暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法

高誼濤

摘 要：近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對所處環(huán)境有著越來越高的要求，空調(diào)已成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分。暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)是通過制冷劑實(shí)現(xiàn)熱量的交換，為了營造更好的生活和工作環(huán)境，空調(diào)廠家需要不斷優(yōu)化控制空調(diào)制冷系統(tǒng)，創(chuàng)造潔凈、舒適的室內(nèi)環(huán)境，確保房間內(nèi)溫濕度能夠在空調(diào)最低耗能的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)到最適宜狀態(tài)。本文簡要介紹了暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理，重點(diǎn)分析了暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，以期能為有關(guān)方面的需要提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；制冷系統(tǒng)；優(yōu)化控制

中圖分類號：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）15-0139-02

由于制冷劑運(yùn)作問題，暖通空調(diào)一直具有較高的能耗，暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的年能耗量占據(jù)建筑30%-45%的總能耗量，使我國能源的供求關(guān)系進(jìn)一步惡化。在現(xiàn)代建筑中，暖通空調(diào)作為重要基礎(chǔ)設(shè)備，能夠創(chuàng)造潔凈舒適的生活和工作環(huán)境，但其所產(chǎn)生的大量能耗也使能源供需之間矛盾進(jìn)一步加劇，需要相關(guān)生產(chǎn)單位不斷優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)，提升了暖通空調(diào)在運(yùn)作時(shí)的節(jié)能效果，更好的給人們提供服務(wù)。

1 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理

在暖通空調(diào)運(yùn)行中，制冷系統(tǒng)一般通過制冷系統(tǒng)完成熱量交換，制冷劑在四個(gè)元件中不斷循環(huán)，其中包括冷凝器、節(jié)流閥、壓縮機(jī)和蒸發(fā)器。元件的自身狀態(tài)出現(xiàn)變化后，能夠?qū)崿F(xiàn)對熱量的釋放和吸收。在蒸發(fā)皿中，制冷劑吸收熱量后由液體變?yōu)榈蛪旱蜏貧怏w，壓縮機(jī)吸入氣化的冷卻劑并將其壓縮成高溫高壓的氣體，這些氣體在冷凝器中向空氣或者水傳遞大量熱量，從而形成液體狀態(tài)，完成整個(gè)循環(huán)。液體經(jīng)過多次循環(huán)后能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的交換，從而使溫度有效降低。在暖通空調(diào)使用中，不僅可以進(jìn)行制冷劑循環(huán)，還可以進(jìn)行冷凍水循環(huán)、冷卻水循環(huán)和室內(nèi)空氣循環(huán)，這三種循環(huán)都與冷卻劑直接或間接的發(fā)生熱量交換，從而實(shí)現(xiàn)制冷效果，有效降低室內(nèi)空氣溫度。通過認(rèn)真分析制冷系統(tǒng)的工作原理能夠看出，大部分能源消耗就是制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化控制暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)能夠使能量損耗最大限度地降低.

2 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法

2.1 暖通空調(diào)工程制冷管道敷設(shè)

架空管道通常按照墻、柱、梁的實(shí)際位置在敷設(shè)過程中進(jìn)行優(yōu)化布置，同時(shí)還要將專用的支架設(shè)置在施工位置，使其穩(wěn)定性有效提高。在暖通空調(diào)制冷管道敷設(shè)過程中，需要在相同的支架上布置制冷系統(tǒng)的吸氣管與排氣管，而且要在吸氣管的上部放置排氣管。如果同時(shí)布設(shè)多根管道，需要將一定的距離預(yù)留在平行狀態(tài)的管道之間，避免管道近距離施工出現(xiàn)摩擦，對其使用性能造成一定影響。為了避免冷橋現(xiàn)象出現(xiàn)在吸氣管道與支架之間，可將已被油完全處理過的木塊放入管道與支架之間。在施工過程中，施工人員需要對管道的完整性進(jìn)行認(rèn)真檢查，不允許有空隙等現(xiàn)象出現(xiàn)。施工人員要對制冷管道的接口進(jìn)行加工，使其從三通接口變?yōu)轫樍魅ǎ鞴艿囊?guī)格加大一號，并將冷報(bào)彎應(yīng)用于制冷管道彎道部位，從而避免管壁內(nèi)嵌入污染物，對管道的使用性能造成嚴(yán)重影響。

地下敷設(shè)一般分為通行地溝敷設(shè)、半通行地溝敷設(shè)和不通行地溝敷設(shè)三種。在敷設(shè)通行地溝時(shí)，需要控制地溝凈高不超過1.8m，如果同時(shí)敷設(shè)多個(gè)管道，需要在其他管道的下部敷設(shè)低溫管道，并控制一定的距離；在敷設(shè)半通行地溝時(shí)，地溝凈高控制在1.2m左右，不適合同時(shí)敷設(shè)多條冷暖管道，容易出現(xiàn)交叉影響；在敷設(shè)不通行地溝時(shí)，一般使用地溝蓋板，施工人員需要單獨(dú)敷設(shè)低溫管道，使敷設(shè)的效果得到提高。

2.2 制冷機(jī)優(yōu)化

在暖通空調(diào)的制冷技術(shù)中，CFD技術(shù)被研究人員進(jìn)行合理運(yùn)用，主要是因?yàn)樵摷夹g(shù)能夠形成暖通空調(diào)中數(shù)據(jù)動量、能量、質(zhì)量守恒方程的建模及其復(fù)雜的計(jì)算，給暖通空調(diào)制冷技術(shù)的研究效率提供了極大地幫助，使工作人員的研究時(shí)間和財(cái)力得到節(jié)省。CFD技術(shù)能夠根據(jù)自身嚴(yán)格的計(jì)算程序?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行精確有序的處理和計(jì)算，切計(jì)算所得數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，能夠給暖通空調(diào)的控制制冷系統(tǒng)的研究提供大量數(shù)據(jù)支持。暖通空調(diào)制冷技術(shù)研究的關(guān)鍵就是被視化的龐大數(shù)據(jù)，在全面評估這些數(shù)據(jù)以后，才能夠在實(shí)際生產(chǎn)中被研究人員進(jìn)行合理運(yùn)用。因此，CFD技術(shù)不僅能夠縮短研究人員的數(shù)據(jù)處理時(shí)間，而且能夠優(yōu)化控制制冷系統(tǒng)?，F(xiàn)如今，研究人員在使用CFD技術(shù)前，需要確認(rèn)在實(shí)際投入使用時(shí)壓縮機(jī)的工作狀況，掌握工作狀態(tài)下壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動頻率，認(rèn)真記錄室內(nèi)吸收冷氣時(shí)的壓力等參數(shù)，研究人員在優(yōu)化控制制冷系統(tǒng)時(shí)需要根據(jù)相關(guān)參數(shù)完成。工作人員需要根據(jù)制冷機(jī)實(shí)際工作數(shù)據(jù)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。輸入量在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中密切聯(lián)系著制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)工作狀況和制冷劑的溫度，而壓縮機(jī)工作狀況控制需要以出入口負(fù)荷值為依據(jù)進(jìn)行施工，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出值就是制冷機(jī)系統(tǒng)的吸氣壓力。

2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

作為一種多層反饋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)﹄[藏單元連接問題進(jìn)行有效解決。而且BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在對非線性映射問題進(jìn)行解決時(shí)有著無以取代的作用。根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特性一般在模式的識別與分類、函數(shù)系統(tǒng)控制和壓縮數(shù)據(jù)三個(gè)方面應(yīng)用較多：一是在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)不同數(shù)據(jù)特征對文字、圖片和語言等信息進(jìn)行智能識別，然后有針對性的進(jìn)行信息歸類，使信息處理速度不斷加快；二是可以利用其自身非線性的特點(diǎn)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)建模，模型建成以后在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用該系統(tǒng)，例如控制機(jī)器人運(yùn)動軌跡等；三是對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，使數(shù)據(jù)所占據(jù)的內(nèi)存空間有效減少。同時(shí)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還能夠抽取數(shù)據(jù)的特征，便于分析數(shù)據(jù)。

按照BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的上述特征，能夠在暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)中應(yīng)用這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有效模擬出空調(diào)制冷系統(tǒng)中制冷機(jī)吸氣壓力。由于暖通空調(diào)制冷機(jī)具有較強(qiáng)的能耗，因此其精確性在收集其能耗狀態(tài)時(shí)很難得到保障。這時(shí)可以將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用充分發(fā)揮，真實(shí)的模擬相關(guān)數(shù)據(jù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑷我獾倪B續(xù)非線性函數(shù)模擬出來，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型最大限度的接近實(shí)際值。在暖通空調(diào)中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測制冷機(jī)狀態(tài)，便于后續(xù)的調(diào)整和控制。

3 暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化策略

（1）設(shè)計(jì)節(jié)能的冷卻水、冷熱水和風(fēng)系統(tǒng)。一是通過選擇一泵到頂?shù)脑O(shè)計(jì)方法，使施工成本有效節(jié)約，建筑耗電量大幅降低，后期維護(hù)保養(yǎng)工作不斷減少；二是設(shè)計(jì)合理的冷卻水系統(tǒng)使空調(diào)系統(tǒng)供回水冷凍水溫度差有效減小，使系統(tǒng)能耗大幅減低，同時(shí)選擇閉式循環(huán)模式使系統(tǒng)使用年限大幅增加，采取有效措施使系統(tǒng)的輸送能耗得到降低；三是針對較少水資源的區(qū)域，通過冷卻塔循環(huán)運(yùn)行模式使循環(huán)水泵揚(yáng)程減小，降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，并對冷卻塔位置的通風(fēng)效果加強(qiáng)注意。在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，需要設(shè)計(jì)一定的變風(fēng)量，不僅能夠?qū)照{(diào)系統(tǒng)總風(fēng)量進(jìn)行控制，而且能夠?qū)︼L(fēng)量負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整，從而使風(fēng)機(jī)能耗和運(yùn)行容量進(jìn)一步減少，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

（2）設(shè)計(jì)熱回收裝置。暖通空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中浪費(fèi)大量的余熱，這些余熱具有很大的價(jià)值，如果能夠通過熱回收裝置進(jìn)行重新利用，利用熱交換裝置對濕熱或總熱進(jìn)行傳遞，可以使冷熱源能耗得到降低，滿足濕熱變化的需求，從而使空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行所消耗的能量大大節(jié)省。為了使環(huán)境質(zhì)量得到保障，運(yùn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)時(shí)需要將一些空氣排出，這會使系統(tǒng)能耗增加，而且系統(tǒng)能耗會在新風(fēng)處理過程中再次增加，但熱回收裝置安裝以后，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的排風(fēng)能量充分回收，并用它對新風(fēng)進(jìn)行處理，從而使系統(tǒng)能耗明顯減少，機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷有效降低，使暖通空調(diào)系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和明顯的節(jié)能性?，F(xiàn)如今，可利用熱管換熱器、熱泵系統(tǒng)、蓄冷和蓄熱系統(tǒng)、熱回收環(huán)以及換熱器等來設(shè)置暖通空調(diào)系統(tǒng)的熱回收裝置，通過熱水系統(tǒng)和制冷機(jī)組的結(jié)合在冷凝熱回收時(shí)加熱處理生活用水用回收的熱量，不僅給日常用水提供了便利，而且實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，在暖通空調(diào)中，制冷系統(tǒng)作為核心元件，具有較大的能耗量，因此需要不斷優(yōu)化控制空調(diào)制冷系統(tǒng)，使系統(tǒng)能耗最大程度的降低，使系統(tǒng)的運(yùn)行效率進(jìn)一步提高。受暖通空調(diào)的制冷劑運(yùn)作影響，其具有較高的能耗，使我國能源的供求關(guān)系收到嚴(yán)重影響，所以對其進(jìn)行優(yōu)化的控制有著重要意義。

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