辦公建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能改造

謝皓星

【摘要】：近年來，空調(diào)在辦公建筑中的應(yīng)用越來越多，為了提高空調(diào)的節(jié)能型，對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對(duì)空調(diào)耗能的原因進(jìn)行了分析，并對(duì)辦公建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能改造的方法進(jìn)行了一定的探討。

【關(guān)鍵詞】：辦公建筑；空調(diào)制冷系統(tǒng)；節(jié)能改造

【分類號(hào)】TU831

1.引言

隨著現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，在辦公建筑中，對(duì)于空調(diào)的應(yīng)用越來越多，而且由于國家對(duì)于能源問題的不斷重視，節(jié)能省電的空調(diào)逐漸成為人們的最佳選擇。因此，如何更好地將現(xiàn)階段的制冷系統(tǒng)進(jìn)一步的節(jié)能改造，怎樣最大限度的對(duì)現(xiàn)階段的制冷系統(tǒng)進(jìn)行完善等，都是現(xiàn)階段空調(diào)研發(fā)面臨的問題。下面筆者就對(duì)于現(xiàn)階段的問題做一個(gè)介紹，希望能對(duì)大家有一定的幫助。

2.當(dāng)前辦公建設(shè)空調(diào)耗能的原因

2.1內(nèi)部壓力和溫度

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，大家對(duì)生活服務(wù)業(yè)質(zhì)量的追求也越來越高，對(duì)制冷設(shè)備的需求量也就隨之增大。制冷設(shè)備廣泛應(yīng)用的同時(shí)不可避免的引起能源的消耗。內(nèi)部壓力與溫度成為空調(diào)耗能的原因之一。制冷系統(tǒng)內(nèi)部的工作原理較為簡單，其結(jié)構(gòu)主要如下圖1所示，主要利用液體氣體固體三臺(tái)之間的變化實(shí)現(xiàn)吸熱預(yù)防熱的目的。首先，制冷劑氣體在高溫高壓條件下會(huì)經(jīng)由管路流入到冷凝器中，冷凝器具有冷凝的作用，氣體在冷凝器內(nèi)散熱，降溫，冷凝成高溫高壓狀態(tài)下的液態(tài)制冷劑，高溫高壓的液態(tài)制冷劑再經(jīng)管路流入干燥儲(chǔ)液器內(nèi)，液態(tài)制冷器會(huì)在干燥儲(chǔ)液器中被干燥，過濾，被干燥過濾后的液體會(huì)流進(jìn)膨脹閥，經(jīng)過節(jié)流變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑，然后進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)，在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱，從而使空氣溫度降低，吹出冷風(fēng)，達(dá)到制冷效果，這就是空調(diào)制冷的一個(gè)工作循環(huán)，此時(shí)制冷劑吸收熱量變成低溫低壓氣態(tài)制冷劑，壓縮后變成高溫高壓狀態(tài)，如此循環(huán)工作。正是因?yàn)閴嚎s機(jī)反復(fù)對(duì)低壓低溫氣體進(jìn)行連續(xù)循環(huán)壓縮工作，久而久之，機(jī)組內(nèi)部壓力減小，溫度調(diào)節(jié)功能降低，機(jī)組工作效率降低，相同的功耗，工作效率的降低使得空調(diào)功耗加大，能源就會(huì)消耗增多。

2.2膨脹閥開啟度的影響

膨脹閥開啟度是影響空調(diào)節(jié)能的重要因素，膨脹閥的開啟度應(yīng)該適當(dāng)，如果開啟度過大會(huì)不但會(huì)影響空調(diào)正常的工作效果，還會(huì)造成能源大量損失。通常膨脹閥在保證壓縮機(jī)回氣過熱度穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，為蒸發(fā)器提供適量的冷凝劑，以達(dá)到增強(qiáng)制冷的效果。然而隨著空調(diào)

使用時(shí)間的增長膨脹閥會(huì)因?yàn)槟p而發(fā)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變，影響其原本的工作質(zhì)量。工作人員必須定期對(duì)膨脹閥進(jìn)行檢查，在檢查時(shí)應(yīng)該關(guān)閉系統(tǒng)，使系統(tǒng)停止工作，將溫度表插入回氣口保溫層，溫度穩(wěn)定后記錄數(shù)值，在對(duì)出氣口測量完畢后開機(jī)運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定后，一般在開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘后認(rèn)為狀態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)行高壓測量，壓力值若與標(biāo)準(zhǔn)值一致則認(rèn)為系統(tǒng)正常運(yùn)行。反之，則需要進(jìn)行調(diào)整。

3.空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能改造的方法

3.1利用自動(dòng)控制技術(shù)

通常對(duì)空調(diào)末端進(jìn)行控制時(shí)會(huì)利用設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)空調(diào)末端的新風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和控制，已到達(dá)當(dāng)任何一個(gè)部位出現(xiàn)過多能源消耗時(shí)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免過多的電力消耗。該技術(shù)的原理是利用數(shù)字控制器將獲取的數(shù)值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，從而達(dá)到節(jié)能改造的目的。

3.2利用變頻技術(shù)

隨著空調(diào)節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的新型科學(xué)技術(shù)在國內(nèi)空調(diào)制造中得到了廣泛、有效的應(yīng)用。在對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)通常采用變頻技術(shù)，變頻器通過對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的水壓差和溫度差進(jìn)行數(shù)值采集，通過自身系統(tǒng)的數(shù)值分析，將命令傳遞給變頻器，通過變頻器對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)字調(diào)節(jié)以及控制，從而達(dá)到節(jié)能的目的。變頻技術(shù)可以快速的對(duì)水泵與風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有高效性。

3.3動(dòng)態(tài)變流量技術(shù)

通常當(dāng)空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷發(fā)生超出承受范圍之內(nèi)的變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)收集到的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊粗略的估算，及時(shí)對(duì)冷水機(jī)組和冷卻風(fēng)機(jī)的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，從而使冷水機(jī)組的工作狀態(tài)和冷卻水流量以及冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)，確保機(jī)組的工作狀態(tài)與效率都處于最佳狀態(tài)。通過對(duì)冷水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)中數(shù)值的收集與模糊粗略運(yùn)算，可以將系統(tǒng)分析得到的參數(shù)送到冷水機(jī)組、冷凍（溫）水的控制子系統(tǒng)、冷卻水控制子系統(tǒng)、冷卻風(fēng)機(jī)控制子系統(tǒng)，從而保證空調(diào)系統(tǒng)能夠及時(shí)從不良狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行最佳狀態(tài)，并且始終處于工作效率最高以及最佳狀態(tài)。

3.4利用改進(jìn)之后的人工魚群算法求解中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的最小功率

人工魚群算法是隨機(jī)搜索算法的一種，這種算法優(yōu)點(diǎn)很多包括全局收斂性良好，初始值要求低，操作簡答易實(shí)現(xiàn)等，然而人工魚群算法也存在一定的缺點(diǎn)，例如后期手鏈速度慢，尋優(yōu)精度較低等。對(duì)于中央空調(diào)來說，制冷系統(tǒng)中的制冷器是其核心耗能設(shè)備，由于冷卻水的供水溫度是制冷劑的優(yōu)化控制變量，微小的溫度就會(huì)對(duì)制冷劑的耗能產(chǎn)生巨大的影響，因此中央空調(diào)制冷系統(tǒng)對(duì)制冷劑有著較高的精度優(yōu)化要求。

改進(jìn)后的人工魚群算法有效解決了之前存在的一些缺陷，是算法的后期收斂速度與精度有了很大的提高。改進(jìn)后的人工魚群算法能夠?qū)照{(diào)制冷系統(tǒng)的最小功率進(jìn)行求解。影響空調(diào)制冷系統(tǒng)總耗能量的關(guān)鍵控制變量分別是流入制冷機(jī)內(nèi)冷卻水的溫度，冷卻水流量的大小以及冷卻塔的風(fēng)量。改進(jìn)后的人工魚群算法在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的合理應(yīng)用可以求解最小耗能功率，有效實(shí)現(xiàn)了空調(diào)節(jié)能優(yōu)化的目的。在求解優(yōu)化變量當(dāng)中，將流入制冷機(jī)內(nèi)冷卻水的溫度設(shè)為Twcs，冷凍水的供水溫度為Tchws，冷卻水的流量為Mw，冷卻塔風(fēng)扇流量為Ma而將人工魚的狀態(tài)設(shè)為X=（Twcs，Tchws，Mw，Ma），人工魚數(shù)目與嘗試數(shù)目均設(shè)為10，迭代次數(shù)n設(shè)為60。改進(jìn)后的人工魚群算法能夠?qū)χ醒肟照{(diào)制冷系統(tǒng)的最小功率求解的程序流程可以概括為：（1）計(jì)算每條人工魚的使用度值。（2）對(duì)最優(yōu)人工魚的狀態(tài)進(jìn)行記錄。（3）計(jì)算出人工魚視野范圍的數(shù)值。（4）對(duì)每條人工魚進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，并對(duì)其行為進(jìn)行選擇。具體包括覓食的過程，聚群的過程，追尾的過程以及隨機(jī)的過程。（5）對(duì)新人工魚的位置進(jìn)行更新。第六，對(duì)最優(yōu)人工魚的狀態(tài)進(jìn)行更新。第六，判斷迭代的次數(shù)，不符合繼續(xù)重復(fù)上述過程，達(dá)到要求后結(jié)束。

4.結(jié)語

近年來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有了很大的提高，人們對(duì)于節(jié)能環(huán)保也越來越重視。在辦公建筑中，空調(diào)的應(yīng)用十分廣泛，因此，對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在對(duì)辦公建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造的過程中，應(yīng)該明確空調(diào)產(chǎn)生能耗的原因，并采取科學(xué)合理的改造方法，從而為建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)貢獻(xiàn)自己的一份力量。

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