能耗管理方案范文
时间：2023-11-24 17:17:47
导语：如何才能写好一篇能耗管理方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：
在我国的建筑行业不断发展的今天，建筑的能耗也越来越大。近年来，国内的居民建筑基本能源消耗量（不包括热水提供）占据了全国总能耗的百分之十五。而在这些数据中，尤以中央空调和采暖水系统的能源消耗量最大，约占据了居民建筑总能耗的百分之六十左右，而这还不包括在居民建筑建造过程中的一系列能耗。因此建筑行业的飞速发展，一方面推动了我国的国民经济进步，另一方面也给国家带来了极其严重的能源危机。在未来的几年，中国的建筑能耗还会持续的增长，面对日趋严重的能源危机，必须积极的探索减低建筑物能源消耗的方法。
一 、中央空调的能耗计量管理
在建筑的能耗中，随着人们的生活水平不断提高，空调的普遍使用使得空调能耗成为居民建筑能耗的主要成分。而近年来频频出现的夏季用电高峰期的拉闸限电情况也更进一步的说明了这一问题。而中央空调由于其克服了以往分体式的空调所存在的一系列缺点而逐渐 的成为住宅建筑空调的较为热门的发展方向。
完整的空调系统，其能耗包括制冷系统能耗、制热系统能耗、风系统能耗和水系统能耗。下面以空调制冷系统为例，对空调能耗的影响因素和节能手段进行分析。
（1）空调制冷负荷
空调制冷负荷的大小影响到制冷设备、风系统、水系统的能耗大小。室内外的温差对空调制冷系统的能耗影响很大，由于室外温度是人不可控制的，所以室内预期温度的设置显得至关重要。若只要求舒适性而一味地降低室内的预期温度，则会大幅度的增加空调的制冷负荷，提高空调能耗。因此我国对于公共建筑的夏季室内温度明确规定不得低于26度，而对于居民建筑而言，由于无法对室内温度进行强制规定，只能通过对这一信息进行广泛的宣传，指导居民自觉限制室内温度，积极响应节能减排。除此之外，建筑物的户型以及面积大小、楼层高度、建筑和房间朝向、建筑围护结构（包括建筑形体、窗户面积、建筑材料性能）、室内的照明设备的排布和功率等都需要进行规定。
（2）中央空调的系统能耗
中央空调的主机能耗是整个空调系统的主要能耗，其受到中央空调制冷设备的冷冻水、冷却水温度和能效比的影响，为了降低中央空调主机能耗，应选择能效比较高的设备、较低温的冷却水，降低出水温度。中央空调的系统未能广泛的得以应用，主要原因是节能设备的质量达不到普遍的较好水平，同时主机的配备容量相对较大，导致制冷系统无法在最佳状态下工作，使能耗偏高。
风机与水泵的能耗也是应当考虑的内容。水泵与风机的功率随着系统流量的增大而增大，其能耗受到通水量和通风量的大小影响。同时水、风系统还存在着一些其他影响：水泵与风机的选择直接与流量和轴功率挂钩的特点使得泵与风机即使全负荷运行也不一定能够处于最佳工作状态；预定温差大于实际温差，导致耗电量急剧升高。
综上所述，为达到中央空调节能减排效果，要做到以下几点：做好围护结构保温，降低能耗，建立健全与相关标准法规相结合的制度，同时加强监管，对于不遵照管理制度运行的开发商应当加大处罚力度；对社会进行节能减排意识的普及教育，使人们意识到空调系统的节能重要性；加强管理，提高能源利用率，降低无用消耗。
二 、集中采暖水系统的能耗计量管理
（1）采暖系统的室内计算温度以及热负荷的计算
为了避免对于负荷的过大估算对锅炉容量、水泵配置、散热设备等产生影响，在施工设计时，所有进行采暖的建筑的热负荷计算应当按照国标的规定进行计算，而不能仅仅凭借热负荷的指标进行估算，且对于所有的建筑物应当按照相同的计算标准。
（2）住宅建筑的热水集中采暖系统
对于进行单户温度调控的用户应设置热消耗量的单独计量装置。住宅房屋内的公共利用空间如果进行集中采暖，则应当单独设置采暖系统与热消耗量的计量装置。
采暖系统的选择应与热量计、温度调控相匹配，为实现新建住宅的集中采暖的分户独立，方便自主调控与单独计量，可采用双管系统进行采暖。而公用的立管水平分环系统能够供暖的层数与系统的水力平衡、器械材料的抗压能力相关。
（3）采暖水系统的计量方式
对所有的集中采暖用户，分别设置热量表，用于测定用户所获得的热量、流量、回水温度等等。利用热量分配表计算用户的散热设备的散热量，用来确定用户所使用的热量。由于每户不可能只有一组散热器，并且不能同时在每户中设置多个热量表，所以选择在每户一组散热器上设置一个热量的分配表，以测量实际散热量。再通过计算用户热负荷确定用热量，决定用户需要交的供暖费用。
（4）各种分户计量系统的形式热力工况分析
在水平单管串联的系统中，所有热水都逐个流过所有的散热器。若流量降低，第一组的散热器散热量并不会发生变化，但由于流量的减少会导致其出水的温度低于往常，这时下一组散热器的入水温度则会降低，影响散热量。随之是以下所有的散热器散热量均受到影响。
为达到在不影响其他散热器的条件下对某一组散热器的散热量进行调节，通常会设置一条流量旁通管，用于减少散热器的水量，通过温控阀来控制散热量。这一做法的首要技术就是对旁通系数进行计算，这一计算是对实际运行时的一系列数据进行分析之后计算出来的，以这一旁通系数指导旁通管的安装，虽然不能保证所有的散热器都可以达到最佳的工作状态，但基本上都满足了建筑室内热负荷的基本要求，同时也实现了对温度的控制。
而水平双管并联式的系统具有较好的温控调节能力，散热器的供回水具有相同的温度，在进行温度调解时也不会对其他的散热器的散热量造成影响。
结语：能耗计量管理的首要工作是对能耗数据的统计，为最终达到节能减排的目标，对于计量管理得到的数据进行节能策略的方案设计是首要任务。通过数据分析，合理确定设备最佳运行状态，调整运行方式，达到节能减排的效果。同时，能耗计量管理数据的分析对于评估节能建筑的性能指标也提供了一个参考。
参考文献：
[1]朗四维.建筑节能与采暖空调方式探讨［M］.北京:中国建筑工业出版社，2001:56-70.
篇2
关键词：近零能耗；绿色建筑；智能辅助；系统软件
近零能耗绿色建筑指的是适应自然条件与气候特征，通过气密性能以及保温隔热性能高的围护结构，利用新风热回收技术，并采用可再生能源，提供舒适室内环境的建筑。近零能耗绿色建筑主要采用的是被动式设计策略，包括选取合适朝向、遮阳装置、蓄热材料、自然通风等，可以为人们提供舒适并且节省资源的方式，对人类社会健康发展具有深远的意义[1]。目前应用在近零能耗绿色建筑智能辅助设计注意以软件为主，例如PHPP等，但都不是专业的针对于绿色建筑的软件，并且性能差强人意，成本也相对较高，很难普及。近零能耗绿色建筑智能辅助设计软件极大地降低了成本，可以为近零能耗绿色建筑的建设提供有力的支持。
1系统简介
近零能耗绿色建筑智能辅助设计系统采用多种主流技术进行软件内部优化处理，提高软件按钮相应速度，具有数据高速处理功能，并在系统中加入了许多人性化设置，用来对近零能耗绿色建筑智能辅助设计进行管理。系统具有信息处理、后台驱动管理等软件参数，并对软件进行在线控制管理。该系统还能够进行背景图片设置，设置信息的过滤以及设置自动登录等功能，综合提升用户的体验效果。系统主要包括施工图管理、施工方案设计、钢重量校核等功能[2]。
2主要功能
2.1系统登录
用户在界面内输入有效的用户名或密码，输入完成后，点击界面内的登录按键，即可成功登录系统，如果用户输入的用户名或密码有误，系统会弹出对应的错误提示框信息[3]。
2.2主页
在桌面上的系统的图标，双击之后会弹出一个窗口，在这个窗口中需要输入用户名与密码，在输入用户名和密码之后点击登录，进入到软件的主界面中，其中含有多个功能按钮和板块信息供使用者查看处理（如图1所示）。
2.3施工图管理
在软件的左边是系统的核心功能栏，其中含有不同的按钮信息和内容，其中的“施工图管理”功能按钮是对河道防护施工的设计图的详细管理，点击后进入到对应的功能界面中，其中含有多个板块信息和内容数据，供施工者随时调用施工图。
2.4施工技术管理
在软件的左边是系统的核心功能栏，其中含有不同的按钮信息和内容，其中的“施工图技术”功能按钮是对河道防护施工过程中所涉及的技术信息内容的详细管理，系统分为不同的板块信息，点击后切换出对应的功能菜单，包括：平面设计、支反力计算、钢重量校核、批量生成，使用者可根据情况点击使用。
2.5施工方案设计
在施工技术管理功能栏中点击其中的子菜单按钮，此功能是对施工方案的设计和参数设置，点击后进入到对应的功能界面，其中含有多个功能参数和按钮，使用者可根据情况点击设置（如图2）。2.5.1基本参数在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中基本参数栏是对工程施工基本参数的添加，使用者可根据情况填入信息，包括：型号、结构、载重、速度。2.5.2对重方案在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中对重栏是对工程施工中的钻孔重量的添加，使用者可根据情况填入信息，包括：导轨——钻孔导轨、对重导轨；钻孔直径——顶轮、导向轮，其中对重部分还需要对重位置、规格、对重轮直接以及偏移量进行设置[4]。2.5.3钻孔方案在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中钻孔栏是对工程施工中的钻孔具体参数的添加，使用者可根据情况填入信息，包括：钻空方式、钻孔宽度、钻孔高度、钻孔厂家以及型号、设备厂家以及型号。2.5.4井道方案在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中井道栏是对工程施工中的实施的钻孔井道参数的添加，使用者可根据情况填入信息，包括：井道净宽、井道净深、门洞宽、门洞高、门洞左右道井道左内壁距离（可选）。2.5.5轨道方案在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中轨道栏是对工程施工中的实施的钻孔轨道参数的添加，使用者可根据情况填入信息，包括：轨——钻孔导轨、对重导轨；钻孔直径——顶轮、导向轮[5]。2.5.6方案图在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中左边是对方案图的详细内容的呈现，让使用者能快速的查看到具体的方案的平面图（如图3所示）。2.5.7桩孔方案在施工方案设计功能界面中含有多个功能按钮和板块信息，其中桩孔板块是对河道防护施工的桩孔信息的添加，包括：钻孔净宽、桩孔净深（净高）、标准桩孔、主轨中心到各构件距离等。
2.6支反力计算
在施工技术管理功能栏中点击其中的“支反力计算“子菜单按钮，此功能是对工程施工中的支反力的详细计算，包括：已知——安全钳、升降载重、转机重量、平衡系数；支反力——钻机缓冲器承载R1、对重缓冲器承载R2、钻机导轨荷载N1/N2、对重导轨荷载N3/N4。
2.7支反力参数
在支反力界面中含有多个板块信息和内容数据，其中支反力是对其详细参数的添加，使用者可根据情况填入具体的信息内容数据，包括：钻机换成器承载R1，对重缓冲器承载R2，钻机导轨负荷N1-N4。
2.8钢重量校核
在施工技术管理功能栏中点击其中的“钢重量校核”子菜单按钮，此功能是对灌桩中的钢筋重量的校准（如图4）。图4钢重量校核功能界2.8.1已知在钢重量校准板块界面中含有多个功能板块信息内容，其中已知板块可以填入已知的重量信息内容，其中含有多个功能参数和按钮，包括：钻机引擎机器自重、升降载重Q、钻机重量P升降、对重重量P对重、其他重量、钻机系统、平衡系数、平衡系数。2.8.2高级计算在上图界面中含有多个功能按钮，其中“高级计算”按钮，是对校准计算的详细重量的校准计算，点击后进入到对应的功能界面中，其中含有多个功能按钮和参数信息，包括：回归公式、最值、Y对应的X。2.8.3批量生成方案在施工技术管理功能栏中点击其中的“批量生成”子菜单按钮，此功能是可以进行施工方案设计图批量生成的快捷设置操作。2.8.4方案绘制设置在施工技术管理功能栏中点击其中的“绘制设置”子菜单按钮，此功能是可以进行施工方案设计的绘制工具的详细设置。
2.9系统注销
点击退出系统按钮，就给出相应提示，是否确定要退出系统，确定退出，直接点击退出系统按钮，则系统就会关闭，如需再次使用系统，则会回到我们的第一步操作，点击确定按钮，即可进行退出的操作。
3结语
智能辅助设计系统最关键的技术为Revit端合规性插件检查技术与建筑信息交互技术，建筑信息交互技术采用Autodesk公司的LargeModeViewer技术来实现建筑信息交互，该技术具有无需安装插件、强大的API功能等优势，建筑信息交互技术主要包括四部分，分别为数据库、项目和人员信息维护、角色信息维护以及评估管理。通过上述系统硬件与软件的设计，实现了近零能耗绿色建筑智能辅助设计系统的运行，为近零能耗绿色建筑的建设提供有力的支持。
参考文献
[1]张时聪,王珂,吕燕捷,等.近零能耗建筑评价的研究与实践[J].城市建筑,2020,17(35):61-67.
[2]吉林建筑科技学院.被动式超低能耗绿色建筑智能辅助设计系统V1.0:中国,2020SR1237236[P].2020-01-08.
[3]信海辉,张姗姗.实验室智能管理系统的设计与实现[J].电子元器件与信息技术,2021,5(03):210-211.
[4]林莉芸,董秀青.大数据环境下基于节点可靠度的网络安全监测软件设计探讨[J].智能计算机与应用,2019,9(05):290-292.
篇3
关键词：暖通空调设计；节能；节能措施
【 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
中图分类号： TU96+2 文献标识码：A文章编号：
前言
随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40％，据统计在我国也达到20-25％，而在建筑能耗里，暖通空调的能耗又占建筑能耗的30-50％，且在逐年上升。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20-50％完全可能。如果在暖通空调系统中采取节能措施，不仅可以大大缓解电力紧张情况，同时对降低不可再生能源的消耗、保护生态环境及维持可持续发展有着重要的意义。
1 经济性比较问题
经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致，应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较，这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。
一次投资是投资方最为关注的一个参数，在计算投资时应全面准确、不能漏项。暖通空调设计方案的一次投资不仅包括各种设备、管道、材料的投资，而且应包括各种相应的安装、调试费用，相关的工程管理费、水处理和配电与控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用，而这些在实际设计工作中容易被遗漏。
运行能耗和运行费用也是暖通空调设计方案技术经济性必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机的能耗外，还应计算其他辅助设备的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗，而应考虑在全年季节变化的情况下建筑物实际负荷的变化，同时应考虑设备非标准态下的效率。
笔者曾发现，同样的参数，厂家提供的计算结果大相径庭，对此设计人员应给予足够重视，对厂家提供的数据应认真分析和核对。在设计方案经济性比较时，应综合考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命，以相同的使用周期为基准，进行综合经济性的计算比较，而不能简单地根据设备报价进行比较。对于同时有供暖和空调要求的项目，应考虑冬季和夏季设备综合利用问题，进行冬夏季综合经济性比较。对于可以兼供生活热水的工程，应综合考虑生活热水供应的投资和能耗。
2 调节性问题
暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此系统应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案，其一次投资通常较高，但运行能耗较小，在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼，设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题，空调系统自动化水平的提高，可以减少管理人员的数量和劳动强度，从而使人工费减少，但会使一次投资增加，对操作人员技术要求提高。
空调系统是否采用自动控制应根据实际情况和要求，经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程，宜采用自动控制。但自动控制系统应尽可能简化，以提高系统的经济性和可靠性，对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。
3 可行性问题
能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求。包括有关环境保护的要求：并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。
4节能问题
4．1暖通空调系统在设计以及施工管理方面存在的问题
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响。然而，在实际工作中往往得不到一些设计人员的足够重视，忽视质量，使得设计施工完的系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60％。
另外，目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐，很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业，常凭经验采用惯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调整问题不能进行及时正确的处理和解决，最终导致系统出现无法挽回的不良后果。
4．2 暖通空调系统运行管理中的节能问题
除设计施工外，运行管理也起着重要的作用。在实际中认为设计施工达标完成就可以了，因此不注意对暖通空调操作人员的培训，很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识，不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节，一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。
5 解决节能问题的可采取措施
5．1在设计阶段重视节能因素
因为暖通空调系统中的中央空调系统庞大而复杂，系统设计的优劣直接影响系统的经济运行和耗能性能，因此应考虑以下3个方面的问题：
(1) 应注重从节能的角度认真进行设计方案的优选，如对冷热源系统的选择。因为暖通空调系统所消耗的能量大部分是冷热源系统中消耗掉的，选择冷热源系统不仅需要考虑它的初投资和运行费用．还应结合当地能源结构和建筑使用功能特点，对耗能指标进行分析比较。在系统形势选择和划分时应注意考虑不同朝向、周边区与内区之间的差异。系统应分开设置或分环，以便分系统或分环控制和调节。这样可以避免某些区域出现夏季过冷或冬季过热的现象，造成不必要的能量损耗。另外，在设计中应注意考虑节能效果。不能盲目地追求新技术，认为采用最新技术的设计方案就是最佳方案。实际上每种方案都有其适用条件和范围，也不能认为复杂的方案就是高水平的方案，实际上系统越复杂，通常其设备就越多，不仅投资和运行费用高，系统的可靠性和可控制性也差，节能效果也就相应越低。
(2) 必须认真进行设计计算。应根据工程具体情况对暖通空调运行季节进行全工况、全过程的分析计算，寻找出一个比较合理的设计方案，并且要认真、合理地确定系统冷、热负荷及风、水管道阻力，选择合适的冷、热源设备和水泵、风机等动力设备，确保所选择的各项设备能恰好在最佳工况状态下运行。
5.2 强化系统的运行管理水平
对暖通空调操作人员进行培训，提高管理人员的专业水平和业务技能，使其具备必须的暖通空调基本理论常识，实行空调操作人员操作证制度。这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节．达到设计要求的节能效果。
5.3 选择节能的方式
同一个对象采用不同的方式。其能耗、室内环境的舒适程度是大不相同的：在选择空调方式时，选择辐射式空调方式一般比对流方式舒适节能。
5.4 选择可再生能源
不可再生能源的大量使用造成能源的日趋枯竭，环境日益恶化，开发利用天然可再生能源成为必然。在天然可再生能源中，太阳能、风能，太阳能供热或制冷系统，地源热泵空调系统等技术已经成熟，应大力推广使用。
5.5 选择高效的隔热保温材料
对墙、窗、门等围护结构使用保温性能好的材料，对暖通空调系统的管道系统也要选择高效的保温隔热材料，防止能量在输送过程中损失过大。
5.6 选择优良的暖通空调设备系统
篇4
虚拟机动态配置是解决数据中心能耗低效的有效方法。针对动态配置过程中的虚拟机部署及优化问题展开研究，提出一种新的面向系统能耗的虚拟机部署算法以及基于主动迁移的优化策略。为了降低系统能耗，新算法采用基于服务器利用率的最佳适配降序算法求解虚拟机部署方案；同时为了适应应用负载的动态变化，新算法启动主动迁移策略对部署方案进行优化，即通过启发式算法在当前部署的基础上搜索使系统能耗更低的优化方案，并根据新部署对虚拟机执行主动迁移。考虑到迁移会导致应用服务质量降级和额外能耗，新算法通过在优化策略中设置基于服务器利用率的启动门限，对虚拟机主动迁移频率进行控制。仿真实验表明，所提算法在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率以及服务质量等多项性能指标上均有显著提高。
关键词：数据中心； 动态部署； 能耗优化； 主动迁移
0 引言
近年来，数据中心因其良好的扩展性、灵活的管理机制受到业界和学术界的广泛关注[1]。然而随着数据中心的大规模部署，物理设备运行导致的高能耗问题日益突出。美国能源部报告[2]指出，2006年数据中心的能耗占全美所有能耗的1.5%，并且对电能的需求仍以每年12%的速度增长。高能耗不仅导致电能的浪费，而且其排放的大量二氧化碳会加剧温室效应，对环境造成不良影响。文献[3]指出数据中心的高能耗主要由两方面导致：一是不断增加的硬件设施数量；二是大量服务器的低效利用。文献[4]对数据中心的5000台活跃服务器进行监测，发现服务器通常只运转在其服务能力的10%～50%；同时服务器本身的能耗范围较窄，即使完全空闲的服务器，其消耗的电能仍达到峰值时电能消耗的70%左右。图1展示了服务器能耗与其利用率之间的关系[3]，观察发现只要服务器处于活跃状态就存在基本能耗，且能耗效率与服务器利用率呈近似正比的关系。因此如何提高服务器利用率是改善能耗低效的关键问题之一。
虚拟化技术是解决能耗低效的有效途径，其基本思路是：数据中心的物理资源以虚拟机的方式提供给应用进行部署，因此允许在一台物理服务器上配置多个虚拟机，从而达到提高服务器利用率、改善能耗效率的目的[5]。然而对于负载可变的应用（例如Web应用），如果按照应用的峰值负载去部署，虚拟机有可能大部分时间都处于低负载状态，即对应的物理服务器仍然可能存在能耗低效问题。为此，研究者提出虚拟机动态配置方案[6]，即虚拟机可根据当前部署应用的实际负载进行动态迁移，集中到部分活跃服务器上，从而提高服务器的利用率和能耗效率；同时将处于空闲状态的服务器切换到低能耗（或休眠）状态，以节省电能，如图2所示。
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图2 虚拟机动态部署示意图
目前虚拟机动态配置方案的研究已经取得积极成果[7-12]。例如文献[7]将能耗管理定义为连续优化问题，提出求解该问题的LLC（Limited Lookahead Control）算法；其目标是最小化系统能耗及服务等级协议（ServiceLevel Agreement，SLA）违约开销，但是算法需要预先知道应用对资源的需求，通过仿真学习达到对算法参数的优化配置，因此LLC算法不适用于负载动态变化的应用部署。文献[8]针对能耗优化，提出基于启发式BinPacking算法的虚拟机动态部署方案；该方案在保证应用性能的前提下，最优化能耗及虚拟机迁移开销，该方案与本文的研究思路类似，但它只针对应用负载固定不变的情况，不考虑负载动态变化引起的应用性能降级。文献[9]考虑虚拟机部署请求连续到达的情况，提出BSP（Backward Speculative Placement）策略，通过虚拟机对资源需求的历史数据为即将部署的虚拟机预先分配一个备选的目标服务器；BSP主要考虑预分配服务器是否满足虚拟机的资源需求，没有考虑能耗因素。文献[10]对虚拟机迁移过程中的迁移虚拟机选择算法展开研究，通过详细分析CPU温度、资源利用率、能耗对虚拟机迁移的影响，提出面向多目标优化的迁移虚拟机选择算法；迁移虚拟机选择是动态配置的关键环节之一，与本文研究的部署算法配合使用。在已有方案中，受到广泛关注的是文献[3，11]提出的考虑能耗优化和服务性能的虚拟机动态配置方案，但是该方案仍然在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率以及因迁移引起服务性能降级等方面存在较大改进空间，详细分析参考第1章。
本文在文献[3]的虚拟机动态配置方案的基础上，针对其中的虚拟机部署算法及轻负载迁移机制展开研究，提出面向系统能耗优化的虚拟机部署（VM Placement based on System Energy Optimization， VPSEO）算法以及基于门限的主动迁移（Thresholdbased Active VM Migration， TAVM）策略。大量仿真实验表明，在不同应用负载场景下，本文算法在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率以及服务质量等多项性能指标上均有显著提高。
1 虚拟机动态配置方案
文献[3]提出的考虑能耗优化和服务性能的虚拟机动态配置方案主要包括四个关键算法：虚拟机部署、轻负载情况下的虚拟机迁移、服务器过载预测及迁移虚拟机选择。其中虚拟机部署算法——能量感知的最佳适配降序（Power Aware Best Fit Decrease，PABFD）算法的作用是为待部署的虚拟机计算其需要部署的目标服务器。PABFD主要应用在三个环节：1）虚拟机初始部署；2）当服务器处于轻负载状态，需要将其上运行的所有虚拟机迁移到其他活跃服务器（主动迁移），以优化能耗；3）当服务器检测到过载风险，需要将其上运行的部分虚拟机迁移到其他活跃服务器（被动迁移），以避免过载导致服务性能降级。PABFD算法描述如下：
PABFD的优点是考虑了每个虚拟机部署的能耗优化且算法复杂度低，但是仍然存在以下问题：1）算法会导致大量的虚拟机迁移及频繁的服务器状态切换；2）算法只考虑单个虚拟机部署的能耗最低，但是对于整个部署方案的系统能耗非最优。究其原因，是PABFD在部署时将已部署虚拟机的服务器（活跃状态）和未部署虚拟机的服务器（休眠状态）均作为活跃状态对待，能耗计算如式（1）：
其中：unalloatedPower、alloatedPower分别表示部署前和部署后服务器的能耗，如果服务器部署前未部署其他虚拟机，则unalloatedPower=服务器的基础能耗。因此在PABFD中，有可能出现式（2）所述的情况，其中estimatedPower′表示虚拟机部署到活跃服务器产生的能耗增量，estimatedPower″表示部署到休眠服务器产生的能耗增量，从而导致系统启动更多服务器，然而活跃服务器数量越多，产生的系统能耗也就越大。
estimatedPower′>estimatedPower″（2）
考虑到PABFD部署算法对于系统能耗是非最优的以及应用负载的动态变化，文献[3]提出轻负载状态下的主动迁移机制，来优化系统能耗。该机制通过周期性将系统中利用率最低的服务器上运行的所有虚拟机迁移到其他活跃服务器，从而尽量减少活跃服务器数量，降低能耗。但是将分散部署的虚拟机主动迁移到少数活跃服务器，必然导致服务器状态频繁切换以及迁移次数增加。此外，虚拟机根据应用的实际负载而非峰值负载来动态部署，也会导致服务器存在过载风险，即部署在该服务器上的应用对资源需求的总和超过了该服务器能够提供的最高容量限制，从而导致服务质量降级。因此，为了避免服务器发生过载，文献[3]提出绝对离差中位数（Median Absolute Deviation，MAD）、四分位距（InterQuartile Range，IQR）、局部回归（Local Regression，LR）等多种过载预测算法。当预测到服务器存在过载风险时，需要将该服务器上运行的部分虚拟机迁移到其他活跃服务器上（被动迁移），以使服务器的实际负载控制在安全范围内。在文献[3]中提出随机选择（Random Choice，RC）、最小迁移时间（Minimum Migration Time，MMT）、最大相关（Maximum Correlation，MC）[12]等多种迁移虚拟机选择算法来确定需要迁移的虚拟机集合。
综上分析，虚拟机部署算法及轻负载迁移机制，是导致虚拟机频繁迁移及服务器状态频繁切换的主要原因。为此，本文的研究主要集中在这两个方面。
2 虚拟机部署算法及优化策略
2.1 问题描述
因此，求解满足式（4）的矩阵XOPT，即是本文关注的系统能耗最优化的虚拟机部署方案。式（4）中的Power（）是服务器的能耗函数，与其本身的物理资源配置、部署虚拟机的负载有关。文献[3]指出，当无虚拟机部署在服务器上时，可以将服务器切换到休眠状态，Power（）=0；当有虚拟机部署在服务器上时，服务器处于活跃状态，Power（）是一个有基本能耗的线性分段函数，如图1所示。
2.2 面向系统能耗优化的虚拟机部署算法
求解XOPT是NPComplete问题，无法在多项式时间内精确求解。为此本文提出一个面向系统能耗优化的虚拟机部署算法VPSEO。该算法的核心思想是将虚拟机部署在满足资源需求且部署后能耗效率最高（即服务器利用率最高）的服务器上。伪代码描述如下：
2.3 基于门限的虚拟机主动迁移策略
由于虚拟机部署受到CPU、内存、带宽等多种资源的容量限制，因此VP_SEO（）得到的部署方案只是充分考虑能耗效率的优化解，而非系统能耗的最优解。另一方面，由于服务器运行期间应用负载动态变化，因此需要根据实际的虚拟机负载，对虚拟机部署进行动态调整。为此，本文提出一个基于门限的虚拟机主动迁移策略TAVM，以实现虚拟机部署的动态优化。其基本思想是通过启发式算法，在当前部署方案的邻域解中搜索使系统能耗更优的部署方案，根据新方案对虚拟机进行迁移，把迁移后空闲的服务器切换到休眠状态。然而虚拟机在迁移过程中，会引起应用的服务质量降级，且迁移和服务器状态切换也会产生一定的能耗。因此在设计迁移策略时，应考虑到能耗优化和虚拟机迁移频率的折中。在TAVM中，通过设置服务器最低利用率门限来控制迁移频率，即只有当服务器利用率低于门限值时才启动主动迁移策略。伪代码描述如下：
3 仿真实验及分析
3.1 仿真方案设计
本文利用CloudSim[13]仿真平台对虚拟机动态部署方案进行原型仿真，并从系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率、服务器平均过载时间、因迁移引起的服务质量降级等方面对文献[3]提出的虚拟机配置方案和本文提出的基于VPSEO和TAVM的配置方案进行性能比较。需要说明的是由于本文只关注虚拟机部署算法和轻负载迁移机制，因此服务器过载预测及迁移虚拟机选择沿用了文献[3]的基于局部回归的预测算法LR和基于最小迁移时间的选择算法MMT。为便于描述，文献[3]的方案称为PABFD，本文的算法称为VPSEO。仿真假定在一个数据中心，均采用HP ProLiant G5服务器，其能耗模型是分段线性函数。设置4种虚拟机类型，仿真时间为86400s，主要参数设置如表1所示，本文采用的评价指标如表2所示。
3.2 仿真结果分析
3.2.1 负载随机变化时的性能对比
实验1 考察负载随机变化情况下两种动态配置方案的性能，仿真结果如表3所示。仿真中设置的可用服务器数为50，启动的虚拟机数为50，每个更新周期虚拟机负载按其容量限制的[0，100]（%）随机设置，VPSEO中主动迁移机制的最低利用率门限设置为1.0。
从表3看出，与PABFD相比，VPSEO的能耗有一定程度的降低，减少18.33%；同时虚拟机迁移次数和服务器从活跃到休眠状态的切换次数分别减少45.54%和84.03%，改善非常显著；迁移导致的性能降级减少0.07%。这是因为VPSEO在虚拟机部署时考虑了系统能耗的优化，使运行期间服务器利用率较高，需要启动主动迁移的情况较少，由迁移引起的性能降级也随之减少。同时主动迁移次数减少使得服务器从活跃到休眠状态的切换次数也大幅下降，而服务器处于活跃状态的平均时间大幅提高，达到76min，而PABFD只有约17min，说明PABFD中服务器的状态切换非常频繁。两种方案的过载时间比例都较高，分别达到活跃状态时间的15.54%和18.31%，且VPSEO比PABFD高约2.77%，说明VPSEO的过载风险更高。这是因为两种方案均采用基于局部回归的服务器过载预测算法，该算法对于负载随机变化的情况准确度较差。此外，VPSEO是按照服务器利用率最大化来设计部署算法，而过高的服务器利用率，必然存在更高的过载风险。
3.2.2 特定负载场景的性能对比
实验2 考察应用处于轻负荷、中等负荷、近饱和负荷三种场景下算法的性能对比。仿真设置轻负荷场景中，虚拟机负载在其容量限制的[0，30]（%）范围中随机选择；中等负荷场景中，负载在其容量限制的（30，75]（%）范围内随机选择；近饱和场景中，负载在其容量限制的（75，100]（%）范围内随机选择。VPSEO启动主动迁移机制的最低利用率门限设置为0.5。仿真结果如表4～表6所示。
观察发现，随着系统负载的增加，两种算法启动的服务器数量均随之增加，导致耗电量均大幅提升。在三种负载场景下，VPSEO算法的性能均优于PABFD，特别是虚拟机迁移次数指标有较大幅度的减少，轻负载时减少63.55%，中等负载时减少46.94%，重负载时减少6.74%。这是因为VPSEO在计算部署方案时就考虑到充分利用服务器资源，使虚拟机部署尽可能集中，因此在其优化过程中需要启动的主动迁移次数就相对减少，从而使得因迁移导致的服务性能降级比例也随之减少。PABFD在初始部署时比较分散，它需要通过主动迁移来优化部署，因此PABFD在低负载和中等负载的情况下会导致频繁的迁移。但是当系统处于重负载状态时，虚拟机部署时就接近最佳配置，因此两种算法在运行期间需要启动的主动迁移次数均大幅减少，从而使虚拟机迁移引起的性能降级也减少。
需要注意的是，两种算法在不同负载场景下，都会不可避免地使服务器在某些时间处于过载状态，这是因为两种算法都是按照应用负载的实际需求，而不是峰值需求来部署虚拟机。但是即使在重负载情况下，服务器处于过载的时间比例仍然控制在很低的范围内。
通过实验2的仿真分析，本文提出的VPSEO算法在不同负载场景下，性能均比PABFD有一定程度的改善。
3.2.3 负载来自实际跟踪数据时的性能对比
实验3 考察大规模服务器及虚拟机部署，且虚拟机负载来自实际跟踪数据时的算法性能。实验3中的负载数据来自文献[14]对虚拟机负载的实际跟踪数据，可用服务器数量为800台，仿真结果如图3～6所示，其中VPSEO1.0表示不设置主动迁移最低门限的VPSEO方案，VPSEO0.3表示设置门限为0.3的VPSEO方案。
从图3观察可知，PABFD方案的能耗明显高于VPSEO1.0和VPSEO0.3，后两种方案的能耗无明显差别。这是因为PABFD算法在部署时只考虑单个虚拟机部署的能耗增量，使得系统需要启动更多的活跃服务器来完成部署，而活跃状态服务器的数量越多，产生的系统能耗越大；而VPSEO方案是否设置门限对能耗无明显影响。图4是虚拟机迁移次数的对比，PABFD启动的迁移次数最多，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最少。这是因为PABFD可能导致虚拟机部署比较分散，在后续的优化过程中PABFD会频繁启动虚拟机迁移，以实现将分散部署的虚拟机集中到少数活跃服务器上；而VPSEO在部署时就以服务器利用率作为优化指标，其初始部署方案是面向系统能耗优化的，因此在后续的优化过程中需要启动虚拟机迁移的情况明显减少，特别是增加启动门限值的VPSEO0.3算法，只有当服务器利用率小于0.3时，才允许启动主动迁移策略，从而有效控制了虚拟机迁移频率和服务器状态切换频率，如图5所示。图6显示两种方案中服务器处于活跃状态的平均时间，VPSEO1.0的平均活跃时间最长，VPSEO0.3次之，PABFD最短，说明PABFD的状态切换最频繁，因此每台服务器的活跃状态时间最短。
表7、8显示三种方案在服务质量方面的对比。观察发现，在6天以实际数据作为负载的仿真中，每种方案PDM和OTAS两个指标均无明显变化，这说明负载方案不同对这两个指标的影响较小。对于PDM指标，由于PABFD启动的迁移次数最多，因此它的迁移引起的性能降级比例是最大的，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最小；而服务器过载比例显示也是PABFD最差，VPSEO1.0次之，VPSEO0.3最小。与3.2.1节负载随机变化场景下的结果不同，三种方案的过载时间比例都明显大幅降低，这是因为对于实际负载的情况，三种方案中采用的过载预测算法能够较准确地预测过载风险，从而通过一定的虚拟机迁移机制，避免了服务器过载的情况发生，而且VPSEO表现出比PABFD更好的性能。
综上分析，在不同的负载背景下，VPSEO在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务性能降级、服务器状态切换频率等指标上均优于PABFD方案；虽然因为服务器高利用率导致存在一定的过载风险，但是通过服务器过载预测和设置最低利用率门限，可在很大程度上避免过载发生。
4 结语
高能耗已成为制约数据中心发展的关键因素，虚拟机动态配置方案被认为是解决数据中心能耗低效问题的有效方法。本文针对现有方案中存在的系统能耗非最优、虚拟机迁移频繁、服务器状态切换频繁等问题展开研究，通过建立系统能耗最优化的虚拟机部署模型，提出面向系统能耗优化的虚拟机部署算法以及基于门限的虚拟机主动迁移策略。算法在部署虚拟机时以最优化服务器能耗效率（服务器资源利用率）为指标，使系统整体部署方案在系统能耗方面得到优化。通过启发式搜索求解使服务器能耗效率最优的虚拟机部署方案；同时通过增加服务器利用率最低门限，控制虚拟机主动迁移频率。仿真实验表明，新算法在系统能耗、虚拟机迁移频率、服务器状态切换频率以及服务质量等多项性能指标上均有显著提高。
在将来的研究中，将更多地关注动态配置方案中的服务器过载预测算法的研究。例如，在文献[3]的方案中，只对服务器的负载进行监测，并依据历史数据预测下个周期服务器的负载情况，从而判断是否存在过载风险；但是服务器上部署的虚拟机是动态调整的，因此根据服务器的历史负载数据来预测过载风险是不准确的。如何改进预测算法，提高预测准确率是将来研究的重点。
参考文献：
[1] 叶可江， 吴朝晖， 姜晓红，等. 虚拟化云计算平台的能耗管理[J]. 计算机学报， 2012， 35（6）： 1262-1285.
[2] KURP P. Green computing [J]. Communications of the ACM， 2008， 51（10）：11-13.
[3] BELOGLAZOV A， BUYYA R. Optimal online deterministic algorithms and adaptive heuristics for energy and performance efficient dynamic consolidation of virtual machines in cloud data centers [J]. Concurrency and Computation： Practice and Experience， 2012， 24（13）： 1397-1420.
[4] BARROSO L A， HOLZLE U. The case for energyproportional computing [J]. IEEE Computer， 2007，40（12）：33-37.
[5] CLARK C， FRASER K， HAND S. Live migration of virtual machines [C]// Proceedings of the 2nd Symposium on Networked Systems Design and Implementation. Berkeley： USENIX Association， 2005： 273-286.
[6] NORMAN B， ANDRZEJ K， BEATY K. Dynamic placement of virtual machines for managing SLA violations [C]// Proceedings of the 10th IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management. Piscataway： IEEE， 2007： 119-128.
[7] KUSIC D， KEPHART J O， HANSON J E， et al. Power and performance management of virtualized computing environments via lookahead control[J]. Cluster Computing， 2009， 12（1）： 1-15.
[8] VERMA A， AHUJA P， NEOGI A. pMapper： Power and migration cost aware application placement in virtualized systems[C]// Proceedings of the 9th ACM/IFIP/USENIX International Conference on Middleware. New York： SpringerVerlag， 2008： 243-264.
[9] CALCAVECCHIA N M， BIRAN O， HADAD E. VM placement strategies for cloud scenarios[C]// Proceedings of the 5th International Conference on Cloud Computing. Piscataway： IEEE，2012： 852-859.
[10] SONG A B，FAN W，WANG W， et al. Multiobjective virtual machine selection for migrating in virtualized data centers[C]// Proceedings of Pervasive Computing and the Networked World， LNCS 7719. Berlin： Springer， 2013： 426-438.
[11] BELOGLAZOV A， ABAWAJY J， BUYYA R. Energyaware resource allocation heuristics for efficient management of data centers for cloud computing[J]. Future Generation Computer Systems， 2011， 28（5）： 755-768.
[12] VERMA A， DASGUPTA G， NAYAK T K， et al. Server workload analysis for power minimization using consolidation[C]// Proceedings of the 2009 USENIX Annual Technical Conference. Berkeley： USENIX Association， 2009： 28-28.
篇5
【关键词】暖通空调；节能；技术；施工
建筑能耗即建筑使用能耗,包括采暖、通风、热水供应、炊事、家用电器等方面的能耗。其中,以建筑采暖和空调能耗为主,占建筑总能耗的50%―70%。随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高,我国建筑能耗日益增长,因而,暖通空调专业其新产品、新技术、新材料的发展与创新在以后的建筑发展中起着至关重要的作用。
1 暖通空调系统能耗的构成及主要特点
随着我国国民经济的迅速发展,能源和环境问题日益尖锐,城市化的飞速发展和人们生活水平的提高,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在发达国家已达到40%,而用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的三份一以上,且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度,现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求,而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在:第一,系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。第二,维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求,如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。第三,暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗,有效利用能量。
2 当前暖通空调系统在节能方面面临的问题
2.1 暖通空调系统的设计及施工管理
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响,然而,在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视,加之工程设计周期普遍较短,设计收费与设计产生的经济效益不挂钩,以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因,一些设计单位只求数量,忽视质量,使得设计施工完的系统不仅投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了国家标准,甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。
另外,目前建筑施工行业中暖通空调专业人员水平参差不齐,很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业,甚至一部分人员根本未经过任何培训,对本专业理论知识似懂非懂,常凭经验,采用惯用方案或甲方指定的方案,由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决,最终导致系统出现无法挽回的不良后果,给系统的运行、管理留下隐患,在实际工作中,由此造成的经济损失也是相当严重的。
2.2 暖通空调系统的节能设计方案
近年来,随着对节能和环保要求的不断提高,新的技术方案不断涌现,每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案,由于考虑问题的角度不同,各方面的评价结果也往往不相同,甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法,设计人员往往雾里看花,无所适从,如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案,是困扰暖通空凋没计人员的重要课题。另一方面,不科学的评价方法则会起到误导的作用,造成严重损失。
2.3 暖通空调系统运行管理
除设计施工外,运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了,因此不注意对暖通空调操作人员的培训,很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识,不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作,显然系统达不到相应的节能效果。
3 解决暖通空调系统节能的有效途径与方法
3.1 精心设计暖通空调系统
使其在高效经济的状况下运行。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统,系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
3.2 改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失
对于暖通空调系统而言,通过维护结构的空调负荷占有很大比例,而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。
3.3 采用新型节能舒适健康的空调方式
影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热(如低温地板辐射采暖),此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到12～14℃,而传统方式一般在18～20℃,显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。
3.4 推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
3.5 开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用
目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。
3.6 强化系统的运行管理并提高系统控制水平
对暖通空调专业的操作人员进行培训,提高管理人员的专业水平和业务技能,使其具备必须的暖通空调基本理论常识,实行空调操作人员操作证制度,对没有达到考核要求的,应重新培训,考核合格后才能上岗,同时提高管理人员的素质,增强其责任心,这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节,达到设计要求的节能效果。
4 结束语
随着全球气候的变暖,自然环境的恶化,世界各国对建筑节能的关注程度正日益增加。人们越来越认识到,建筑使用能源所产生的二氧化碳是造成气候变暖的主要来源。暖通空调技术创新势在必行,节能建筑成为建筑发展的必要趋势。目前,我国各地电力十分紧张,但所需能量也在迅速增长。因此,在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能;空调系统方案要节约能源,充分回收能量,并尽可能利用天然能源,同时采取自控节能等措施。
参考文献：
[1]齐去鹏.采暖工程中的室温调节与节能[J].黑龙江水专学报,2005,33(1)
篇6
【关键词】能耗监管平台；系统架构；工程实施难点
引言
随着我国医疗卫生事业的发展和医疗体制改革的推动，全国卫生机构总体规模逐年提高。对就诊环境和空气品质的要求使得医院与一般公共建筑相比，具有整体能耗高且持续能耗不间断的特点。
为深入贯彻落实国务院《节能减排“十二五”规划》，全面做好节约型医院建设工作，国家卫生和计划生育委员会、国家住房和城乡建设部、财政部启动全国医院建筑能耗监管系统试点建设工作。其目的在于要细致了解医院各类能耗的用能规律，深入挖掘医疗建筑的节能潜力。
1、建设原则及目标
1.1建设原则
根据医院整体规划情况及院方对能耗计量的具体需求，建设覆盖院区的能耗监管系统。系统的建设原则可以总结为以下五点：
标准性-采用标准化的设计和标准化的产品，符合国家相关标准、规范要求，这也是是能耗平台建设的前提。
安全可靠性-系统结构及配置成熟，具备长时间稳定运行的能力。数据定期实施备份，平台应用软件应具备访问权限控制功能。对于改造项目，还应考虑实施的安全性，减少对医院正常运营的影响。
实用易用性-根据各医院的特点，实现有针对性的统计分析和管理功能，满足医院建筑各类能耗管理需求。操作界面简单、易用。
开放性和扩展性-应具备良好的开放性和扩展性，能与相关系统进行功能对接、通讯或数据交换，并能不断完善扩充系统功能。
经济性-结合医院管理需求，制定合理的能耗监管系统实施方案。特别是改造项目，应充分利用现有资源和数据。
1.2建设目标
（1）完成医院能耗计量设备的选型、采购、安装、调试等工程建设，满足各分项计量的需求。
（2）搭建能耗监管系统的传输网络。对于新建项目，设计阶段可考虑将该系统单独组网或将其纳入综合布线系统。对于改建项目，可充分利用院内现有网络，降低对医院正常运行的影响。
（3）完成建筑能耗监管中心的建设。确定监管中心的位置、规模和形式的要求并完成平台软件调试运行等工作。
（4）完成能耗监管系统各类功能的定制化软件开发。按照各医院的管理需求，应实现能耗监测、能耗分析、能耗预警、能源报表等基本功能。
1.系统架构
医院建筑能耗监管系统软件系统采用B/S或B/S与C/S相结合的主体构架，通过能耗监管系统局域网，实现数据的上传、命令下发等工作。各类系统采用开放接口，与能耗监管系统平台进行部分数据共享，组成监管系统的数据源。
系统平台网络采用三层结构，分为数据采集层、网络传输层和数据分析管理层。
数据采集层
将建筑内远传电表、水表、冷热量表等计量装置通过数据网关进行数据采集。数据网关与计量装置之间应采用符合通信协议标准的物理连接。数据网关应支持周期方式数据采集、固定时刻和当前时刻数据采集，应提供轮询和主动上报两种方式的可选功能。
建筑内已有的其它系统采用标准数据网络接口（如：OPC协议和Modbus协议等）将相关能耗数据上传至能耗监管系统平台服务器。
网络传输层
将数据网关、各系统上传的能耗信息数据包经过医院建筑能耗监管系统局域网上传至能耗监管系统平台服务器。能耗信息数据包中应包含对应的建筑编码和网关编码，使用XML格式，以文本形式远传。医院建筑能耗监管系统局域网应采用TCP/IP协议，保证采集到的数据信息有效传送、不丢失。
数据分析管理层
在医院能耗监管中心设置一套医院能耗监管系统平台，能耗监管平台由平台系统软件、服务器、工作站、打印机和防火墙等组成，支持以太网络通讯，具有大容量存储空间。通过能耗监管平台进行能耗数据的汇总、统计、对比、分析和直观展现功能，通过多角度直观的图表展示给各级领导和管理人员。通过服务器接口，拥有不同权限的用户可以从WEB浏览客户端查看到不同级别的数据信息。
2.系统设计
各医院项目应根据其能耗管理现状，建设有针对性的能耗监管系统。系统的设计应以简单、实用且便于实施为原则，可清晰描述医院综合能耗以及各分类、分项能耗。前面提到能耗平台的三层网络架构，笔者了解到，目前国内一些厂家也提出了四层网络架构的概念。即在数据分析管理层与网络传输层之间加入数据前置处理层。其目的在于提高数据采集的效率，以及为能耗系统与其他系统（如BAS系统）的对接提供方便的接口协议。应该说，此种架构还是很有前瞻性的。其考虑到了未来节能改造的实施性。但是，从一般医院的能耗监测点数有限且对于多系统之间数据共享的可实施性角度出发，是否有设置该层的必要仍需要具体问题具体分析，不可以以偏概全。这也有违经济性的原则。
对于新建项目，首先应充分了解医院整体规划情况及院方对能耗计量的具体需求。在初步设计阶段，各专业应结合设计任务书及各系统的架构，对符合能耗计量要求的点数进行统计。在系统说明中应明确系统应具备良好的开放性和扩展性。除此之外，预留向上一级管理部门提供数据上传接口以及考虑与未来建设的新院区实现数据传输的可能性。
对于改造项目除了了解院方对能耗计量的具体需求以外，一个重要的工作就是对院区内的各计量点进行现场勘察。对于此类改造项目，笔者发现存在诸如归档图纸不全、建筑年代久远导致线路改造与图纸不符等实际问题。这就需要设计人员投入相当大的精力到医院现场对系统经行梳理。针对每个计量点的位置，提出合理且经济的计量方案措施。
对于监管平台软件的设计，《导则》中的已有详尽的要求。这里还需要指出一点，院方在平台建设初期可能无法提出更多详细的要求，只有在平台建设完毕后，使用过程中才会不断发现问题，提出实质性的需求。因此，能耗监管系统软件的设计不是一次性的，而是需要在投入运行后不断完善。
3.现有医院改造实施中的难点
现有医院改造比新建项目要复杂许多。改造中存在大量无法解决的难点。如管路以及末端等部位无法安装计量器具，部分用能设备老化。而且由于医疗服务的特殊性，无法做到彻底停水、停电、停气，对工程实施确有一定难度。
从项目实施的整体方面考虑，应合理规划作业时间，尽量降低对医院正常工作的影响。以现场勘查为依据，制定详尽的施工方案。施工方案中，对涉及停电、停水的改造部分提请院方及各相关科室审核，并提出可行的应急预案。
从工程管理角度出发，应把握好设备材料进场验收、施工方案的审核、施工人员的资质及能力水平等重要环节，提高施工的效率，杜绝返修、返工等质量事故的发生。
具体到各专业的改造，难、重点各异。
（1）电气改造方面：对于无法停电的科室，可采用开口式互感器，在正常供电情况下完成电表的安装。开口式互感器的精度应满足《导则》中“配用电流互感器的精确度等级应不低于0.5级”的要求。针对电气施工工程中的风险制定合理的应急预案。
（2）水暖改造方面：水表安装过程中需要进行管道的改造，不可避免的需要停水作业。对此需制定详细的施工方案，提高此部分的施工效率和质量。在部分对于供水要求较高的位置，可使用外夹式流量计等非断管式流量计，在保证正常供水的情况下完成设备安装。根据《导则》要求，水表精确度不低于B级。同时应参考JJG 162-2009冷水水表检定规程中5.2条关于水表准确度等级和最大允许误差的要求。
结束语
通过医院能耗监测平台的建设，实现对各院各分项能耗的在线监测和动态分析，深入细致挖掘医院用能规律，为节能诊断和改造提供量化的数据支撑和科学依据，实现医院的节能减排和可持续发展的目标。
参考文献
篇7
区域节能市场交易模式的构建
区域节能市场交易模式构建的整体思路所建的区域节能市场与现有省内节能市场的不同之一在于其交易主体中含省级电网售电单位。由于省级电网售电单位其网内各机组在不同时段参与跨省售电时可能存在多种组合，其能耗水平具有一定的不确定性。由此，区域节能市场交易模式的建立将面临如下问题：1区域市场交易机构如何设计区域节能市场的交易流程，以满足省级电网跨省交易的能耗评估和节能需要。2在区域节能市场的交易中，各省级电网售电单位如何申报其能耗水平，以实现其省内省外能耗的分割。3区域市场交易机构如何确定跨省交易边际能耗水平限制值，以提高区域市场整体的经济与节能效益。4如何评估区域节能市场中省级电网跨省交易的能耗与节能效益。为此，本文重点对包含上述4个问题的区域节能市场交易模式展开研究。区域节能市场跨省交易的基本流程设计与省内节能市场将售电单位的能耗作为公开数据不同，本文将区域节能市场中各跨省售电省级电网申报的能耗水平在交易前作为保密数据可直接参与跨省交易的机组其能耗水平仍可作为公开数据)，采取交易后再公开其能耗水平的思路。通过市场竞争实现能耗水平的优化，同时降低能耗水平的全部公开引起各售电单位投机性报价的可能性。为此，重点以跨省售电省级电网为例，对区域节能市场跨省交易基本流程设计如下：1首先，各省级电网根据自身网内剩余的可竞价交易发电能力某些高能耗机组具有剩余发电能力，但无竞价交易资格)、预测的区域市场负荷需求以及跨省交易能耗水平准入条件，各自独立组织本省具有富裕发电能力的机组参与跨省售电；然后，统一以模式作为区域市场的一个售电单位申报跨省交易的电价、电量以及能耗水平信息。2区域市场交易机构得到各售电单位申报的上述交易信息后，确定最低的能耗水平约束值作为区域市场跨省交易能耗水平准入条件，以确定具有跨省交易资格的售电单位。3区域市场交易机构在已确定的具有跨省售电资格的售电单位中，结合各购电单位的申报电价、电量信息，按照区域市场交易规则以及安全校核[11]，确定交易成功的购售电方。4交易成功的购售电双方签订电能交易合同，评估计算出各交易合同中的能耗或节能效益，将售电方的能耗或节能效益折算到购电方。省级电网跨省售电能耗水平申报值的确定方法为实现省级电网跨省售电时省内省外能耗的合理分割和确定省级电网跨省售电的能耗水平，本文提出了各省级电网跨省售电时能耗考核“省内较省外优先满足”的思路。从区域市场的角度，各省级电网均是在满足自身负荷平衡之后，如果各统调机组还有富裕发电能力还需满足一定的跨省交易能耗水平准入条件)，才能采取省级电网模式跨省售电[10]具有直接参与跨省交易资格的统调机组除外)。可见，电能交易计划具有省内较省外“优先满足”的特点。从节能降耗的角度，各省级电网均优先安排水电等绿色能源发电，再按能耗水平由高到低排序确定火电等机组发电，以最大化提高本省的能耗水平与节能效益[4-5]。综上分析，考虑节能降耗与区域市场的结合，本文提出能耗考核省内较省外“优先满足”的思路：各省级电网跨省售电时，根据节能调度排序的思路对自身所有具有竞价交易资格部分高能耗机组只具有计划分配电量资格，而不具有竞价交易资格)的发电机组按能耗水平排序[5]，排在满足本省负荷需求之前的竞价机组就为各省省内交易计划的发电机组也就对应该省省内交易能耗水平考核对象)；而排在本网负荷需求以外的竞价机组就为该省级电网跨省售电电能来源，该部分机组对应跨省交易电量的平均能耗水平就为该省级电网参与跨省交易的能耗申报水平。由此，为提高跨省交易的能耗水平竞争优势，跨省售电省级电网会在预测区域市场能耗水平约束值基础上，在省内理性设定能耗水平，以限制部分具有竞价资格的高能耗机组参与跨省售电，从而实现跨省交易能耗水平的整体提高。跨省交易边际能耗水平约束值的确定方法为提高区域节能市场跨省交易经济效益和节能效益的综合效益，本文在对区域市场跨省交易边际能耗水平约束值的确定时，提出了采取跨省交易各售电单位申报的总容量充足率指标[13]bidsufficiency，BS)达到125%时的边际能耗水平，在此基础上再将能耗惩罚的模式应用到所建的区域节能市场模式。现有文献在对市场交易中的能耗水平约束值进行选取时，多采用在无约束的能耗总量一定时期)或能耗率的基础上降低一个百分点[3]、政府下达的能耗水平[3-5,8]作为选取标准。这些能耗水平约束值的选取获得了较好的节能效益，但没有兼顾市场竞争的需要。根据美国加州电力市场多年运行经验，当市场中各售电单位申报的BS大于125%时，可认为市场竞争比较充分，售电单位的市场投机行为概率较小[13]。为此，本文对申报参与区域节能市场交易的所有售电单位按照能耗水平由高到低排序，并依次统计总申报容量。为确保区域市场的安全运行，区域市场规定跨省交易电量与电力具有确定的函数关系[10]，当售电单位申报的是电量信息时可转化为相应时段的容量信息。当申报总容量累计达到跨省交易需求容量的125%时，其对应的售电单位就可确定为跨省交易边际售电单位。该单位对应的能耗水平就为跨省交易边际能耗水平约束值，低于该能耗水平的售电申报单位，则不具有售电资格。所提的区域节能市场能耗水平约束取BS为125%时边际售电单位能耗水平具有一定经济上的合理性，但同时也可能给低价高能耗售电单位也满足BS为125%时能耗水平要求)创造较大的竞价空间，有可能造成区域市场节能效益不明显。为此，本文将能耗惩罚节能模式[8]应用到所提的区域节能市场中。具体如下：在市场结算时，由区域市场交易机构向各售电单位全电量加收其超标能耗的外部成本，使跨省交易售电单位在参与市场交易时其报价中包含交易电量超标能耗的外部成本。由此，在满足区域节能市场能耗水平约束值基础之上，在售电侧形成有利于节能减排的竞争格局。该模式中超标能耗外部成本惩罚折价利用国际市场影子价格法[8]可表示如下：6ex,n,coalex,j10)kkcC1)式中：ex,n,kc表示跨省售电单位k超标能耗惩罚折价；表示当前时期人民币与美元汇率；coalC表示当前时期国际市场煤价；j表示区域市场社会基准供电煤耗率；ex,k表示跨省售电单位k申报能耗率省级电网跨省售电时该能耗水平值的确定见1.3节)。跨省交易节能效益评估指标的构建鉴于现有的省内节能市场一般忽略交易网损[3-8]，而跨省交易中网损较大[9]。由此，以电量结算在售电关口构建购电单位在跨省交易时的节能效益评估指标如下：oex,in,bex,ex,1[1)]NkkkkJW2)式中：Wex,k、ex,k分别表示跨省售电单位k交易电量以及其对应网损率；No表示跨省售电单位个数；in,b表示若跨省交易电量由购电单位在省内购电完成时的平均能耗水平；in,b可取购电单位省内可用容量边际能耗水平，当省内可用容量不充裕时可取区域市场边际能耗水平。
考虑跨省交易能耗评估的随机规划购电模型
建模思路在构建的区域节能市场模式下，由于跨省交易的能耗由购电单位承担，参与跨省购电的省级电网在该市场模式下如何实现经济和节能效益的最大化就成为关注的焦点。由此，重点以省级电网月度典型负荷状态峰、平、谷)参与区域节能市场购电时的单购电方情形建模。在构建的区域节能市场模式下，由于其交易管理机构对各售电单位收取了超标能耗惩罚折价此时网内机组也需考虑超标能耗惩罚折价)，各售电单位申报电价中自然包含了能耗水平的差异信息，且其超标能耗已折算到了内部成本的同一度量平台。由此，省级电网在参与区域市场交易的购电模型可理解为是经典的购电费用最小组合优化问题在区域节能市场中的延伸[14-15]。而模型还需重点考虑跨省交易电力电量函数关系约束以及跨省售电单位边际能耗水平约束。另外，现有节能市场模式下其购电模型均属确定性的节能模型[3-8]。而实际节能市场环境中市场电价、水电或风电)生产、负荷需求均具有一定随机性。对市场电价随机性带来的风险价值，鉴于半绝对离差semi-absolutedeviation)半方差风险向下的概念能够体现风险的本质[15]，可选用半绝对离差来度量购电组合的风险价值。对水电生产与负荷需求的随机性，如果要保证所有随机状态对应的交易方案都满足购电单位的负荷供需平衡,购电方案会过于保守，可采用含随机变量的机会约束来描述负荷供需函数关系。由此，模型可在含机会约束的随机规划理论框架下建模。不失一般性，为突出重点模型还作如下简化：1市场电价、负荷需求均服从正态分布，水电生产服从均匀分布[9,14]；2忽略网络安全问题与跨省交易输电费用；3年度购电计划在该月的分解计划已经完成，模型中不再单独表示。模型的建立1目标函数。在构建的区域节能市场环境下，省级电网的目标函数可为月购电费用尽可能小以及其面临的风险价值的期望尽可能小。具体如下：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分别表示省内水电机组k交易电量的期望值、随机值以及电价省内水电“以水定电”，且不参与市场竞价)；Wt,k、t,k,mc、t,kc分别表示省内火电机组k交易电量、电价随机值及其期望值；Wex,k、ex,k,mc、cex,k分别表示跨省售电单位k交易电量、电价随机值及其期望值；Nh、Nt分别表示电网内水电、火电机组的台数。上述变量中t,k,mc、t,kc、ex,k,mc、ex,,kc、h,kc、h,k,mW均为已知量，t,kW、ex,kW为待求的优化变量。2约束条件。跨省售电单位边际能耗水平准入条件约束为ex,in,maxoex,=12,,1kkkN,5)式中in,max表示购电单位预测的跨省售电单位边际能耗水平约束值。网内交易竞价机组也须满足该能耗水平约束。该式以电量结算在售电关口，其网损由购电方承担的情形确定。跨省售电单位电力电量函数关系约束为ex,ex,o,12,,kkWPTDk,N6)式中：Pex,k表示售电单位售电功率；T表示一天中各典型负荷状态对应小时数；D表示购电月实际天数。该约束是跨省交易区别于省内交易的约束。省内市场电力与电量是弱耦合关系，即无确定函数关系[11]。另，若跨省售电单位的调度权在购电电网，则该售电单位可视为省内售电单位不受该约束限制。购电单位负荷电量供需机会约束为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分别表示购电单位负荷电量的最大、最小值；1、2分别表示各机会约束对应的置信水平。其他约束包括：各跨省售电单位可购电力或电量约束、网内火电各机组可交易电力或电量上下限约束、功率平衡约束等。限于篇幅在此省略。模型的求解方法针对所建的含机会约束的随机规划模型，因很难将机会约束式7)8)转化为确定的等价类，故可采用内嵌蒙特卡洛随机模拟技术的遗传算法求解[16]。为满足实际交易中购电单位对风险偏好的要求，可先将各目标函数处理成同一数量级后，再根据购电单位对风险价值的偏好程度采用线性加权和法将其转化为单目标[17]。
算例分析及讨论
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关键词：暖通空调;设计方案;技术经济比较
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
中图分类号：TB494文献标识码：A
序 言
设计方案对暖通空调工程设计的成败优劣关系重大。近年来，随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，暖通空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有几种、十几种甚至几十种不同的设计方案可以选择，设计人员不得不进行大量的方案比较和优选的工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。暖通空调设计方案的评价因素很多，一些因素很难定量表述，许多因素又不具可比性，每种设计方案往往都有各自的优缺点，面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方的看法往往各不相同，甚至大相径庭。目前在设计方案比较中存在的一些混乱状况使设计人员无所适从。如何对暖通空调设计方案进行科学的比较和优选，是暖通空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。笔者根据从事设计、审图和方案评审工作的一些体会，对暖通空调设计方案比较中应注意的一些问题进行粗浅的分析。
1 可行性和可靠性问题
能够满足使用要求，这是方案可行性应考虑的主要问题。设计方案应符合国家和当地政府有关法规和规范的要求，包括有关环境保护的要求；设计方案应能满足有关方面的要求（如供电、供气、供水、供热等），并应特别顾及这些条件的长期、变化情况。例如采用水源热泵设计方案时应考虑当地地质情况、地下水资源的现状和变化趋势、冬季热负荷和夏季冷负荷不平衡所产生的热（冷）蓄积效应等问题。对于温湿度等参数要求较高或比较特殊的工艺性暖通空调设计项目，应对设计方案进行全年工况分析，以确保其在全年各种室外气象条件下的适应性。对于一些无法采用标准设备的特殊情况，对非标准设备应提出详细的参数要求，并且所提出的参数要求应合理可行。能否有足够的机房面积也是评判设计方案可行性必须考虑的问题，尤其是对于一些改造工程和建筑面积比较紧张的情况。对于一些要求全年保证室内空气参数的重要工程以及空调系统故障停机将产生严重损失的场所，如航天发射场，应考虑系统中设备的工作可靠性和备份问题，进行系统工作可靠性分析。在这种情况下，室外气象参数和安全系数的确定也应特殊考虑。
2 经济性比较问题
经济性比较是目前暖通空调方案比较中考虑最多的一个问题。在经济性比较时首先应注意比较基准必须一致。应采用相同的设计要求、使用情况、设备档次、能源价格、舒适状况、美观情况等基准条件进行比较，这样才能保证方案比较结果的科学性和合理性。如果对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行经济性比较，显然是不合理的；如果不考虑舒适性的区别，对有新风供应和没有新风供应的方案进行经济性比较，显然不可能做出正确的选择；如果不考虑美观性和舒适性进行经济性比较，对集中式空调方案显然是不公平的。
运行能耗和运行费用是暖通空调设计方案技术经济性比较必须考虑的重要参数。运行能耗除了应计算暖通空调主机（锅炉和制冷机等）的能耗外，还应计算其他辅助设备（如风机和水泵等）的能耗。不能简单按照设备铭牌功率和运行时间的乘积来计算能耗而应考虑在全年季节变化的情况下，建筑物实际负荷的变化，同时应考虑设备非标准状态下的效率。办公楼、教学楼、写字楼和游泳馆等建筑物的暖通空调设备通常间歇运行，其运行时间应为扣除停机时间后的实际运行时间。在计算过程中应注意不同地区、不同时期、不同时段各种能源的价格可能不同。由于影响因素和不确定因素较多，如何准确地计算建筑物暖通空调设备全年的实际能耗和运行费用，目前仍然是一个没有完全解决的技术难题。运行费用除了能耗费用如电费、燃油费、燃煤费、燃气费外，还应包括消耗的水费、人工费等。
在设计方案经济性比较时应综合考虑投资、运行费用以及设备的使用寿命，以相同的使用周期为基准，进行综合经济性的计算比较，而不能简单地根据设备报价进行比较。对于同时有供暖和空调要求的项目，应考虑冬季和夏季设备综合利用问题，进行冬夏季综合经济性比较。对于可以兼供生活热水的工程，应综合考虑生活热水供应的投资和能耗。
3、调节性和可操作性问题
暖通空调系统的容量通常是按接近全年最不利的气象条件确定的，因此系统应有较好的调节性能，以适应全年负荷的变化。调节性能好的系统方案，如采用VAV空调系统和VRV变频空调系统的方案，其一次投资通常较高，但运行能耗较小，在经济性计算和比较时应综合考虑这些因素。对于部分时间使用的办公建筑、写字楼和教学楼，设计方案应能适应其夜间不工作时的调节要求。
设计方案的管理操作方便性是用户十分关心的问题。空调系统自动化水平的提高，可以减少管理人员的数量和劳动强度，从而使人工费减少，但使一次投资增加，对操作人员素质的要求提高。空调系统是否采用自动控制，应根据实际情况和要求，经技术经济性比较来确定。对于大型空调系统和需要经常调节控制的设备较多的工程，宜采用自动控制，以减少操作管理的工作量。但自动控制系统应尽可能简化，以提高系统的经济性和可靠性。对于只有季节转换时才操作的阀门不宜采用自动控制。对于一些各部分不同时使用的建筑物或各部分出租给不同使用单位的商业建筑，系统设置应考虑分别管理控制和运行费用分别统计交纳的要求。
篇9
关键词：建筑工程；暖通设计；方案比较
中图分类号： TU198 文献标识码： A
引言
根据科学的统计，我国的部分建筑能耗非常大，在建筑总能耗中所占的比例也在持续增加，尤其是较之与西方国家，差距更加显著，面对这种情况，我们必须采取相应的措施进行控制，从而满足现阶段房地产行业和建筑行业的可持续发展。
一、设计方案的可行性及可靠性比较
在经济迅速发展的当下，资源利用的方案成了目前的重要目标，为了能够满足当前用户的需求，我们需对各种因素综合进行考虑，做好这方面的工作。并且要依据国家有关政策选择设计方案，尤其是还要满足环境保护的基本要求及其它因素的各种变化。在有些地下水丰富的地段，主要是采取水源热泵的方案，这是依据当地实际情况决定的，地质和地下水资源的发展水平和当地的气候特征直接决定了当地冬季的使用负荷量，在一定程度上，如果产生不平衡效应，需要予以科学的判断和选择。暖通的设计方案是比较特殊的，这种方案需要对很多因素进行考虑，依据全年气温情况科学的对其进行分析和考虑，气候的条件和现象也是很重要的，建设情况如果较为特殊，没有具体的标准，所以在设计参数的时候，要确保其可行、真实。
二、设计方案的经济性比较
当前，暖通设计方案中经济性比较是最多考虑的一方面。经济性比较方面首先应有一致的比较基准。应采用相同的设计要求、使用情况、购买价格、舒适情况、美观状态等比较基准条件，这样才可以确保比较的结果的科学性、合理性。要是用经济性对采用名牌设备和采用低档设备的方案进行比较，这肯定不合理；要是对舒适性的区别不考虑，比较有新风供应和没有新风供应的方案经济性，做出的选择也不可能正确。
投资方最关注的一个参数就是一次投资，在对投资进行计算时应全面准确、严禁漏项。暖通设计方案的一次投资不但包含各种设备、管道、材料的投资，还包含各种与之有关的安装费、调试费、工程管理费，有关的水处理和配电和控制投资，机房土建投资与相应室外管线的费用，而在具体的设计过程中往往会将这些遗漏。因为同一个设备有着很多的生产厂家，其价格也存在很大差异，所以在比较不同方案的经济性的时候，对各种设备采取的价格应该是平均的。上述都为直接费用，在某些情形下，也应综合考虑间接费用。建设过程中如果有贷款，在比较经济性的时候还应对贷款利率和海带期限等一些动态因素进行考虑。
暖通设计方案技术经济性比较中必须考虑的参数就是运行能耗和运行费用。运行能耗不仅要对暖通空调主机的能耗进行计算，还要对其他辅助设备的能耗进行计算。禁止简单根据设备铭牌功率、运行时间的乘积来对能耗进行计算，而应对其在全年季节的变化、建筑物实际负荷的变化的基础之上进行计算，并且对于设备非标准状态下的效率也要考虑在内。办公楼、教学楼、写字楼、游泳馆等建筑物的暖通设备一般都是间歇运行的，运行时间应将停机时间后的时间扣除。在计算的时候不同地区、不同时期、不同时段的各种能源的价格都要注意。因为有很多的影响因素，所以怎样才能准确地对建筑物暖通设备全年实际能耗和运行费用进行计算，依旧是有待解决的一大难题。运行费除去能耗费用，如电费、燃油费、燃煤费，还应包含水费、人工费等。
在比较经济性的时候，千万不可为了省事而粗略进行，可对相关厂家给出的比较数据和结果加以采用。笔者曾发现，3个不同设备电供暖的运行费用，如电锅炉、水源热泵和户式燃气供暖炉，厂家提供的计算结果大相径庭。通过详细的核对其计算过程，发现不同设备生产厂家因为在问题考虑上的出发点和角度不同，计算的时候会有一些对自己有利，而对他人有失误或假设的现象。所以设计人员必须高度重视，认真分析和核对厂家提供的数据。
在比较设计方案的经济性的时候应对投资、运行费用及其设备的使用寿命综合进行考虑，以同样的使用周期为基准，综合性的对其经济性进行计算比较，万不可简单地依据设备报价比较。对于同时有供暖和空调要求的项目，应对冬季与夏季设备的综合利用问题加以考虑，对冬夏季的经济性综合进行比较。对于能够兼供生活热水的工程，应对生活热水供应的投资和能耗全部考虑到。
三、设计方案的可操作性的比较
建筑设计人员对暖通空调的设计是根据本地气候条件设计的，空调系统必须能够调节好温度以适应本地气候变化。对于一些写字楼和宾馆等机构，其空调供应时间较长，这个时候设计师更要考虑到空调系统的可操作性和可调节性。建筑设备的暖通空调系统的管理操作性也是设计人员应该考虑的问题，空调的发明使用节约了大量的人力资源但是作为日常使用也应该做到方便管理。但是现实生活中暖通设备不但增加了一次性消费而且管理操作的技术难度也在加强。要想改善这种情况，需要制定科学的设计方案，减少操作人员的技术难度，使操作变得简易，现在一般采用自动控制来代替人工操作，这样使管理操作问题减少很多，智能化的操作系统节约了很劳动力同时又使人们的生活更加舒适。
四、设计方案的安全性比较
暖通空调系统的安全性是设计师首先要考虑的问题，建筑安全也包括暖通系统的安全，防爆、防火、人员、重要设备、系统设备运行等几方面的安全。对于一些特殊场所的暖通系统设计，安全性是最先提出的，比如弹药厂房和库房、煤矿等通风空调系统，设计师应采取相应的防爆技术方案。建筑安全第一，防火安全应按照有关防火设计规范来考虑。设备安全运行主要是制冷系统的安全保护、寒冷地区空调系统冬季防冻、电加热与风机联锁保护等方面。
五、设计方案的环保性比较
伴随人们生活水平的不断提升，环境保护问题已备受人们的关注。在过去几年里，已逐渐禁止使用燃煤锅炉，新兴技术也慢慢取代了溴化锂冷水机组，因为水源热泵系统其对地下水位的影响在一些城市的使用也被限制。在这些区域内，环境影响成了与设计方案可行性直接相关的重要因素。在选择设计方案的时候对于环境保护要特别注意，其要求也要不断提升，以防建筑物建成后不久就得再次改造。在空调设备选型的时候，对于各种氟利昂制冷剂替代的进程要求要特别注意，不可以选用以己经或即将被禁用的暖通产品。所以设计人员不仅仅要详细的了解建筑所能利用到的能源，对于各种新型环保技术同样也得掌握。不仅仅要对要前期投入时的环保型进行考虑，还要对该技术在长期使用后对环境是影响或者污染进行考虑。
六、避免设计方案发生误区
暖通设计受外界影响因素较多，而且自身的专业技术性非常强，进行方案比选时，难度非常大。避免设计方案选择时的误区，不能认为最新技术的设计方案就是最佳的设计方案，盲目攀高、攀新，以此作为卖点进行炒作。另外认为投资最低的方案就是最佳方案，这是目前较为普遍的一种过分重视经济性的比较方法。但是一次投资低可能造成日后的运营成本高的后果，需要经常更换设备，并不是最佳选择。也不能不加分析地采用建设方的意见，外行人员不可能对设计方案进行全面技术经济性分析比较。
结语
暖通是建筑节能的重要支柱，因此设计的时候必须遵循节省成本、技术先进、科学管理、节约能源的设原则，依据建筑的供热方式、用途、及所在地的气候特征等因素，对暖通设计的形式加以确定。通过暖通设计的优化，加强对现行设计规范、规定、标准的学习和改进，使暖通设计能够更加合理。
参考文献：
[1]张爱萍.建筑工程暖通设计方案比较的思考[J].山西建筑，2012，36:151-153.
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首先,供电可靠性面临巨大挑战。在数据中心基础架构建设过程中,由于设计者不关注服务器等核心设备,不关注这些设备的冗余方式,从而导致供电系统与服务器的电源冗余不匹配,从而严重影响了供电的可靠性;同时,配电系统的“边缘地位”也严重影响了系统的可用性。
其次,高热密度发热问题严峻。数据中心复杂度的提升、刀片服务器和虚拟化应用的普及,导致了单个机架或机架局部单位面积发热量的急剧上升,机房的高热密度问题因此越来越普遍和突出,面对这种高热密度问题,传统的制冷方式显得“心有余而力不足”。
第三,管理难度增加。机房是一个庞大而复杂的系统,就基础设施层面而言,其动力和环境调节系统涵盖了更加多样化的设备,这些设备组成一个有机的整体,牵一发而动全身,机房可靠性的发挥有赖于整个系统的协调一致,因此,对机房系统的管理越来越重要,而难度也越来越大。
最后,能源消耗严重。数据中心建设的加速,导致的最直接后果就是能源消耗量的急剧攀升。有关调查显示,在过去5年当中,数据中心能耗增加了一倍,大中型企业数据中心的能耗已经占到IT 总开销的40%左右。能耗的增加使数据中心建设成本增长,影响着企业业务的开展。
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