暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化與控制技術(shù)分析

曹玨末

（上海市住安建設(shè)發(fā)展股份有限公司，上海200437）

1 引言

在我國(guó)大部分建筑高層建筑內(nèi)，暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)每年運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能耗占到建筑總體的1/3～1/2，其用電花費(fèi)的資金也非常多。鑒于此，相關(guān)部門必須進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化與控制，使其逐漸向低能耗運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變，為人們提供舒適、潔凈的生活以及工作氛圍，提高人們的生活質(zhì)量。在暖通空調(diào)的運(yùn)行過程中，核心元件是暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)，該部分也是耗能量最大的部分。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)內(nèi)容展開論述。

2 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理

圖1為暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)。在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，主要是利用制冷劑完成熱量的交換工作，并使制冷劑在相關(guān)設(shè)備的作用下，使自身的狀態(tài)產(chǎn)生一定的變化，最終實(shí)現(xiàn)熱量的吸收與釋放，為暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)提供助力。一般情況下，制冷劑使用過程中涉及的設(shè)備包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流閥4個(gè)部分[1]。其中，制冷劑在蒸發(fā)皿中會(huì)吸收大量的熱量并由液體變?yōu)闅怏w。氣體狀態(tài)的制冷劑會(huì)被壓縮機(jī)吸入，并被壓縮為高溫高壓狀態(tài)下的氣體，該氣體會(huì)進(jìn)入冷凝器中，并在這一過程中將自身的熱量傳輸?shù)娇諝饣蛩?，從而形成最原始的液體形態(tài)。

圖1 暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)

3 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化與控制技術(shù)分析

在暖通空調(diào)的運(yùn)行過程中，其制冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)會(huì)受到室外自然環(huán)境與室內(nèi)狀況的影響。因此，為了確保暖通空調(diào)的制冷效果，其制冷系統(tǒng)通常會(huì)全部投入運(yùn)行狀態(tài)中，使部分制冷系統(tǒng)的運(yùn)作處于超負(fù)荷狀況，能源消耗較大。鑒于此，在對(duì)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法進(jìn)行研究的過程中，可以從其負(fù)荷狀態(tài)入手，研究該系統(tǒng)最佳狀態(tài)時(shí)的吸氣壓力，從而制定有效的能源節(jié)約方案。

3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中一種常見的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠進(jìn)行多層反饋，解決多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中隱藏的相關(guān)問題，如圖2所示。同時(shí)，其對(duì)解決非線性的映射問題有非常重要的作用。根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)用效果，其主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：首先，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)ξ淖帧D片及語(yǔ)言等信息進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)數(shù)據(jù)信息的特點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別與分類，幫助工作人員快速地完成信息的處理工作[2]；其次，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能可以對(duì)函數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)非線性的特點(diǎn)建設(shè)函數(shù)模型，并將其應(yīng)用于工業(yè)化的控制系統(tǒng)中，從而操控機(jī)械的運(yùn)行方式。

圖2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

根據(jù)以上論述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征，將其應(yīng)用于暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中，可以模擬該系統(tǒng)中制冷機(jī)的吸氣壓力情況。同時(shí)，由于暖通空調(diào)制冷機(jī)的能耗具有一定的非線性特征，在分析其能耗狀況的過程中存在一定的困難。鑒于此，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，為有關(guān)技術(shù)人員提供準(zhǔn)確的參考。此外，還可以利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬非線性函數(shù)的特點(diǎn)，建立與實(shí)際情況相同的網(wǎng)絡(luò)模型為暖通空調(diào)運(yùn)行過程中，調(diào)整與控制器制冷系統(tǒng)的狀態(tài)提供有價(jià)值的參考。

3.2 Matlab語(yǔ)言的應(yīng)用

Matlab語(yǔ)言是一種功能性很強(qiáng)的程序語(yǔ)言，該語(yǔ)言可以處理數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)，其處理效率非常高，處理結(jié)果的準(zhǔn)確性也能得到保證。因此，Matlab語(yǔ)言在控制系統(tǒng)、圖像處理及仿真系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用也比較普遍。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，Matlab語(yǔ)言的應(yīng)用體系也更加完善，各領(lǐng)域的技術(shù)人員也根據(jù)自身的實(shí)際需要，制造出了Matlab工具箱，其中包括各種樣式的子程序，方便人們的及時(shí)調(diào)取，并在此基礎(chǔ)上完成自己的編程工作[3]。換言之，Matlab語(yǔ)言的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了模塊化的應(yīng)用方式，并簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的控制流程。

在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，Matlab語(yǔ)言可以結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一起應(yīng)用，其優(yōu)化與技術(shù)控制方式為：2種方式結(jié)合后，可以使制冷系統(tǒng)根據(jù)模塊的特征設(shè)定相關(guān)程度，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行流程。實(shí)際上，在暖通空調(diào)運(yùn)行的過程中，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)受到外界環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境的影響。因此，系統(tǒng)的運(yùn)行狀況也時(shí)常發(fā)生改變。而采用上述2種方式結(jié)合的辦法，可以更加快速地收集相關(guān)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化不必要的系統(tǒng)運(yùn)作流程，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3.3 自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用

自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)也是暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中常見的一種優(yōu)化控制方式。自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)主要是對(duì)整個(gè)制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，其最終的目的是降低能耗。自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)反饋的情況展開適應(yīng)性的學(xué)習(xí)，并結(jié)合相關(guān)邏輯關(guān)系對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整[4]。同時(shí)，自適應(yīng)模糊控制系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效控制制冷機(jī)消耗的實(shí)際功率，并通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)得出冷卻水最佳的溫度，在此基礎(chǔ)上對(duì)水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，增強(qiáng)冷卻水系統(tǒng)與外界環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對(duì)涉及生活質(zhì)量的各個(gè)方面都提出了更高的要求。同時(shí)，在現(xiàn)代建筑的建設(shè)過程中，暖通空調(diào)已成為不可或缺的重要部分，對(duì)人們的生活和工作環(huán)境有重要的影響。但是，在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，通常會(huì)消耗較高的能源，不符合我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展理念，同時(shí)對(duì)環(huán)境也產(chǎn)生了不良的影響。鑒于此，相關(guān)領(lǐng)域的科研人員必須進(jìn)一步優(yōu)化暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)該系統(tǒng)的有效控制。