1.李成偉 2.張 毅

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暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)的分析

1.李成偉 2.張 毅

1.身份證號：410103198512150019 2.身份證號：410323198806250556

現(xiàn)代中央空調(diào)技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用提高了建筑結(jié)構(gòu)的整體性能以及使用舒適性。同時，通過科學(xué)的建筑設(shè)計以及與暖通空調(diào)技術(shù)的有機結(jié)合還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)，為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施奠定基礎(chǔ)。針對現(xiàn)代暖通空調(diào)需求的不斷提高，暖通空調(diào)技術(shù)也加快了自身的發(fā)展腳步。針對現(xiàn)代綠色節(jié)能需求，借助更多的先進(jìn)技術(shù)，以此實現(xiàn)暖通空調(diào)節(jié)能基礎(chǔ)需求、滿足我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對空調(diào)技術(shù)的需求。本文主要對暖通空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)涵、問題、優(yōu)化控制技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行了分析與探究。

暖通空調(diào)；優(yōu)化控制技術(shù)；內(nèi)涵；問題

在我國城市化水平不斷提高和城市建筑行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，人們的生活水平顯著提高，人們對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高。因此，在人們越來越重視暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展的基礎(chǔ)上，我國的暖通空調(diào)控制技術(shù)也獲得了很大的提升。但是，我國的暖通空調(diào)控制技術(shù)也存在一些問題，尤其是暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗過高不符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且在我國能源日益緊張的環(huán)境下，高能耗問題更加突出。因此，加強暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)的研究成為每個暖通空調(diào)設(shè)計人員的首要任務(wù)，設(shè)計人員必須抓住問題能耗高的根本原因，不斷的優(yōu)化暖通空調(diào)控制技術(shù)，提高暖通空調(diào)使用能源的效率，提高暖通空調(diào)的運行質(zhì)量。

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)涵

暖通空調(diào)工作原理就是制冷劑在制冷機組的蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱量的交換而汽化，從而使冷凍水的溫度降低，然后，被汽化的制冷劑在壓縮機作用下，變成高溫高壓氣體，流經(jīng)制冷機組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻，又從氣體變成了低溫低壓的液體，同時被降溫的冷凍水經(jīng)冷凍水水泵送到空氣處理單元的熱交換器中，與混風(fēng)進(jìn)行冷熱交換形成冷風(fēng)源，通過送風(fēng)管道送入被調(diào)房間。如此循環(huán)，在夏季，房間的熱量就被冷卻水所帶走，在流經(jīng)冷卻塔時釋放到空氣中。常用的冷凍水(水為載冷劑)系統(tǒng)的冷凍水管道均為循環(huán)式系統(tǒng)。變流量系統(tǒng)根據(jù)其組成裝置不同，又可分為“相對的變流量系統(tǒng)”，即冷量制備環(huán)路是定流量，而冷量輸送環(huán)路是變流量的；和“真正的變流量系統(tǒng)”，即冷水機組蒸發(fā)器變流量系統(tǒng)，流過蒸發(fā)器的水量由負(fù)荷端的需求來確定，后者能夠充分發(fā)揮變流量系統(tǒng)的節(jié)能潛力。

二、暖通空調(diào)控制技術(shù)存在的問題

暖通空調(diào)控制技術(shù)主要存在兩個問題。一是暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗嚴(yán)重。隨著人們生活水平的提高，空調(diào)的使用范圍更廣，使用更頻繁。在大型建筑中，中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗占整個建筑能耗的一半以上。造成這種情況主要和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計有關(guān)，根據(jù)對當(dāng)前空調(diào)運行的實際情況研究，空調(diào)系統(tǒng)不是按照滿足正常要求的來設(shè)計，而是按照滿足客戶最大需求標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計，空調(diào)系統(tǒng)日常運行超出了需求范圍，空調(diào)系統(tǒng)而處于低負(fù)荷狀態(tài)下運行；二是空調(diào)系統(tǒng)運行質(zhì)量不高。當(dāng)前許多人對當(dāng)前空調(diào)環(huán)境的滿意程度不高，據(jù)新加坡某大學(xué)對新加坡部分商用大樓的暖通空調(diào)系統(tǒng)運行情況調(diào)查表明，超過25%的大樓CO2，10%左右的大樓甲醛超標(biāo)和濕度過大，超過半數(shù)的大樓溫度過低，這些情況會降低大樓的舒適度，對人體健康造成損害，影響人們的工作效率。

造成暖通空調(diào)能耗大且空調(diào)環(huán)境低的原因主要有兩個：首先，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計采用最大負(fù)荷計算法和定工作點的運行方式，暖通空調(diào)真正處于最大負(fù)荷運行的情況少，更多的是處于輕載環(huán)境下運行。與此同時，受外部環(huán)境的濕度和光照的影響，暖通空調(diào)系統(tǒng)運行環(huán)境不斷變化，定工作點控制方式降低了傳熱的效率，而導(dǎo)致能量的浪費。其次，控制器設(shè)計存在缺陷。當(dāng)傳統(tǒng)的控制器采用的是干空氣線性系統(tǒng)設(shè)計。然而，在實際運行中，空氣處理機存在非線性環(huán)節(jié)，空調(diào)運行的外部環(huán)境條件也在不斷的發(fā)生變化。當(dāng)外部環(huán)境發(fā)生變化時，傳統(tǒng)的控制器難以準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，而造成能源的浪費。

三、暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)的應(yīng)用

暖通空調(diào)控制器的設(shè)立要建立在合理設(shè)定房間溫度的基礎(chǔ)上 ，空調(diào)系統(tǒng)才能快速準(zhǔn)確將房間溫度調(diào)節(jié)到事先設(shè)定的溫度值 ，并采取一 定的措施降低外部環(huán)境對室內(nèi)溫度的影響 ，降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。由 于暖通空調(diào)在運行時有一定是時間延遲 ，控制信號難以及時傳達(dá)至控 制系統(tǒng)。同時暖通空調(diào)運行的環(huán)境也處于不斷變化和發(fā)展中， 對空調(diào)系統(tǒng)的運行會產(chǎn)生一定的影響 ，可以將網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù)來減少空 調(diào)系統(tǒng)受外部環(huán)境的變化而產(chǎn)生的不良影響[。所以，將廣義的預(yù)測 控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以對暖通空調(diào)的控制起到優(yōu)化的 效果。

1、暖通空調(diào)廣義預(yù)測控制結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，我國的暖通空調(diào)系統(tǒng)采用基于 RBF 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空調(diào)廣義 預(yù)測控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由三部分組成。要實現(xiàn)預(yù)測 ，必 須準(zhǔn)確預(yù)測出空調(diào)的輸出，并在此基礎(chǔ)上形成暖通空調(diào)的優(yōu)化策略，同 時建立有效的反饋校正。結(jié)合梯度下降計算方法，修正RBF 模糊神經(jīng) 網(wǎng)，并掌握最優(yōu)的空調(diào)控制規(guī)律。

2、控制器的在線滾動優(yōu)化

主要指利用模型分辨某一組成方面提供的預(yù)測輸出信息 ，根據(jù)相 關(guān)的方法實行滾動優(yōu)化，再找出科學(xué)的暖通空調(diào)控制規(guī)律；充分考慮優(yōu) 化計算量，最終實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的滾動優(yōu)化控制。

3、廣義預(yù)測反饋校正

當(dāng)系統(tǒng)處于滾動優(yōu)化時，優(yōu)化的基點不能偏離系統(tǒng)實際情況，必須 與系統(tǒng)實際相同。由于影響系統(tǒng)運行的因素較多，辨識模型會失配，這種預(yù)測方式與實際空氣處理單元很難達(dá)到完全一致。

四、暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的注意事項

設(shè)計是建筑節(jié)能設(shè)計的重要方面，建筑的節(jié)能應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)靥赜械淖匀徽{(diào)節(jié)，通過合理的規(guī)劃布局，在考慮當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)向，地形，輻射和大氣環(huán)流等因素，做到因地制宜。所謂因地制宜，就是要充分合理的利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源，開發(fā)出適合當(dāng)?shù)貧夂蛱厣目照{(diào)方式，這是空調(diào)節(jié)能的綠色思路。

五、結(jié)束語

綜上所述，伴隨社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平顯著提高，人們對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的要求也越來越高。因此，在人們越來越重視暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展的基礎(chǔ)上，我國的暖通空調(diào)控制技術(shù)也獲得了很大的提升。在我國能源日益緊張的環(huán)境下 ， 高能耗問題更加突出。因此，加強暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)的研究成為每個暖通空調(diào)設(shè)計人員的首要任務(wù)，設(shè)計人員必須抓住問題能耗高的根本原因，不斷的優(yōu)化暖通空調(diào)控制技術(shù)，提高暖通空調(diào)使用能源的效率，提高暖通空調(diào)的運行質(zhì)量。

[1]楊曉平.暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué) 2005.