暖通空調制冷系統的優化控制方法研究

李小菲

（北京城建設計發展集團股份有限公司天津分公司 天津 300070）

1 暖通空調制冷系統的工作原理

暖通空調在實際工作過程中，其制冷作用主要是通過熱量的交換來實現的，制冷劑在冷凝器、壓縮機、節流閥以及蒸發器四個設備當中不斷地循環，在自身狀態發生一定變化的同時實現了熱量的釋放和吸收。在蒸發器當中對熱量進行吸收，此時制冷劑就會由液體轉變為低溫低壓的氣體，然后再將其吸入到壓縮機當中并將其壓縮成為高壓高溫的氣體，此類氣體會在冷凝器當中將自身所攜帶的熱量傳遞給水或者是空氣，然后又變回液態，就是這樣不斷地循環對熱量進行不停地交換以達到降溫的目的。

在暖通空調運行過程中，不但會存在制冷劑的循環，而且還存在冷凍水、冷卻水還有室內空氣的循環，制冷劑被制冷機利用壓縮機壓縮成液態之后送到蒸發器當中，然后和冷凍水之間進行熱量的交換，再由冷凍泵將冷凍水送至風機的風口的冷卻盤管當中，在風機的吹送作用下達到有效的降溫處理。制冷劑在蒸發之后便在冷凝器當中轉換成了氣體形態，然后由冷卻泵將冷卻水送到冷卻塔上，并由水塔風機對其實施噴淋冷卻，經過和空氣之間的熱量交換將熱量釋放出去。在這幾種熱量循環過程中，都和制冷劑發生了一定的熱量交換，通過這樣的循環將室內溫度降低以達到有效的制冷效果。從其制冷工作原理就可以看出，在制冷過程中能耗損耗最大的一個部分就是制冷系統，所以想要降低能耗就應該對這部分的能量損耗進行充分的研究和管控。

2 暖通空調制冷系統的現狀

在暖通空調制冷過程中，主要是利用制冷劑來對風的溫度進行調節，我國現如今最常見的制冷劑就是氟利昂化合物，其是一種無毒、不會發生燃燒且性能比較穩定的化合物，而且具有較好的熱力學性能，在實際應用過程中具有很好的制冷效率和制冷效果，所以目前被廣泛應用到各種大型制冷設備當中。可是其也具有一定的缺陷，那就是其可能會在空氣中散播很長的時間，最終漂浮到大氣層當中，會引發一定的溫室效應和臭氧空洞現象。現在世界上各個國家都對這種制冷劑給大氣環境所造成的污染引起了越來越高的重視，部分國家已經將其列入到禁用品行列。在此大背景之下，新冷媒具有更好的使用效果和實用性，所以目前我們所使用的制冷劑基本上都是R410A制冷劑，相比較而言這種制冷劑更加環保清潔，其主要是由氟、氫還有碳元素所組成，不僅無毒而且性能也比較穩定。因為其中并沒有氯元素，所以也不會發生溫室效應和臭氧空洞現象，這種制冷劑現如今在全世界范圍內得到了非常廣泛的應用。

3 制冷機在暖通空調中的作用及優化控制

制冷劑在整個暖通空調系統當中起著非常重要的作用，其主要起著制取冷量和輸出冷量的作用，能耗幾乎占到了整個暖通空調系統的一半左右，所以制冷劑的工作效率直接決定著整個系統的運行效果，想要不斷提升暖通空調的制冷效果，降低能耗就需要不但提升制冷機的工作效率，對其實施不斷地優化處理，在實際應用過程中制冷機的COP參數其實就是衡量制冷機工作效率的主要參數，在對制冷機運行工況進行評價的時候主要就是根據壓縮機吸氣的壓力和出入口的制冷溫度進行判定的。在負荷相同的情況下，制冷機運行工況存在多種情況，只有通過對COP值的計算才能做出準確的判斷。制冷機的功率會隨著工況的不同而出現一定的差異，如果負荷一樣的話，COP值越大制冷機的工況就會越好，在相同制冷量環境下，最佳工況時制冷機的能耗也是最低的。

從制冷機的制冷原理可以看出，如果冷凝壓力不變的話，制冷機的單位制冷量就會隨著吸氣壓力的增大而升高，同時壓縮機吸入到制冷機的蒸汽比容也會相對比較少，因為吸氣壓力的不斷提升，壓縮機的容積效率不斷提升，壓力比也會逐漸減小，實際吸氣質量持續增大，壓縮機的制冷量也會有所增加。

在不同負荷情況下，想要不斷提升制冷機的作業效率就需要讓制冷機在吸氣壓力比較大的狀態下作業，當壓縮機的出入口制冷工況達到最佳的時候，我們可以采用BP神經網絡模型對吸氣壓力進行準確的計算，并將計算所得的數值作為設定值來對壓縮機的工作頻率進行適當的調整，進一步使得制冷機達到一個很好的運行狀態。

在暖通空調系統運行過程中，CFD技術也起著十分重要的作用，這種技術也可以叫做計算流體動力學，主要是利用計算機相關技術開發出來的一種數學模型，將其應用到實際工作當中可以實現對大量數據的有效計算，該項技術可以充分利用其具有的加速收斂技術把整個計算過程都簡單化，這樣就可以節省計算時間，大大提升工作效率和工作質量。CFD技術可以充分利用自身的處理系統對數據進行快速計算和處理，而且對龐大數據的處理效果相對比較準確，這樣相關的工作人員就可以實現對制冷系統的有效控制。在實際研究過程當中，這些數據是關鍵性的依據，只有對這些數據進行評估之后方可被應用到實際生產過程當中，同時也是對暖通空調制冷技術研究的最為基礎和關鍵性的一步。該項技術在暖通空調不同的模塊會發揮出不同的作用，根據研究表明對前端模塊的作用最大，這主要是因為在對數據進行計算的時候所需要的各種數據都是在前端所形成的。

技術核心在將數據進行充分的分析處理之后，將其提供給CFD模塊以為其實際應用提供更大的便利。由此可以看出CFD技術在暖通空調當中的應用大大提升了整個系統的制冷效果，同時也使得系統的運轉更加高效快捷。

還需要注意的是，在對CFD技術使用之前，相關的工作人員還應該對幾項內容進行準確的確定：室內吸收冷氣時候的壓力參數、制冷劑壓縮機的實際運行工況以及具體的作業轉動頻率，并由相關的研究人員對這些參數進行不斷地優化處理以更好地提升暖通空調的制冷效果。在暖通空調系統當中使用了CFD技術之后，可以將投入使用之后的制冷劑系統相關數據和預先設置好的數據進行充分的對比分析，然后形成BP神經網絡模型，在該模型當中，制冷劑的壓縮機工況、輸入量以及制冷劑的溫度幾個方面都存在一定的聯系，同時壓縮機實際運行工況和其自身的出入口負荷兩者之間也存在一定的聯系，其實BP神經網絡模型的輸出值就是制冷劑的吸氣壓力值。

4 暖通空調今后的發展趨勢

在暖通空調未來的發展過程中，我們還需要對制冷技術進行不斷地提升和優化處理，應該將節能環保和健康智能趨勢最為主要的發展方向。近些年隨著暖通空調制冷技術的不斷提升，在自動清潔、靜音以及直流變頻等各項方面的技術都已經取得了很大的進步和提升，相對比較成熟，各種各樣的現代化科學技術逐漸被應用到暖通空調制冷過程中。特別是變頻技術和物聯網技術的出現，為暖通空調未來的節能控制、遠程控制還有新冷媒技術等多個方面的優化奠定了堅實的前提基礎。除此之外，隨著人們生活水平的不斷提升，大家對生活條件和居住環境都有了更好的要求，這也要求暖通空調逐漸向著環保健康的方向發展。

總而言之，隨著我國社會經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提升，暖通空調已經成為現代化建筑當中不可或缺的一個組成部分，可是在實際應用過程中，暖通空調的制冷劑總是出現一定的運作問題，而且能耗也相對比較高，和我國現如今的能源緊缺問題之間不相符，同時也不符合我國可持續發展的戰略要求。在暖通空調運行過程中，能耗最大的就是制冷系統，所以對該系統進行不斷地優化處理有著十分重要的意義。另外，我們還應該從生活當中的每一個細節做起，學會如何更好地節能，將節能理念充分應用到暖通空調系統當中。