對建筑暖通空調設備管理維護的探究

徐文斌

【摘 要】研究表明，由于暖通空調系統的故障具有傳遞性，一個部件出現故障會影響其它部件的正常工作，會引起多個參數的變化，所以有時就很難判斷到底故障的位置在哪里，也很難分清哪些是原因性數據，哪些是結果性數據，使故障診斷變得復雜。暖通空調的設備管理與運行對保證建筑的正常使用異常重要。

【關鍵詞】暖通空調；故障檢測；管理維護

一、引言

建筑與房地產行業的迅猛發展，使得建筑內設備數量、復雜性都顯著增加，日常配件消耗、維修費用也明顯上升。由于現代建筑的復雜性和多樣性，也使中央空調系統的故障診斷和處理更加困難。因此，只有采用先進的設備管理技術，才能確保設備的正常運行，避免重大事故的發生。

二、暖通空調系統常見故障分析

（一）暖通空調系統的特征

暖通空調系統的子系統主要有：供暖系統、通風系統和空調系統。其中：（1）供暖系統主要包括熱水采暖和蒸汽采暖。在建筑中熱水采暖更為普及。熱水采暖利用熱水與二次熱交換器循環換熱來保持室內的溫度。該系統的基本組成包括：鍋爐、循環泵、二次熱交換器、管道系統和室內末端。（2）通風是指在室內空間中送人新鮮空氣，排除廢舊空氣的過程。通風的主要目的是為了保證室內空氣品質，適當的通風也可以降低室內空間的氣溫。通風包含自然通風和機械（強制）通風兩種形式。（3）空調系統是一種由多種部件組成，在人為控制下來調節建筑內部的空氣，以達到需要條件的設備組合。其基本功能是將送入建筑的空氣處理到一定狀態，用以消除室內的余熱和余濕，使得溫度和濕度保持在人體可接受的范圍內。

一個完整獨立的空調系統基本可分為三大部分，分別是：冷熱源及空氣處理設備、空氣和冷熱水輸配系統、室內末端裝置。

通常，暖通空調系統，是由管道連接各種空調設備而組成的一個相互關聯、相互影響的系統，如果系統中有一個部件出現故障，則會影響其它部件的工作，進而影響整個系統的特性。例如：在蒸汽壓縮式制冷循環中，如果冷凍水泵出現故障，則單位時間通過蒸發器的水量減小，蒸發溫度及蒸發壓力降低，壓縮機的壓縮比升高，功耗增加，系統的COP值下降，嚴重時會損壞壓縮機。這說明故障具有關聯與傳遞的特征。

（二）暖通空調系統的故障特點

雖然暖通空調系統非常復雜，但也是由不同層次的子系統組成的。比如：冷卻水系統、冷凍水系統、制冷劑系統、自動控制系統等。所以，發生的故障總是隸屬于某一層次，在這一層次中，總有一個或幾個特征參數的變化與之相對應。例如：在采用風冷冷凝器的蒸汽壓縮式制冷循環中，如果冷凝器中的風機出現故障，它就隸屬于冷凝系統，則會引起通過冷凝器盤管的風量及冷凝器的出風溫度發生變化，風量和出風溫度即是這一故障的特征參數（又稱為原因參數）。利用故障的這一特性，我們可以提出診斷模型，并對原因參數和結果參數進行分類，從而實現對故障的正確診斷。這說明故障具有層次性與參數對應性的特征。

空調系統可能出現的故障很多，也很復雜，根據不同的特征，可將它們進行分類歸納。根據故障顯現的程度，可分為顯性故障和隱性故障。如：風機停轉、導線脫落這種易察覺的故障屬于顯性故障；換熱器結垢、制冷劑滲漏等不易察覺的故障屬于隱性故障。根據故障對系統造成影響的程度，可分為軟故障和硬故障。如：風機停機、電機燒毀等使設備完全失效的故障為硬故障；閥門關閉不嚴、儀表漂移設備性能下降等故障為軟故障。根據故障發生的時間長短，可分為突發性故障和漸進性故障。另外，根據故障發生的部位，可分為機械性故障、空氣處理過程或設備及空氣分布部分的故障、配電和自動控制部分的故障等。

三、暖通空調設備故障檢測與診斷的系統分析方法

（一）先確定各故障對應的相關參數

通風與空調工程是大型建筑物的重要工程，對其設備的檢修也是日常管理維護的難點之一。當某一故障發生時，總有一些相關參數與之對應。相關參數可能很多，通過統計和必要的研究后，根據相關程度的高低篩選出有足夠建立故障模型的參數組。掌握了這些相關參數之后，才能利用這些數據來建立故障數據庫及相關的故障模型。

（二）應采集相關參數的運行數據，建立故障數據庫

在空調系統運行時，各個參數都有其正常的波動范圍，如果參數波動超出這一范圍，就可能發生了某種故障。通過前述理論分析或實驗研究，已經能夠找出各故障對應的相關參數，再將這些相關參數的數據進行分析，建立其形成某種故障的數據模型。當這些參數波動超出其正常范圍，則就對應某一種故障。單純故障的模型比較容易建立，建立多種故障的模型則比較困難，但它也是以單純故障模型為基礎的。數據采集是建庫的基礎工作，是一項有相當難度的研究工作，一般都在實驗室中進行，主要通過仿真方式獲得。當然，也不排除從真系統中得到的寶貴數據，甚至從災難性事故記錄回放中取得的教訓。數據采集系統將采集來的有關空調系統運行數據先與正常狀態數據庫進行比較，如果屬于正常數據，則采集系統繼續采集數據；如果數據不正常，則進行分類、分析、統計、存檔，以便于故障診斷時調用?，F場數據的實時采集以及實時數據、歷史數據和數據庫信息的存儲，是監測系統和報表管理系統運行的基礎性工作，是長遠性工作，隨著系統運行時間的增長，系統本身獲得的經驗也是逐步積累的。

（三）分層、分類地建立識別系統

建立了故障模型數據庫后，就要將采集來的數據與故障模型數據庫對應起來，并判斷出與采集來的數據最為接近的模型，經分析軟件判斷出故障名稱。這就涉及到模型識別的問題，也即數據分類方法，就是采用什么分類方法將采集來的數據歸為模型數據庫中的某一類。

常用的分類方法有：人工神經網絡法、貝葉司法、理論選擇法、統計模型法、模糊識別法等。不同的分類方法有不同的特點，所以在選擇時要根據故障數據的不同特點選擇合適的方法，以提高識別效率和準確度。

（四）對數據庫進行訓練和改進

編制具有學習功能的系統軟件，利用專家知識對系統進行訓練，使系統的性能逐步提高，最后達到預期效果。例如，實現設備預防性維護的重要環節之一就是要求系統本身能自動獲取設備故障的征兆。開發應用軟件時，從一開始就必須重視數據庫的建立完善的故障數據庫對系統的成功應用起著重要的作用。

四、體會與總結

暖通空調是人們所使用空調中最常用的一種，暖通空調以其獨特的優勢而獨占市場。先進的設備管理技術是降低運行成本、節省能源和保障系統正常工作的關鍵。設備是智能建筑中配置的重要資源，因此，提高設備的可靠性對提高設備的效率、保證居住者利益、降低成本、提高經濟效益都具有十分重要的意義。