暖通空調優(yōu)化控制技術的分析

1.李成偉 2.張 毅

1.身份證號：410103198512150019 2.身份證號：410323198806250556

暖通空調優(yōu)化控制技術的分析

1.李成偉 2.張 毅

1.身份證號：410103198512150019 2.身份證號：410323198806250556

現代中央空調技術在建筑工程中的應用提高了建筑結構的整體性能以及使用舒適性。同時，通過科學的建筑設計以及與暖通空調技術的有機結合還能夠實現建筑節(jié)能目標，為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施奠定基礎。針對現代暖通空調需求的不斷提高，暖通空調技術也加快了自身的發(fā)展腳步。針對現代綠色節(jié)能需求，借助更多的先進技術，以此實現暖通空調節(jié)能基礎需求、滿足我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對空調技術的需求。本文主要對暖通空調系統(tǒng)的內涵、問題、優(yōu)化控制技術應用等內容進行了分析與探究。

暖通空調；優(yōu)化控制技術；內涵；問題

在我國城市化水平不斷提高和城市建筑行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，人們的生活水平顯著提高，人們對室內環(huán)境質量的要求也越來越高。因此，在人們越來越重視暖通空調技術的發(fā)展的基礎上，我國的暖通空調控制技術也獲得了很大的提升。但是，我國的暖通空調控制技術也存在一些問題，尤其是暖通空調系統(tǒng)的能源消耗過高不符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且在我國能源日益緊張的環(huán)境下，高能耗問題更加突出。因此，加強暖通空調優(yōu)化控制技術的研究成為每個暖通空調設計人員的首要任務，設計人員必須抓住問題能耗高的根本原因，不斷的優(yōu)化暖通空調控制技術，提高暖通空調使用能源的效率，提高暖通空調的運行質量。

一、暖通空調系統(tǒng)的內涵

暖通空調工作原理就是制冷劑在制冷機組的蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱量的交換而汽化，從而使冷凍水的溫度降低，然后，被汽化的制冷劑在壓縮機作用下，變成高溫高壓氣體，流經制冷機組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻，又從氣體變成了低溫低壓的液體，同時被降溫的冷凍水經冷凍水水泵送到空氣處理單元的熱交換器中，與混風進行冷熱交換形成冷風源，通過送風管道送入被調房間。如此循環(huán)，在夏季，房間的熱量就被冷卻水所帶走，在流經冷卻塔時釋放到空氣中。常用的冷凍水(水為載冷劑)系統(tǒng)的冷凍水管道均為循環(huán)式系統(tǒng)。變流量系統(tǒng)根據其組成裝置不同，又可分為“相對的變流量系統(tǒng)”，即冷量制備環(huán)路是定流量，而冷量輸送環(huán)路是變流量的；和“真正的變流量系統(tǒng)”，即冷水機組蒸發(fā)器變流量系統(tǒng)，流過蒸發(fā)器的水量由負荷端的需求來確定，后者能夠充分發(fā)揮變流量系統(tǒng)的節(jié)能潛力。

二、暖通空調控制技術存在的問題

暖通空調控制技術主要存在兩個問題。一是暖通空調系統(tǒng)能耗嚴重。隨著人們生活水平的提高，空調的使用范圍更廣，使用更頻繁。在大型建筑中，中央空調系統(tǒng)的能耗占整個建筑能耗的一半以上。造成這種情況主要和空調系統(tǒng)的設計有關，根據對當前空調運行的實際情況研究，空調系統(tǒng)不是按照滿足正常要求的來設計，而是按照滿足客戶最大需求標準來設計，空調系統(tǒng)日常運行超出了需求范圍，空調系統(tǒng)而處于低負荷狀態(tài)下運行；二是空調系統(tǒng)運行質量不高。當前許多人對當前空調環(huán)境的滿意程度不高，據新加坡某大學對新加坡部分商用大樓的暖通空調系統(tǒng)運行情況調查表明，超過25%的大樓CO2，10%左右的大樓甲醛超標和濕度過大，超過半數的大樓溫度過低，這些情況會降低大樓的舒適度，對人體健康造成損害，影響人們的工作效率。

造成暖通空調能耗大且空調環(huán)境低的原因主要有兩個：首先，暖通空調系統(tǒng)的設計采用最大負荷計算法和定工作點的運行方式，暖通空調真正處于最大負荷運行的情況少，更多的是處于輕載環(huán)境下運行。與此同時，受外部環(huán)境的濕度和光照的影響，暖通空調系統(tǒng)運行環(huán)境不斷變化，定工作點控制方式降低了傳熱的效率，而導致能量的浪費。其次，控制器設計存在缺陷。當傳統(tǒng)的控制器采用的是干空氣線性系統(tǒng)設計。然而，在實際運行中，空氣處理機存在非線性環(huán)節(jié)，空調運行的外部環(huán)境條件也在不斷的發(fā)生變化。當外部環(huán)境發(fā)生變化時，傳統(tǒng)的控制器難以準確的調節(jié)室內溫度，而造成能源的浪費。

三、暖通空調優(yōu)化控制技術的應用

暖通空調控制器的設立要建立在合理設定房間溫度的基礎上 ，空調系統(tǒng)才能快速準確將房間溫度調節(jié)到事先設定的溫度值 ，并采取一 定的措施降低外部環(huán)境對室內溫度的影響 ，降低空調系統(tǒng)的能耗。由 于暖通空調在運行時有一定是時間延遲 ，控制信號難以及時傳達至控 制系統(tǒng)。同時暖通空調運行的環(huán)境也處于不斷變化和發(fā)展中， 對空調系統(tǒng)的運行會產生一定的影響 ，可以將網絡神經技術來減少空 調系統(tǒng)受外部環(huán)境的變化而產生的不良影響[。所以，將廣義的預測 控制的基礎上，結合神經網絡技術，可以對暖通空調的控制起到優(yōu)化的 效果。

1、暖通空調廣義預測控制結構

當前，我國的暖通空調系統(tǒng)采用基于 RBF 模糊神經網絡空調廣義 預測控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的結構主要由三部分組成。要實現預測 ，必 須準確預測出空調的輸出，并在此基礎上形成暖通空調的優(yōu)化策略，同 時建立有效的反饋校正。結合梯度下降計算方法，修正RBF 模糊神經 網，并掌握最優(yōu)的空調控制規(guī)律。

2、控制器的在線滾動優(yōu)化

主要指利用模型分辨某一組成方面提供的預測輸出信息 ，根據相 關的方法實行滾動優(yōu)化，再找出科學的暖通空調控制規(guī)律；充分考慮優(yōu) 化計算量，最終實現對空調系統(tǒng)的滾動優(yōu)化控制。

3、廣義預測反饋校正

當系統(tǒng)處于滾動優(yōu)化時，優(yōu)化的基點不能偏離系統(tǒng)實際情況，必須 與系統(tǒng)實際相同。由于影響系統(tǒng)運行的因素較多，辨識模型會失配，這種預測方式與實際空氣處理單元很難達到完全一致。

四、暖通空調控制系統(tǒng)的注意事項

設計是建筑節(jié)能設計的重要方面，建筑的節(jié)能應充分考慮當地特有的自然調節(jié)，通過合理的規(guī)劃布局，在考慮當地的風向，地形，輻射和大氣環(huán)流等因素，做到因地制宜。所謂因地制宜，就是要充分合理的利用當地的自然資源，開發(fā)出適合當地氣候特色的空調方式，這是空調節(jié)能的綠色思路。

五、結束語

綜上所述，伴隨社會經濟的快速發(fā)展，人們的生活水平顯著提高，人們對室內環(huán)境質量的要求也越來越高。因此，在人們越來越重視暖通空調技術的發(fā)展的基礎上，我國的暖通空調控制技術也獲得了很大的提升。在我國能源日益緊張的環(huán)境下 ， 高能耗問題更加突出。因此，加強暖通空調優(yōu)化控制技術的研究成為每個暖通空調設計人員的首要任務，設計人員必須抓住問題能耗高的根本原因，不斷的優(yōu)化暖通空調控制技術，提高暖通空調使用能源的效率，提高暖通空調的運行質量。

[1]楊曉平.暖通空調優(yōu)化控制技術研究[D].沈陽工業(yè)大學 2005.