暖通空調的優化控制技術

陳柏蘭

(黑龍江億通世紀電子工程有限公司，150081)

暖通空調的優化控制技術

陳柏蘭

(黑龍江億通世紀電子工程有限公司，150081)

隨著人們生活水平的提高，暖通空調的也日益普及。暖通空調系統所帶來的能耗在一般情況下占整個建筑總耗電量的一半以上。然而實際生活中，大部分的空調都是在低效工作的情形下，導致能源浪費現象很嚴重。本文將對暖通空調的優化控制技術做簡要的探討。

暖通空調 系統優化 控制技術

經濟社會的不斷發展促進空調的大量使用，空調系統的能耗大約占整個建筑的50%以上。在空調系統的設計過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看，絕大部分的空調在很長一段時間內都是處于低負荷下來運行的，暖通空調的能耗已經成為了國民經濟總能耗的重要組成部分，再加上全球的能源危機，如何對暖通空調的優化控制已經成為了人們研究的重點。對于空調系統的優化控制技術的開發，使得中央空調系統無論在任何的工作條件和負荷下都能夠處于一種最佳的效率工作，同時也能夠達到良好的控制效果，對于當今社會有非常重大的意義，具有非常廣闊的開發前景。

一、暖通空調系統概述

暖通空調的工作原理就是將一些制冷劑在制冷機組的一個蒸發器中與其中的冷凍水來進行熱量的交換，這樣就可以氣化，氣化的過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的作用下，成了高溫高壓的氣體，氣體在經過制冷機組的冷凝器的過程中被來自于冷卻塔的冷卻水進行冷卻，這樣就又從氣體變成了低溫低壓的液體，與此同時，已經被降溫的冷凍水經過冷凍水的水泵送到空調的空氣處理單元的熱交換器的過程中，與混風進行了冷熱的交換而形成了冷風源，通過送風的管道被送入了房間。如此的反復循環，在炎熱的夏季，房間的熱量就會被冷卻水帶走，在流經冷卻塔的時候被釋放到了空氣中。

暖通空調的供水系統是循環系統，常用的冷凍水系統的冷凍水的管道都是循環式的系統。而且根據各個用戶的不同的使用需求，按照水壓的特性來進行劃分，通常分為兩種，分別為封閉式系統和開發式的系統；如果按冷、熱水管道的設置形式進行劃分，可分別分為雙管制系統、三管制系統、四管制系統三種形式；按各末端設備的水的流程形式來劃分，可分為同程式和異程式系統：按水量的多少來劃分，可分為指定水量和變化水量兩種系統。變化流量系統中的供、回水溫度是保持不變的，因此當建筑物的負荷有變化時，就通過改變供給、循環水的流量來適應，然而該水系統所輸送的水流量要與建筑物的需求適應。隨著現代社會電子科技的不斷發展，相應的自控控制設備的造價也大大的降低，其中變流量系統可以使系統全年能夠以特定溫度差、變化流量的方式來運行，盡量節約冷凍水泵的能耗，使其得以越來越廣泛的應用。

暖通空調空氣處理單元在工作的過程中是將新風與回風中的一部分進行混合，這樣就形成了混風，然后混風經過熱交換器與冷凍水進行了熱交換形成送風。在寒冷的冬季，混風吸收能量溫度得到提高；在炎熱的夏天，混風釋放能量溫度降低。送風在風機的作用下能夠經過送風管道進入房間，進而與房間內的空氣進行熱量的傳遞，起到調節房間溫度的作用，溫度達到所需要的設定溫度。房間內的氣體能夠在排風機的作用下被排出，這樣就形成了回風?；仫L中的部分被排到室外，其余部分回風與新的風混合來重復上述的步驟。由于熱交換器的工作狀況大部分處于低負荷的情況下，與設計的工作狀況是不同的，然而在實際的使用過程中，大部分都是處于低負荷的，這樣就導致了很大的能耗。

二、暖通空調控制系統設計

現階段大部分的暖通空調控制系統調節房間溫度都是按照給定的定溫度值來進行調節的，然而外部的環境和負荷發生變化時，如果依舊采用定溫度調節房間的溫度，會消耗很多的能量，同時調節的房間的溫度也會出現過冷或者是過熱的情況，無法滿足人體舒適度的要求。為了能夠調節出舒適的房間溫度，同時又能夠減少能量的消耗，在建立暖通空調控制器之前，要對房間的最佳溫度進行設定，將設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控制系統節省能量的損耗。

在房間的最佳溫度的設定過程中，應該考慮到人體的熱舒適度，熱舒適度不僅與室內空氣溫度有關，而且還受室內空氣的濕度、空氣的整體流動速度等多種因素的影響，所以為了能夠創造出真正舒適的室內環境，又減少不必要的能量損耗，設定房間的最佳溫度是十分必要的。房間最佳溫度的設定目的就是要使得暖通空調的控制系統在減少能耗的同時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、相對濕度及平均輻射溫度，與人體有關的因素為人體的活動量和衣服的阻熱。

對房間的溫度進行合理的設定之后，要建立合理的暖通空調的控制器，這樣能夠通過暖通空調控制系統來快速且準確的調節房間的溫度，以此達到房間溫度的最佳值。也能夠有效的抑制房間內部和外部的各種因素對房間溫度的影響，同時又能夠節省暖通空調系統能量的消耗。由于暖通空調具有時滯性和大慣性的特點，對于當前的控制信號需要很長的時間才能夠在系統的輸出中反映出來，然而廣義的預測控制就可以避免這個影響，它可以利用現在時刻的控制變量使得未來時刻的系統的輸出能夠快速準確，并且能夠達到跟蹤的期望值。同時暖通空調的工作環境是經常變化的，并且具有非常大的干擾作用。干擾主要包括冷熱水的干擾、外界干擾和房間內部干擾，用神經網絡的強學習能力就可以解決這個問題，促使暖通空調的控制系統有效的抑制工作環境的變化和干擾，減少了對控制效果不利的影響。所以應該把廣義的預測控制和神經網絡相結合對暖通空調進行有效的控制。

總結

綜上所述，全球能源危機，再加之暖通空調的能耗在國民經濟的總能耗中占的比例越來越大，如何有效的減少暖通空調的能耗已經成為一個十分棘手的問題。研究和開發暖通空調系統的優化技術，促使暖通空調系統在不同的工作環境和負荷下能夠以最佳的效率運行，是研發人員的主要工作目標。這樣就可以讓暖通空調可以在減少能耗的同時為人們帶來舒適的生活環境。

[1]鐘瑋.我國建筑中央空調能耗現狀及全面節能措施.重慶：重慶大學，2004.

[2]曹秋生.新型中央空調節能控制系統研究.節能，2005.6.

[3]馬丙場、倪國宗.參數自調整模糊控制器在中央空調控制系統中的應用.控制理論與應用.2003.

G322

B

1007-6344（2015）05-0309-01