中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能中的智能控制技術(shù)探討

摘 要：中央空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到建筑工程建設(shè)中，對調(diào)節(jié)改善室內(nèi)溫度具有重要作用，是提高生活質(zhì)量的重要基礎(chǔ)設(shè)施?；谥醒肟照{(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性與關(guān)聯(lián)性，為保證系統(tǒng)運行的可靠性，排除外部因素的干擾，及時發(fā)現(xiàn)并處理存在的問題，需要在原有基礎(chǔ)上進行更新優(yōu)化，積極應(yīng)用新型技術(shù)和手段，對整個運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，了解各階段運行參數(shù)，從根本上來提高系統(tǒng)運行可靠性與穩(wěn)定性。本文基于智能控制技術(shù)特點，對其在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計與運行中應(yīng)用要點進行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；節(jié)能設(shè)計；智能控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.014

將智能控制技術(shù)應(yīng)用到中央空調(diào)系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)運行過程的實時監(jiān)控，隨時掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，確定其是否存在異常情況，一旦出現(xiàn)異常問題，系統(tǒng)將會自動告警，并且向值班人員發(fā)送告警信息，便于檢修工作的有效處理，避免故障的進一步發(fā)展?，F(xiàn)在智能控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，不僅可以提高管理效率，同時還可以降低系統(tǒng)運行能耗，對進一步促進中央空調(diào)系統(tǒng)運行綜合性能具有重要意義。

1 智能控制技術(shù)應(yīng)用分析

1.1 模糊控制

智能控制技術(shù)的應(yīng)用，可以更靈活、可靠的處理傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜問題，其中模糊控制為比較常用的智能控制技術(shù)之一。模糊控制涉及了計算機科學(xué)、模糊科學(xué)、知識工程以及人工智能等多門學(xué)科知識，將模糊集合論、模糊邏輯以及模糊語言變量等作為推理的基本規(guī)則，構(gòu)成一種具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)數(shù)字控制系統(tǒng)。其中模糊控制器為整個系統(tǒng)的核心，也可以將其稱之為模糊邏輯控制器，為一種語言型控制器[1]。模糊控制系統(tǒng)的實現(xiàn)可脫離數(shù)學(xué)模型，可被有效應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)以及模糊對象處理中。但是模糊控制中模糊規(guī)則、知識表示以及合成推理等均要以專家知識或者成熟經(jīng)驗作為依據(jù)，然后通過有效學(xué)習(xí)來不斷進行更新，具有很強的自學(xué)性與智能性。

1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以看作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)控制理論相互結(jié)合的產(chǎn)物，也是現(xiàn)在比較常用的智能控制技術(shù)之一。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行與人腦神經(jīng)系統(tǒng)相似，確定神經(jīng)元為節(jié)點，通過某種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來構(gòu)成活動網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括大量的簡單處理單元，相互連接后形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，可分為隱含層、輸入層以及輸出層三部分，且每層包含多個神經(jīng)元。通過權(quán)來連接網(wǎng)絡(luò)前后層節(jié)點，找出一定權(quán)值后，確保每組給定輸入均可產(chǎn)生達到要求的輸出，其中調(diào)節(jié)權(quán)值所遵循規(guī)則即為訓(xùn)練算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與人腦神經(jīng)系統(tǒng)具有一定相似性，這樣神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在應(yīng)用時，對外界環(huán)境的變化有很大的適應(yīng)能力，一般層數(shù)不多的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以對任意非線性系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)進行準確預(yù)測[2]。同時，還可以將其他并行計算看作為人腦直覺，反應(yīng)速度非?？?，在實際應(yīng)用中完全可以滿足實時控制要求。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行所存不足

2.1 控制效果差

中央空調(diào)系統(tǒng)性與復(fù)雜性高，設(shè)計與運行控制均需要綜合多項因素進行分析，想要保證其安全性與穩(wěn)定性，必須要基于實際情況，總結(jié)以往經(jīng)驗來對原有控制系統(tǒng)進行調(diào)整和優(yōu)化，保證控制系統(tǒng)性能可以達到實際應(yīng)用要求。對現(xiàn)行控制系統(tǒng)應(yīng)用效果分析，可確定傳輸與反應(yīng)系統(tǒng)較差，導(dǎo)致系統(tǒng)及時控制和處理能力較低，無法對中央空調(diào)運行狀態(tài)信息進行有效處理，信號傳輸不順暢致使故障處理不及時，更容易出現(xiàn)運行故障問題。并且，控制系統(tǒng)性能差也會影響控制系統(tǒng)綜合性能，產(chǎn)生更多電力損耗。再加上系統(tǒng)軟件差異，僅能夠滿足中央空調(diào)初步控制要求，無法對系統(tǒng)運轉(zhuǎn)進行整體調(diào)節(jié)，在一定程度上限制了中央空調(diào)運轉(zhuǎn)效率，與現(xiàn)在推行的節(jié)能降耗理念不相符。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計落后

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制作為智能控制技術(shù)的常用方式之一，雖然近年來應(yīng)用增多，但是從整體上分析空調(diào)行業(yè)研發(fā)與應(yīng)用還比較落后，智能性研究落后，應(yīng)用到中央空調(diào)系統(tǒng)中，自我處理能力比較低，再加上芯片成品比較高，智能系統(tǒng)信息處理能力無法達到實際應(yīng)用需求，實際處理無法滿足系統(tǒng)運行要求[3]。

2.3 自我診斷較弱

智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)，對比傳統(tǒng)系統(tǒng)可以達到自我診斷與處理的效果，進而可以提高中央空調(diào)運行綜合效果，在降低故障率的同時，減少運行能耗。但是目前我國中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)自我診斷以及處理方面研究并不成熟，所用自我診斷系統(tǒng)版本比較落后，無法完全滿足信息接收以及異常診斷要求，不能及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行存在的故障隱患，一般均為事后控制，產(chǎn)生更多損失。另外，自我處理為智能控制系統(tǒng)核心功能，但是因為現(xiàn)在無法實現(xiàn)，在中央空調(diào)應(yīng)用中還存在非常大的局限性，并不能滿足系統(tǒng)故障處理要求。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)智能控制應(yīng)用要點

3.1 定風(fēng)量系統(tǒng)控制

定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量穩(wěn)定性強，可無視負荷變化帶來的影響，風(fēng)機持續(xù)維持全風(fēng)量運行狀態(tài)，以改變送風(fēng)溫度的方式來對室內(nèi)冷熱負荷進行調(diào)節(jié)，達到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的目的。一般中央空調(diào)系統(tǒng)包括供暖、供冷、除濕以及加濕等基礎(chǔ)功能，利用智能控制技術(shù)來控制排風(fēng)口、回風(fēng)機以及電動風(fēng)門，滿足不同情況下的全新風(fēng)、循環(huán)式以及自動混合式運行需求，具有比較明顯的節(jié)能效果。將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到定風(fēng)量系統(tǒng)中，可實現(xiàn)空調(diào)回風(fēng)溫度自動調(diào)節(jié)、回風(fēng)閥與排氣閥比例調(diào)節(jié)、空調(diào)回風(fēng)濕度自動調(diào)節(jié)等。第一，回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)。其為定值控制系統(tǒng)，由智能模糊控制器比較回風(fēng)溫度傳感器所測得回風(fēng)溫度，同時按照控制規(guī)律來對表面式換熱器回水調(diào)節(jié)閥開度進行調(diào)節(jié)，控制好冷凍水添加量，控制室內(nèi)溫度維持在設(shè)定的恒定值。在這個過程中可將新風(fēng)溫度看作為系統(tǒng)擾動量，調(diào)節(jié)后保證其可以滯后于新風(fēng)溫度的變化，并且將新風(fēng)溫度傳感器反映的新風(fēng)溫度作為前饋信號加入到回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中看，還可以提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)可靠性。第二，回風(fēng)濕度調(diào)節(jié)[4]。調(diào)節(jié)控制模式與回風(fēng)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)相似，以提前設(shè)定的控制規(guī)律來對加濕器閥開度進行調(diào)節(jié)，改變加濕蒸汽流量大小，來達到控制室內(nèi)濕度的目的。

3.2 變風(fēng)量系統(tǒng)控制

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，即在室內(nèi)房間溫濕負荷發(fā)生變化后，可以通過調(diào)節(jié)改變中央空調(diào)送風(fēng)量，但是不改變送風(fēng)溫度的方式，將室內(nèi)溫濕度控制在一個恒定狀態(tài)。一般應(yīng)用此種控制系統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)，可在每個房間送風(fēng)入口位置安裝一個具有自動控制的風(fēng)閥，對送入室內(nèi)風(fēng)量大小進行調(diào)整，來對該房間溫濕度進行單獨控制，實際運行中具有較大的節(jié)能優(yōu)勢。對此種系統(tǒng)運行效果進行分析，可確定在系統(tǒng)送風(fēng)溫度不變的情況下，表冷器回水調(diào)節(jié)閥開度無需調(diào)節(jié)。在工程建設(shè)時為實現(xiàn)送風(fēng)量的改變，可應(yīng)用變頻器對送風(fēng)電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，維持系統(tǒng)功能正常運行的同時，避免過多消耗電能。變風(fēng)量智能控制系統(tǒng)控制對象包括相對濕度自動控制、回風(fēng)機自動調(diào)節(jié)、送風(fēng)量自動調(diào)節(jié)、新風(fēng)閥、回風(fēng)閥以及排風(fēng)閥比例調(diào)節(jié)等。系統(tǒng)控制過程即在房間內(nèi)部負荷所需風(fēng)量變化時，管道靜壓會相應(yīng)變化，傳感器會準確檢測傳感器靜壓變化量，同時將其反饋給智能模糊控制器，最后按照控制規(guī)則計算得到控制信號，并傳輸給變頻器，然后變頻器便可以根據(jù)信號指令對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，待達到所需負荷平衡后，靜壓恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)將會在新的平衡點進行工作。

4 結(jié)束語

將智能控制技術(shù)應(yīng)用到中央控制系統(tǒng)中，不僅可以對其運行全過程進行動態(tài)管理，同時還可以滿足節(jié)能降耗要求，以更少的電能來維持系統(tǒng)正常運行，滿足室內(nèi)負荷要求，對促進中央空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化具有重要意義。應(yīng)基于現(xiàn)有技術(shù)，對智能控制技術(shù)的應(yīng)用進行深入研發(fā)與應(yīng)用，進一步發(fā)揮其所具有的功能優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]李慧靜.基于智能控制算法的中央空調(diào)變風(fēng)量控制系統(tǒng)研究[D].吉林建筑大學(xué)，2017.

[2]雷皓.淺談智能控制理論在中央空調(diào)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].福建質(zhì)量管理，2015（09）：35.

[3]張書源.地?zé)嵝椭醒肟照{(diào)智能控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2015.

[4]韓亞杰.中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)控制方法改進的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2015.

作者簡介：徐洋（1986-），男，山東棗莊人，本科，研究方向：中央空調(diào)工程技術(shù)。endprint