陳柏蘭

(黑龍江億通世紀(jì)電子工程有限公司，150081)

暖通空調(diào)的優(yōu)化控制技術(shù)

陳柏蘭

(黑龍江億通世紀(jì)電子工程有限公司，150081)

隨著人們生活水平的提高，暖通空調(diào)的也日益普及。暖通空調(diào)系統(tǒng)所帶來(lái)的能耗在一般情況下占整個(gè)建筑總耗電量的一半以上。然而實(shí)際生活中，大部分的空調(diào)都是在低效工作的情形下，導(dǎo)致能源浪費(fèi)現(xiàn)象很嚴(yán)重。本文將對(duì)暖通空調(diào)的優(yōu)化控制技術(shù)做簡(jiǎn)要的探討。

暖通空調(diào) 系統(tǒng)優(yōu)化 控制技術(shù)

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展促進(jìn)空調(diào)的大量使用，空調(diào)系統(tǒng)的能耗大約占整個(gè)建筑的50%以上。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中是為了能夠最大限度的滿足人們的需求的，然而就目前的情況來(lái)看，絕大部分的空調(diào)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都是處于低負(fù)荷下來(lái)運(yùn)行的，暖通空調(diào)的能耗已經(jīng)成為了國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的重要組成部分，再加上全球的能源危機(jī)，如何對(duì)暖通空調(diào)的優(yōu)化控制已經(jīng)成為了人們研究的重點(diǎn)。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制技術(shù)的開(kāi)發(fā)，使得中央空調(diào)系統(tǒng)無(wú)論在任何的工作條件和負(fù)荷下都能夠處于一種最佳的效率工作，同時(shí)也能夠達(dá)到良好的控制效果，對(duì)于當(dāng)今社會(huì)有非常重大的意義，具有非常廣闊的開(kāi)發(fā)前景。

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)概述

暖通空調(diào)的工作原理就是將一些制冷劑在制冷機(jī)組的一個(gè)蒸發(fā)器中與其中的冷凍水來(lái)進(jìn)行熱量的交換，這樣就可以氣化，氣化的過(guò)程帶走熱量使得冷凍水的溫度能夠降低。然后，變成氣體的制冷劑在壓縮機(jī)的作用下，成了高溫高壓的氣體，氣體在經(jīng)過(guò)制冷機(jī)組的冷凝器的過(guò)程中被來(lái)自于冷卻塔的冷卻水進(jìn)行冷卻，這樣就又從氣體變成了低溫低壓的液體，與此同時(shí)，已經(jīng)被降溫的冷凍水經(jīng)過(guò)冷凍水的水泵送到空調(diào)的空氣處理單元的熱交換器的過(guò)程中，與混風(fēng)進(jìn)行了冷熱的交換而形成了冷風(fēng)源，通過(guò)送風(fēng)的管道被送入了房間。如此的反復(fù)循環(huán)，在炎熱的夏季，房間的熱量就會(huì)被冷卻水帶走，在流經(jīng)冷卻塔的時(shí)候被釋放到了空氣中。

暖通空調(diào)的供水系統(tǒng)是循環(huán)系統(tǒng)，常用的冷凍水系統(tǒng)的冷凍水的管道都是循環(huán)式的系統(tǒng)。而且根據(jù)各個(gè)用戶的不同的使用需求，按照水壓的特性來(lái)進(jìn)行劃分，通常分為兩種，分別為封閉式系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)式的系統(tǒng)；如果按冷、熱水管道的設(shè)置形式進(jìn)行劃分，可分別分為雙管制系統(tǒng)、三管制系統(tǒng)、四管制系統(tǒng)三種形式；按各末端設(shè)備的水的流程形式來(lái)劃分，可分為同程式和異程式系統(tǒng)：按水量的多少來(lái)劃分，可分為指定水量和變化水量?jī)煞N系統(tǒng)。變化流量系統(tǒng)中的供、回水溫度是保持不變的，因此當(dāng)建筑物的負(fù)荷有變化時(shí)，就通過(guò)改變供給、循環(huán)水的流量來(lái)適應(yīng)，然而該水系統(tǒng)所輸送的水流量要與建筑物的需求適應(yīng)。隨著現(xiàn)代社會(huì)電子科技的不斷發(fā)展，相應(yīng)的自控控制設(shè)備的造價(jià)也大大的降低，其中變流量系統(tǒng)可以使系統(tǒng)全年能夠以特定溫度差、變化流量的方式來(lái)運(yùn)行，盡量節(jié)約冷凍水泵的能耗，使其得以越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

暖通空調(diào)空氣處理單元在工作的過(guò)程中是將新風(fēng)與回風(fēng)中的一部分進(jìn)行混合，這樣就形成了混風(fēng)，然后混風(fēng)經(jīng)過(guò)熱交換器與冷凍水進(jìn)行了熱交換形成送風(fēng)。在寒冷的冬季，混風(fēng)吸收能量溫度得到提高；在炎熱的夏天，混風(fēng)釋放能量溫度降低。送風(fēng)在風(fēng)機(jī)的作用下能夠經(jīng)過(guò)送風(fēng)管道進(jìn)入房間，進(jìn)而與房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱量的傳遞，起到調(diào)節(jié)房間溫度的作用，溫度達(dá)到所需要的設(shè)定溫度。房間內(nèi)的氣體能夠在排風(fēng)機(jī)的作用下被排出，這樣就形成了回風(fēng)。回風(fēng)中的部分被排到室外，其余部分回風(fēng)與新的風(fēng)混合來(lái)重復(fù)上述的步驟。由于熱交換器的工作狀況大部分處于低負(fù)荷的情況下，與設(shè)計(jì)的工作狀況是不同的，然而在實(shí)際的使用過(guò)程中，大部分都是處于低負(fù)荷的，這樣就導(dǎo)致了很大的能耗。

二、暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段大部分的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)房間溫度都是按照給定的定溫度值來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，然而外部的環(huán)境和負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，如果依舊采用定溫度調(diào)節(jié)房間的溫度，會(huì)消耗很多的能量，同時(shí)調(diào)節(jié)的房間的溫度也會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷或者是過(guò)熱的情況，無(wú)法滿足人體舒適度的要求。為了能夠調(diào)節(jié)出舒適的房間溫度，同時(shí)又能夠減少能量的消耗，在建立暖通空調(diào)控制器之前，要對(duì)房間的最佳溫度進(jìn)行設(shè)定，將設(shè)定的房間最佳溫度值作為控制房間溫度的期望值，這樣就可以使得暖通空調(diào)控制系統(tǒng)節(jié)省能量的損耗。

在房間的最佳溫度的設(shè)定過(guò)程中，應(yīng)該考慮到人體的熱舒適度，熱舒適度不僅與室內(nèi)空氣溫度有關(guān)，而且還受室內(nèi)空氣的濕度、空氣的整體流動(dòng)速度等多種因素的影響，所以為了能夠創(chuàng)造出真正舒適的室內(nèi)環(huán)境，又減少不必要的能量損耗，設(shè)定房間的最佳溫度是十分必要的。房間最佳溫度的設(shè)定目的就是要使得暖通空調(diào)的控制系統(tǒng)在減少能耗的同時(shí)又滿足人體的舒適度需要，熱舒適度涉及的范圍是非常廣泛的，影響的因素也很多，主要有空氣溫度、空氣速度、相對(duì)濕度及平均輻射溫度，與人體有關(guān)的因素為人體的活動(dòng)量和衣服的阻熱。

對(duì)房間的溫度進(jìn)行合理的設(shè)定之后，要建立合理的暖通空調(diào)的控制器，這樣能夠通過(guò)暖通空調(diào)控制系統(tǒng)來(lái)快速且準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)房間的溫度，以此達(dá)到房間溫度的最佳值。也能夠有效的抑制房間內(nèi)部和外部的各種因素對(duì)房間溫度的影響，同時(shí)又能夠節(jié)省暖通空調(diào)系統(tǒng)能量的消耗。由于暖通空調(diào)具有時(shí)滯性和大慣性的特點(diǎn)，對(duì)于當(dāng)前的控制信號(hào)需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能夠在系統(tǒng)的輸出中反映出來(lái)，然而廣義的預(yù)測(cè)控制就可以避免這個(gè)影響，它可以利用現(xiàn)在時(shí)刻的控制變量使得未來(lái)時(shí)刻的系統(tǒng)的輸出能夠快速準(zhǔn)確，并且能夠達(dá)到跟蹤的期望值。同時(shí)暖通空調(diào)的工作環(huán)境是經(jīng)常變化的，并且具有非常大的干擾作用。干擾主要包括冷熱水的干擾、外界干擾和房間內(nèi)部干擾，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)學(xué)習(xí)能力就可以解決這個(gè)問(wèn)題，促使暖通空調(diào)的控制系統(tǒng)有效的抑制工作環(huán)境的變化和干擾，減少了對(duì)控制效果不利的影響。所以應(yīng)該把廣義的預(yù)測(cè)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合對(duì)暖通空調(diào)進(jìn)行有效的控制。

總結(jié)

綜上所述，全球能源危機(jī)，再加之暖通空調(diào)的能耗在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總能耗中占的比例越來(lái)越大，如何有效的減少暖通空調(diào)的能耗已經(jīng)成為一個(gè)十分棘手的問(wèn)題。研究和開(kāi)發(fā)暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化技術(shù)，促使暖通空調(diào)系統(tǒng)在不同的工作環(huán)境和負(fù)荷下能夠以最佳的效率運(yùn)行，是研發(fā)人員的主要工作目標(biāo)。這樣就可以讓暖通空調(diào)可以在減少能耗的同時(shí)為人們帶來(lái)舒適的生活環(huán)境。

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1007-6344（2015）05-0309-01