基于Lonworks的中央空調(diào)空氣處理機(jī)組設(shè)定點(diǎn)優(yōu)化及軟件開發(fā)

劉杰

(浙江金盾風(fēng)機(jī)股份有限公司,浙江紹興 312363)

基于Lonworks的中央空調(diào)空氣處理機(jī)組設(shè)定點(diǎn)優(yōu)化及軟件開發(fā)

劉杰

(浙江金盾風(fēng)機(jī)股份有限公司,浙江紹興 312363)

目前,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)辦公環(huán)境、生活環(huán)境均提出了較高的要求,智能型建筑越來越受到人們的重視。智能建筑理念源于美國,上世紀(jì)90年代,我國也開始發(fā)展智能建筑,現(xiàn)階段,人們對(duì)這一理念已經(jīng)不再陌生。在智能建筑中,空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)是其重要組成部分,中央空調(diào)系統(tǒng)的主要作用就是提供冷熱源、對(duì)空氣進(jìn)行處理(其中包括凈化、干燥、加濕、加熱等作用)、分配與輸送空氣。在中央空調(diào)中,空氣處理機(jī)在空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。本文主要分析基于Lonworks的中央空調(diào)空氣處理機(jī)組設(shè)定點(diǎn)優(yōu)化與軟件開發(fā)方法,讓人們對(duì)中央空調(diào)有進(jìn)一步了解。

Lonworks 中央空調(diào) 空氣處理

在生活水平大大提升的同時(shí)，人們對(duì)生活環(huán)境、工作環(huán)境舒適度的要求也越來越高，為了滿足人們的需求，中央空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生。就智能建筑能量消耗而言，中央空調(diào)系統(tǒng)能量消耗所占比例最大，從目前空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況上看，運(yùn)行效率并不高，我們必須在了解空調(diào)系統(tǒng)組成與其運(yùn)行原理后，才能夠找出對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化與軟件開發(fā)的方法。

1 基于Lonworks的中央空調(diào)的組成

1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成

中央空調(diào)系統(tǒng)的使用使人們的生活變得更加舒適，它屬于空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，通過它可以滿足人們對(duì)空氣環(huán)境的需求。所謂空氣調(diào)節(jié)，也就是指在內(nèi)部環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣流動(dòng)、空氣清潔度、空氣濕度的人工調(diào)節(jié)。從系統(tǒng)設(shè)備上看，多元化特征體現(xiàn)得尤為明顯，正因如此，中央空調(diào)系統(tǒng)也可分為很多種類。

基于Lonworks中央空調(diào)系統(tǒng)組成非常復(fù)雜，主要包括盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷媒循環(huán)水系統(tǒng)、制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在相對(duì)濕度供風(fēng)溫度的調(diào)節(jié)上具有重要作用，可以滿足用戶需求，它的作用主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

①實(shí)現(xiàn)新風(fēng)與回風(fēng)的混合，提供空氣。如果風(fēng)扇處于關(guān)閉狀態(tài)，可將回風(fēng)閥打開，將新風(fēng)風(fēng)閥關(guān)閉。②對(duì)新風(fēng)中所包含的黑煙、煙塵、粉塵等有害物質(zhì)進(jìn)行處理。③在冬季可以實(shí)施加濕處理。④完成干燥、空氣加濕等處理后，可對(duì)供風(fēng)再加熱。⑤利用氣流調(diào)節(jié)器，可以對(duì)室內(nèi)供風(fēng)氣流進(jìn)行控制。

中央空調(diào)系統(tǒng)熱交換循環(huán)主要包括室外空氣循環(huán)、冷卻水循環(huán)、冷媒循環(huán)、冷凍水循環(huán)、室內(nèi)空氣循環(huán)。

1.2 空氣處理機(jī)構(gòu)成

在中央空調(diào)中，空氣處理機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)空氣輸送設(shè)備、熱源設(shè)備、冷源設(shè)備之間的聯(lián)結(jié)，除此之外，它還是對(duì)空氣進(jìn)行處理的最主要設(shè)備?？諝馓幚硐到y(tǒng)構(gòu)成包括房間組成、空氣處理單元、末端裝置等。在該系統(tǒng)內(nèi)，通過空氣處理，可以滿足用戶所需求的送風(fēng)狀態(tài)，對(duì)室內(nèi)的氣流速度、空氣濕度、溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在整個(gè)空氣系統(tǒng)中，通過空氣處理機(jī)組，可于機(jī)房內(nèi)對(duì)房間空氣集中處理。

2 基于Lonworks的中央空調(diào)空氣處理機(jī)組優(yōu)化與軟件開發(fā)

2.1 目標(biāo)函數(shù)

在中央空調(diào)處理機(jī)內(nèi)，冷凍水泵與供風(fēng)風(fēng)扇是最主要耗能水泵。一般而言，冷凍水泵有1臺(tái)，供風(fēng)風(fēng)扇有多臺(tái)。優(yōu)化空氣處理機(jī)組的主要目的就是在符合要求的條件下，控制處理機(jī)組耗能，將其耗能降至最低。其優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)如下：

其中Ppump表示冷凍水泵功率，Ppump。nom表示冷凍水泵額定功率。

另外，還需對(duì)空氣處理機(jī)的運(yùn)行特征與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，優(yōu)化過程必須對(duì)冷凍水質(zhì)量流量與空氣質(zhì)量進(jìn)行限定，確保系統(tǒng)運(yùn)行不超出有效范圍。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，還要遵循能量保證守恒原則。

2.2 合理選擇優(yōu)化算法

在高層建筑中，一般于地下室內(nèi)設(shè)置冷水機(jī)房，機(jī)房內(nèi)設(shè)備主要有冷凍水泵、制冷機(jī)等，于樓頂處設(shè)置冷卻塔，室外新風(fēng)與房間回風(fēng)混合后，可通過冷卻塔處理。冷凍水受到冷凍水泵的推動(dòng)作用后，在每層空氣處理單元中，實(shí)現(xiàn)熱交換，通過處理之后，便可滿足空調(diào)室內(nèi)用戶的需求。

空氣處理優(yōu)化需要考慮到很多非線性規(guī)劃問題，它有著自身的特殊性與復(fù)雜性。若直接運(yùn)用理論與優(yōu)化方法，并不能取得最佳成效。其特征主要表現(xiàn)為兩點(diǎn)：①在空氣處理機(jī)組目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化中，優(yōu)化變量與約束條件之間有著較為復(fù)雜的關(guān)系，求導(dǎo)難度非常大。②優(yōu)化函數(shù)中涉及到很多變量，且變量級(jí)別并未統(tǒng)一，參數(shù)過多，增加了優(yōu)化求解的難度。

針對(duì)上述這種情況，必須采用特殊的求解方法。對(duì)空氣處理機(jī)組各方面進(jìn)行考慮后，發(fā)現(xiàn)可采用SUMT罰函數(shù)法，獲取增廣目標(biāo)函數(shù)后，選擇無約束優(yōu)化方法，會(huì)對(duì)優(yōu)化可靠性、速度、結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

另外，罰函數(shù)法是一種比較傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，這種方法十分簡單，且容易編制，適用性較廣，通過采用這種算法，可取得最優(yōu)解。

2.3 優(yōu)化軟件開發(fā)

中央空調(diào)系統(tǒng)具備復(fù)雜的特征，它由很多設(shè)備共同組成，每個(gè)設(shè)備型號(hào)都不同，為了達(dá)到在線優(yōu)化的目的，促進(jìn)人機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)，確保系統(tǒng)運(yùn)行處于最佳工作點(diǎn)，達(dá)到減少能源消耗的目的，必須開發(fā)優(yōu)化軟件。

VisualC++的綜合性較高，操作十分方便，編程能力較高，在各類Windos應(yīng)用程序開發(fā)中都適用。現(xiàn)階段的面向?qū)ο蠹夹g(shù)非常流行，它主要包含面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)與面向?qū)ο蠓治?，該技術(shù)設(shè)計(jì)方式提出后，將以往程序設(shè)計(jì)中存在的代碼重用問題解決。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的開發(fā)時(shí)間較短，且具備較高的可靠性，應(yīng)用程序維護(hù)方式變得更為簡單，在升級(jí)與更新上，也十分簡便。在Windos內(nèi)，程序基本單位是窗口，并非函數(shù)與過程，就面對(duì)對(duì)象而言，窗口就是其對(duì)象。VisualC++的可視化編程環(huán)境比較廣泛，它有著函數(shù)作為支持，程序開發(fā)功能比較強(qiáng)大。

3 結(jié)語

中央空調(diào)空氣處理機(jī)在智能建筑中發(fā)揮著重要作用，本文首先分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的組成部分，然后對(duì)處理機(jī)組優(yōu)化與軟件開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)探討，有利于達(dá)到節(jié)能的目的。

[1]鄧勇.中央空調(diào)系統(tǒng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器研究[D].南華大學(xué),2012.

[2]國明.中央空調(diào)空氣處理系統(tǒng)優(yōu)化方法研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2013.

[3]任爽.中央空調(diào)空氣處理系統(tǒng)控制策略研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2013.

[4]李樹江,張學(xué)文,孔麗新.進(jìn)化規(guī)劃在中央空調(diào)空氣處理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010(01):100-104+120.