暖通空調制冷系統的優化與控制技術分析

劉巧娟 王亞蘭 李娟

摘要：隨著近年來對制冷系統的不斷研究，制冷系統的效率以及節能都得到了較大的提升，在對制冷系統設計與優化過程中，要對制冷系統有足夠的了解，對暖通空調制冷系統的工作原理及性能參數等進行剖析，最后提出暖通空調制冷系統的優化控制方法，爭取做到最佳的優化控制。

關鍵詞：暖通空調;制冷系統;優化;控制技術

暖通空調的制冷劑運作問題，其能耗一直較高，進一步惡化了我國能源的供求關系，不滿足可持續發展的戰略。而暖通空調中能耗最大的就是制冷系統，故對其進行優化的控制有著重要意義。

1.暖通空調制冷系統的工作原理

暖通空調的制冷系統是由壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流閥四部分組成。通過制冷劑在制冷系統中循環往復過程中實現熱量轉換的，制冷劑在壓縮機的壓力驅使下進入蒸發器在吸收了一定的熱量后汽化，又被壓縮機吸入壓縮，在冷凝器中降溫后還原成液態，再通過冷凝管道被壓縮機又一次輸送到蒸發器中，如此反復循環形成熱量的轉換，從而降低了室內空間的溫度。在不斷往復循環的過程中，需要大量能源的消耗才能做到，要使得暖通空調制冷系統達到極佳的制冷效果，就要提供大量的能源來驅動壓縮機的運轉。

2.暖通空調制冷系統的優化與控制技術分析

2.1 BP神經網絡的應用

BP 神經網絡是一種多層反饋的網絡系統，可以解決多層網絡的隱藏單元連接問題，而且BP 神經網絡在解決非線性的映射問題時，有著不可替代的作用。根據BP 神經網絡的特性，它主要用在以下三個方面：（1）模式的識別與分類。在計算機的數據中，可以將信息分為文字、圖片和語言等類型，BP 神經網絡可以根據不同數據的特征進行識別，然后把信息針對性的歸類，有助于加快信息的處理;（2）函數系統控制。BP 神經網絡可以利用其自身非線性的特點進行函數建模，建模后的系統就可以廣泛應用在工業控制中，如機器人的運動軌跡控制等;（3）壓縮數據。BP神經網絡可以對數據進行壓縮，減少數據所占據的內存空間。另外，BP 神經網絡還可以對數據的特征進行抽取，方便數據的分析。根據BP 神經網絡的上述特征，可以將這種神經網絡應用在暖通空調的制冷系統中，實現對空調制冷系統中制冷機吸氣壓力的模擬。由于暖通空調制冷機的能耗有很強的非線性特點，所以在收集其能耗狀態時很難保證精確性。基于此，可以發揮BP 神經網絡的作用，實現對真實數據的模擬。BP 神經網絡可以模擬任意的連續非線性函數，利用神經網絡模型來逼近實際值，BP 神經網絡在暖通空調中可以實現制冷機狀態的監測，方便后續的調整和控制。

2.2Matlab 語言在暖通空調制冷系統中的應用

Matlab 語言是一種很強大的工程語言，它可以處理大量的數據且處理的效率很高，所以，在控制系統、圖像處理和系統仿真中的應用較為廣泛。在隨后的發展中，Matlab 語言更為完善，各個領域的專家根據自身的需求推出了Matlab 工具箱，里面有各種訓練與設計的子程序，當人們需要的時候就可以直接調取，進而解放了自己的編程。綜上所述，Matlab 語言實現了模塊化的設計與應用，能夠簡化系統的控制過程，所以，即使不了解算法的本質，人們也可以直接利用函數模塊來實現設計目的，方便了建模的過程。

BP 神經網絡是算法的基礎，可以實現系統運作的模擬，而Matlab 語言是整個系統運作的模塊，在一定程度上可以看作是BP神經網絡的子系統。如果把BP 神經網絡應用在暖通空調的制冷系統中，就可以用Matlab 語言實現模塊的設定。這種結合的優勢主要體現在以下兩點：（1）簡化整個系統的設定。暖通空調的制冷系統受外界環境和室內環境的影響較大，所以其運行會經常性的發生改變，要收集其運行狀態的各種參數較為復雜。但是將BP 神經網絡和Matlab 語言結合后，就能夠根據模塊的特性快速設定程序，簡化整個系統的運作;（2）反饋最接近實際情況的數據。為了降低暖通空調制冷機的能耗，需要確定其最佳吸氣壓力的狀態。制冷劑的狀態變化有著明顯的非線性關系，尋常的采集方法很難起到較好的效果，但是，BP 神經網絡能夠模擬非線性的映射，而Matlab 語言能夠快速的處理數據，這就形成了較好的循環，能夠最快速地把暖通空調制冷劑的運作狀態反饋給系統，方便了調整和控制。

2.3 自適應模糊控制系統的應用

自適應模糊控制系統能夠根據反饋數據的特征進行適應性學習，然后利用邏輯系統進行參數的調整。將自適應模糊控制系統應用在暖通空調中，其主要的作用如下：（1）整體優化系統的性能。暖通空調的制冷系統是由多個子系統組成的，它們是一個有機的整體，若單純地從某個元件進行優化，就會存在協調的問題。但是自適應模糊控制系統是將整個制冷機作為系統進行優化控制的，所以能夠將能耗降到最低，進而實現整體系統的優化;（2）能夠控制制冷機的消耗功率。自適應模糊控制系統可以根據反饋的數據進行邏輯處理，進而尋找到最佳的冷卻水溫度，可以實現冷卻水系統與環境條件之間的協調。（3）有較強的調節功能。自適應模糊控制系統有極強的學習能力和調節能力，在制冷機運行的過程中，若參數發生了較明顯的變化，自適應模糊控制系統就可以自主調整，把模塊的運行進行完善和改進，這就保證了控制過程的準確與有效。

2.4新風預處理的系統

新風預處理系統有兩種：除濕新風預處理系統和熱回收新風預處理系統。這兩個系統能夠滿足實際應用中濕度控制的環境要求，并能控制機器的漏電現象，避免冷熱偏移。可以有效地控制空調系統的制冷量。此外，在溫濕度分開控制的基礎上，整體調節的精度可以進一步提高。熱回收式新風預處理系統主要用于低濕度要求的環境。在回收廢氣能量利用和預處理的基礎上，控制系統環境中的除濕和制冷量，可以完全控制空調制冷系統的容量。

3. 結論

綜上所述，暖通空調的制冷系統是暖通空調最重要的部分，也是能源消耗最大的部分，加強對暖通空調制冷系統的優化和控制，是降低系統的能耗，提高系統運行效率的最有效的途徑。

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