考慮，依據(jù)全年氣溫情況科學(xué)的對(duì)其進(jìn)行分析和考慮，氣候的條件和現(xiàn)象也是很重要的，建設(shè)情況如果較為特殊，沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)，所以在設(shè)計(jì)參數(shù)的時(shí)候，要確保其可行、真實(shí)。

二、設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性比較

當(dāng)前，暖通設(shè)計(jì)方案中經(jīng)濟(jì)性比較是最多考慮的一方面。經(jīng)濟(jì)性比較方面首先應(yīng)有一致的比較基準(zhǔn)。應(yīng)采用相同的設(shè)計(jì)要求、使用情況、購(gòu)買價(jià)格、舒適情況、美觀狀態(tài)等比較基準(zhǔn)條件，這樣才可以確保比較的結(jié)果的科學(xué)性、合理性。要是用經(jīng)濟(jì)性對(duì)采用名牌設(shè)備和采用低檔設(shè)備的方案進(jìn)行比較，這肯定不合理；要是對(duì)舒適性的區(qū)別不考慮，比較有新風(fēng)供應(yīng)和沒(méi)有新風(fēng)供應(yīng)的方案經(jīng)濟(jì)性，做出的選擇也不可能正確。

投資方最關(guān)注的一個(gè)參數(shù)就是一次投資，在對(duì)投資進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)全面準(zhǔn)確、嚴(yán)禁漏項(xiàng)。暖通設(shè)計(jì)方案的一次投資不但包含各種設(shè)備、管道、材料的投資，還包含各種與之有關(guān)的安裝費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、工程管理費(fèi)，有關(guān)的水處理和配電和控制投資，機(jī)房土建投資與相應(yīng)室外管線的費(fèi)用，而在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中往往會(huì)將這些遺漏。因?yàn)橥粋€(gè)設(shè)備有著很多的生產(chǎn)廠家，其價(jià)格也存在很大差異，所以在比較不同方案的經(jīng)濟(jì)性的時(shí)候，對(duì)各種設(shè)備采取的價(jià)格應(yīng)該是平均的。上述都為直接費(fèi)用，在某些情形下，也應(yīng)綜合考慮間接費(fèi)用。建設(shè)過(guò)程中如果有貸款，在比較經(jīng)濟(jì)性的時(shí)候還應(yīng)對(duì)貸款利率和海帶期限等一些動(dòng)態(tài)因素進(jìn)行考慮。

暖通設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較中必須考慮的參數(shù)就是運(yùn)行能耗和運(yùn)行費(fèi)用。運(yùn)行能耗不僅要對(duì)暖通空調(diào)主機(jī)的能耗進(jìn)行計(jì)算，還要對(duì)其他輔助設(shè)備的能耗進(jìn)行計(jì)算。禁止簡(jiǎn)單根據(jù)設(shè)備銘牌功率、運(yùn)行時(shí)間的乘積來(lái)對(duì)能耗進(jìn)行計(jì)算，而應(yīng)對(duì)其在全年季節(jié)的變化、建筑物實(shí)際負(fù)荷的變化的基礎(chǔ)之上進(jìn)行計(jì)算，并且對(duì)于設(shè)備非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的效率也要考慮在內(nèi)。辦公樓、教學(xué)樓、寫字樓、游泳館等建筑物的暖通設(shè)備一般都是間歇運(yùn)行的，運(yùn)行時(shí)間應(yīng)將停機(jī)時(shí)間后的時(shí)間扣除。在計(jì)算的時(shí)候不同地區(qū)、不同時(shí)期、不同時(shí)段的各種能源的價(jià)格都要注意。因?yàn)橛泻芏嗟挠绊懸蛩兀栽鯓硬拍軠?zhǔn)確地對(duì)建筑物暖通設(shè)備全年實(shí)際能耗和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，依舊是有待解決的一大難題。運(yùn)行費(fèi)除去能耗費(fèi)用，如電費(fèi)、燃油費(fèi)、燃煤費(fèi)，還應(yīng)包含水費(fèi)、人工費(fèi)等。

在比較經(jīng)濟(jì)性的時(shí)候，千萬(wàn)不可為了省事而粗略進(jìn)行，可對(duì)相關(guān)廠家給出的比較數(shù)據(jù)和結(jié)果加以采用。筆者曾發(fā)現(xiàn)，3個(gè)不同設(shè)備電供暖的運(yùn)行費(fèi)用，如電鍋爐、水源熱泵和戶式燃?xì)夤┡癄t，廠家提供的計(jì)算結(jié)果大相徑庭。通過(guò)詳細(xì)的核對(duì)其計(jì)算過(guò)程，發(fā)現(xiàn)不同設(shè)備生產(chǎn)廠家因?yàn)樵趩?wèn)題考慮上的出發(fā)點(diǎn)和角度不同，計(jì)算的時(shí)候會(huì)有一些對(duì)自己有利，而對(duì)他人有失誤或假設(shè)的現(xiàn)象。所以設(shè)計(jì)人員必須高度重視，認(rèn)真分析和核對(duì)廠家提供的數(shù)據(jù)。

在比較設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性的時(shí)候應(yīng)對(duì)投資、運(yùn)行費(fèi)用及其設(shè)備的使用壽命綜合進(jìn)行考慮，以同樣的使用周期為基準(zhǔn)，綜合性的對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算比較，萬(wàn)不可簡(jiǎn)單地依據(jù)設(shè)備報(bào)價(jià)比較。對(duì)于同時(shí)有供暖和空調(diào)要求的項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)冬季與夏季設(shè)備的綜合利用問(wèn)題加以考慮，對(duì)冬夏季的經(jīng)濟(jì)性綜合進(jìn)行比較。對(duì)于能夠兼供生活熱水的工程，應(yīng)對(duì)生活熱水供應(yīng)的投資和能耗全部考慮到。

三、設(shè)計(jì)方案的可操作性的比較

建筑設(shè)計(jì)人員對(duì)暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)是根據(jù)本地氣候條件設(shè)計(jì)的，空調(diào)系統(tǒng)必須能夠調(diào)節(jié)好溫度以適應(yīng)本地氣候變化。對(duì)于一些寫字樓和賓館等機(jī)構(gòu)，其空調(diào)供應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，這個(gè)時(shí)候設(shè)計(jì)師更要考慮到空調(diào)系統(tǒng)的可操作性和可調(diào)節(jié)性。建筑設(shè)備的暖通空調(diào)系統(tǒng)的管理操作性也是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮的問(wèn)題，空調(diào)的發(fā)明使用節(jié)約了大量的人力資源但是作為日常使用也應(yīng)該做到方便管理。但是現(xiàn)實(shí)生活中暖通設(shè)備不但增加了一次性消費(fèi)而且管理操作的技術(shù)難度也在加強(qiáng)。要想改善這種情況，需要制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，減少操作人員的技術(shù)難度，使操作變得簡(jiǎn)易，現(xiàn)在一般采用自動(dòng)控制來(lái)代替人工操作，這樣使管理操作問(wèn)題減少很多，智能化的操作系統(tǒng)節(jié)約了很勞動(dòng)力同時(shí)又使人們的生活更加舒適。

四、設(shè)計(jì)方案的安全性比較

暖通空調(diào)系統(tǒng)的安全性是設(shè)計(jì)師首先要考慮的問(wèn)題，建筑安全也包括暖通系統(tǒng)的安全，防爆、防火、人員、重要設(shè)備、系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行等幾方面的安全。對(duì)于一些特殊場(chǎng)所的暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安全性是最先提出的，比如彈藥廠房和庫(kù)房、煤礦等通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師應(yīng)采取相應(yīng)的防爆技術(shù)方案。建筑安全第一，防火安全應(yīng)按照有關(guān)防火設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)考慮。設(shè)備安全運(yùn)行主要是制冷系統(tǒng)的安全保護(hù)、寒冷地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)冬季防凍、電加熱與風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)等方面。

五、設(shè)計(jì)方案的環(huán)保性比較

伴隨人們生活水平的不斷提升，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題已備受人們的關(guān)注。在過(guò)去幾年里，已逐漸禁止使用燃煤鍋爐，新興技術(shù)也慢慢取代了溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，因?yàn)樗礋岜孟到y(tǒng)其對(duì)地下水位的影響在一些城市的使用也被限制。在這些區(qū)域內(nèi)，環(huán)境影響成了與設(shè)計(jì)方案可行性直接相關(guān)的重要因素。在選擇設(shè)計(jì)方案的時(shí)候?qū)τ诃h(huán)境保護(hù)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(diào)設(shè)備選型的時(shí)候，對(duì)于各種氟利昂制冷劑替代的進(jìn)程要求要特別注意，不可以選用以己經(jīng)或即將被禁用的暖通產(chǎn)品。所以設(shè)計(jì)人員不僅僅要詳細(xì)的了解建筑所能利用到的能源，對(duì)于各種新型環(huán)保技術(shù)同樣也得掌握。不僅僅要對(duì)要前期投入時(shí)的環(huán)保型進(jìn)行考慮，還要對(duì)該技術(shù)在長(zhǎng)期使用后對(duì)環(huán)境是影響或者污染進(jìn)行考慮。

六、避免設(shè)計(jì)方案發(fā)生誤區(qū)

暖通設(shè)計(jì)受外界影響因素較多，而且自身的專業(yè)技術(shù)性非常強(qiáng)，進(jìn)行方案比選時(shí)，難度非常大。避免設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)的誤區(qū)，不能認(rèn)為最新技術(shù)的設(shè)計(jì)方案就是最佳的設(shè)計(jì)方案，盲目攀高、攀新，以此作為賣點(diǎn)進(jìn)行炒作。另外認(rèn)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(guò)分重視經(jīng)濟(jì)性的比較方法。但是一次投資低可能造成日后的運(yùn)營(yíng)成本高的后果，需要經(jīng)常更換設(shè)備，并不是最佳選擇。也不能不加分析地采用建設(shè)方的意見(jiàn)，外行人員不可能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析比較。

結(jié)語(yǔ)

暖通是建筑節(jié)能的重要支柱，因此設(shè)計(jì)的時(shí)候必須遵循節(jié)省成本、技術(shù)先進(jìn)、科學(xué)管理、節(jié)約能源的設(shè)原則，依據(jù)建筑的供熱方式、用途、及所在地的氣候特征等因素，對(duì)暖通設(shè)計(jì)的形式加以確定。通過(guò)暖通設(shè)計(jì)的優(yōu)化，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)和改進(jìn)，使暖通設(shè)計(jì)能夠更加合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]張愛(ài)萍.建筑工程暖通設(shè)計(jì)方案比較的思考[J].山西建筑，2012，36:151-153.

篇10

首先,供電可靠性面臨巨大挑戰(zhàn)。在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)過(guò)程中,由于設(shè)計(jì)者不關(guān)注服務(wù)器等核心設(shè)備,不關(guān)注這些設(shè)備的冗余方式,從而導(dǎo)致供電系統(tǒng)與服務(wù)器的電源冗余不匹配,從而嚴(yán)重影響了供電的可靠性;同時(shí),配電系統(tǒng)的“邊緣地位”也嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的可用性。

其次,高熱密度發(fā)熱問(wèn)題嚴(yán)峻。數(shù)據(jù)中心復(fù)雜度的提升、刀片服務(wù)器和虛擬化應(yīng)用的普及,導(dǎo)致了單個(gè)機(jī)架或機(jī)架局部單位面積發(fā)熱量的急劇上升,機(jī)房的高熱密度問(wèn)題因此越來(lái)越普遍和突出,面對(duì)這種高熱密度問(wèn)題,傳統(tǒng)的制冷方式顯得“心有余而力不足”。

第三,管理難度增加。機(jī)房是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng),就基礎(chǔ)設(shè)施層面而言,其動(dòng)力和環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)涵蓋了更加多樣化的設(shè)備,這些設(shè)備組成一個(gè)有機(jī)的整體,牽一發(fā)而動(dòng)全身,機(jī)房可靠性的發(fā)揮有賴于整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致,因此,對(duì)機(jī)房系統(tǒng)的管理越來(lái)越重要,而難度也越來(lái)越大。

最后,能源消耗嚴(yán)重。數(shù)據(jù)中心建設(shè)的加速,導(dǎo)致的最直接后果就是能源消耗量的急劇攀升。有關(guān)調(diào)查顯示,在過(guò)去5年當(dāng)中,數(shù)據(jù)中心能耗增加了一倍,大中型企業(yè)數(shù)據(jù)中心的能耗已經(jīng)占到IT 總開(kāi)銷的40%左右。能耗的增加使數(shù)據(jù)中心建設(shè)成本增長(zhǎng),影響著企業(yè)業(yè)務(wù)的開(kāi)展。

作為行業(yè)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)能源產(chǎn)品和解決方案提供商,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源基于對(duì)用戶需求的深刻理解,融合先進(jìn)的技術(shù)和理念,推出了“AGDC動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能源解決方案”,以高可靠性的供電系統(tǒng)、高效的制冷系統(tǒng)、完善的管理系統(tǒng)和先進(jìn)的節(jié)能理念,解決新一代數(shù)據(jù)中心所面臨的以上四大難題。

高可靠的供電系統(tǒng)。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源AGDC動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心解決方案,通過(guò)合理的輸入配電設(shè)計(jì)、不同等級(jí)的UPS供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方案、先進(jìn)的輸出配電系統(tǒng)等保證了極先進(jìn)的可靠性。在輸入配電方面,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源AGDC提供了高可靠性的設(shè)計(jì),能夠保證各級(jí)配電開(kāi)關(guān)的選擇性配合,又具有合理的規(guī)劃;在輸出配電方面,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源AGDC提供了新一代終端配電――服務(wù)器電源管理系統(tǒng)SPM(Server Power Management),能夠?yàn)橛脩絷P(guān)鍵的負(fù)載提供極先進(jìn)可靠的配電。

高效的制冷系統(tǒng)。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源AGDC提供從高通孔率的服務(wù)器機(jī)柜、高能效的機(jī)房專用空調(diào)到高熱密度空調(diào)系統(tǒng)等全方位的制冷解決方案。其服務(wù)器機(jī)柜通孔率在80%以上,能夠滿足機(jī)柜自身的散熱需求。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源能夠根據(jù)客戶的不同情況,提供不同送風(fēng)方式的解決方案。針對(duì)每平米發(fā)熱量超過(guò)5kW的高熱密度機(jī)房,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源推出了超高密度解決方案,高效節(jié)能,并具有靈活擴(kuò)容的特性,不僅解決了高熱密度問(wèn)題,也節(jié)省了珍貴的機(jī)房空間。

完善的管理系統(tǒng)。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源AGDC采用的服務(wù)器電源管理系統(tǒng),具有安全管理和運(yùn)營(yíng)成本管理雙重功能。該系統(tǒng)將配電系統(tǒng)完全納入到機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng),使用戶對(duì)機(jī)房配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況一目了然,也便于用戶及早發(fā)現(xiàn)安全隱患,有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。SPM還能夠?qū)崟r(shí)偵測(cè)每個(gè)臺(tái)服務(wù)器機(jī)架的運(yùn)營(yíng)成本,精確計(jì)算及測(cè)量每一個(gè)服務(wù)器機(jī)柜、每一路開(kāi)關(guān)的用電功率和用電量。

先進(jìn)的節(jié)能理念。AGDC動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能源解決方案,在UPS、供配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)等所有環(huán)節(jié)注重了節(jié)能的設(shè)計(jì)。尤其重要的是,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源認(rèn)為,節(jié)能不僅僅是電源節(jié)能,而是整個(gè)數(shù)據(jù)中心各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致。其提出的“能效邏輯”概念為業(yè)界提供了一種分析數(shù)據(jù)中心的思路和方法,因此成為AGDC數(shù)據(jù)中心的核心理念。

從機(jī)房動(dòng)力解決方案,到動(dòng)力一體化解決方案,到網(wǎng)絡(luò)能源一體化柔性解決方案,再到AGDC動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能源整體解決方案,變化的是技術(shù),是技術(shù)的不斷創(chuàng)新,是對(duì)數(shù)據(jù)中心面臨挑戰(zhàn)的深刻認(rèn)識(shí),是對(duì)綠色實(shí)踐的不斷推進(jìn),而不變的是艾默生網(wǎng)絡(luò)能源以客戶為本的信念,以及其“關(guān)鍵業(yè)務(wù)全保障TM”的核心理念。

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