暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法研究

李小菲

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團(tuán)股份有限公司天津分公司 天津 300070）

1 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理

暖通空調(diào)在實際工作過程中，其制冷作用主要是通過熱量的交換來實現(xiàn)的，制冷劑在冷凝器、壓縮機、節(jié)流閥以及蒸發(fā)器四個設(shè)備當(dāng)中不斷地循環(huán)，在自身狀態(tài)發(fā)生一定變化的同時實現(xiàn)了熱量的釋放和吸收。在蒸發(fā)器當(dāng)中對熱量進(jìn)行吸收，此時制冷劑就會由液體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w，然后再將其吸入到壓縮機當(dāng)中并將其壓縮成為高壓高溫的氣體，此類氣體會在冷凝器當(dāng)中將自身所攜帶的熱量傳遞給水或者是空氣，然后又變回液態(tài)，就是這樣不斷地循環(huán)對熱量進(jìn)行不停地交換以達(dá)到降溫的目的。

在暖通空調(diào)運行過程中，不但會存在制冷劑的循環(huán)，而且還存在冷凍水、冷卻水還有室內(nèi)空氣的循環(huán)，制冷劑被制冷機利用壓縮機壓縮成液態(tài)之后送到蒸發(fā)器當(dāng)中，然后和冷凍水之間進(jìn)行熱量的交換，再由冷凍泵將冷凍水送至風(fēng)機的風(fēng)口的冷卻盤管當(dāng)中，在風(fēng)機的吹送作用下達(dá)到有效的降溫處理。制冷劑在蒸發(fā)之后便在冷凝器當(dāng)中轉(zhuǎn)換成了氣體形態(tài)，然后由冷卻泵將冷卻水送到冷卻塔上，并由水塔風(fēng)機對其實施噴淋冷卻，經(jīng)過和空氣之間的熱量交換將熱量釋放出去。在這幾種熱量循環(huán)過程中，都和制冷劑發(fā)生了一定的熱量交換，通過這樣的循環(huán)將室內(nèi)溫度降低以達(dá)到有效的制冷效果。從其制冷工作原理就可以看出，在制冷過程中能耗損耗最大的一個部分就是制冷系統(tǒng)，所以想要降低能耗就應(yīng)該對這部分的能量損耗進(jìn)行充分的研究和管控。

2 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的現(xiàn)狀

在暖通空調(diào)制冷過程中，主要是利用制冷劑來對風(fēng)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，我國現(xiàn)如今最常見的制冷劑就是氟利昂化合物，其是一種無毒、不會發(fā)生燃燒且性能比較穩(wěn)定的化合物，而且具有較好的熱力學(xué)性能，在實際應(yīng)用過程中具有很好的制冷效率和制冷效果，所以目前被廣泛應(yīng)用到各種大型制冷設(shè)備當(dāng)中?？墒瞧湟簿哂幸欢ǖ娜毕?，那就是其可能會在空氣中散播很長的時間，最終漂浮到大氣層當(dāng)中，會引發(fā)一定的溫室效應(yīng)和臭氧空洞現(xiàn)象?，F(xiàn)在世界上各個國家都對這種制冷劑給大氣環(huán)境所造成的污染引起了越來越高的重視，部分國家已經(jīng)將其列入到禁用品行列。在此大背景之下，新冷媒具有更好的使用效果和實用性，所以目前我們所使用的制冷劑基本上都是R410A制冷劑，相比較而言這種制冷劑更加環(huán)保清潔，其主要是由氟、氫還有碳元素所組成，不僅無毒而且性能也比較穩(wěn)定。因為其中并沒有氯元素，所以也不會發(fā)生溫室效應(yīng)和臭氧空洞現(xiàn)象，這種制冷劑現(xiàn)如今在全世界范圍內(nèi)得到了非常廣泛的應(yīng)用。

3 制冷機在暖通空調(diào)中的作用及優(yōu)化控制

制冷劑在整個暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中起著非常重要的作用，其主要起著制取冷量和輸出冷量的作用，能耗幾乎占到了整個暖通空調(diào)系統(tǒng)的一半左右，所以制冷劑的工作效率直接決定著整個系統(tǒng)的運行效果，想要不斷提升暖通空調(diào)的制冷效果，降低能耗就需要不但提升制冷機的工作效率，對其實施不斷地優(yōu)化處理，在實際應(yīng)用過程中制冷機的COP參數(shù)其實就是衡量制冷機工作效率的主要參數(shù)，在對制冷機運行工況進(jìn)行評價的時候主要就是根據(jù)壓縮機吸氣的壓力和出入口的制冷溫度進(jìn)行判定的。在負(fù)荷相同的情況下，制冷機運行工況存在多種情況，只有通過對COP值的計算才能做出準(zhǔn)確的判斷。制冷機的功率會隨著工況的不同而出現(xiàn)一定的差異，如果負(fù)荷一樣的話，COP值越大制冷機的工況就會越好，在相同制冷量環(huán)境下，最佳工況時制冷機的能耗也是最低的。

從制冷機的制冷原理可以看出，如果冷凝壓力不變的話，制冷機的單位制冷量就會隨著吸氣壓力的增大而升高，同時壓縮機吸入到制冷機的蒸汽比容也會相對比較少，因為吸氣壓力的不斷提升，壓縮機的容積效率不斷提升，壓力比也會逐漸減小，實際吸氣質(zhì)量持續(xù)增大，壓縮機的制冷量也會有所增加。

在不同負(fù)荷情況下，想要不斷提升制冷機的作業(yè)效率就需要讓制冷機在吸氣壓力比較大的狀態(tài)下作業(yè)，當(dāng)壓縮機的出入口制冷工況達(dá)到最佳的時候，我們可以采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對吸氣壓力進(jìn)行準(zhǔn)確的計算，并將計算所得的數(shù)值作為設(shè)定值來對壓縮機的工作頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，進(jìn)一步使得制冷機達(dá)到一個很好的運行狀態(tài)。

在暖通空調(diào)系統(tǒng)運行過程中，CFD技術(shù)也起著十分重要的作用，這種技術(shù)也可以叫做計算流體動力學(xué)，主要是利用計算機相關(guān)技術(shù)開發(fā)出來的一種數(shù)學(xué)模型，將其應(yīng)用到實際工作當(dāng)中可以實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的有效計算，該項技術(shù)可以充分利用其具有的加速收斂技術(shù)把整個計算過程都簡單化，這樣就可以節(jié)省計算時間，大大提升工作效率和工作質(zhì)量。CFD技術(shù)可以充分利用自身的處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速計算和處理，而且對龐大數(shù)據(jù)的處理效果相對比較準(zhǔn)確，這樣相關(guān)的工作人員就可以實現(xiàn)對制冷系統(tǒng)的有效控制。在實際研究過程當(dāng)中，這些數(shù)據(jù)是關(guān)鍵性的依據(jù)，只有對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行評估之后方可被應(yīng)用到實際生產(chǎn)過程當(dāng)中，同時也是對暖通空調(diào)制冷技術(shù)研究的最為基礎(chǔ)和關(guān)鍵性的一步。該項技術(shù)在暖通空調(diào)不同的模塊會發(fā)揮出不同的作用，根據(jù)研究表明對前端模塊的作用最大，這主要是因為在對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的時候所需要的各種數(shù)據(jù)都是在前端所形成的。

技術(shù)核心在將數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的分析處理之后，將其提供給CFD模塊以為其實際應(yīng)用提供更大的便利。由此可以看出CFD技術(shù)在暖通空調(diào)當(dāng)中的應(yīng)用大大提升了整個系統(tǒng)的制冷效果，同時也使得系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)更加高效快捷。

還需要注意的是，在對CFD技術(shù)使用之前，相關(guān)的工作人員還應(yīng)該對幾項內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確的確定：室內(nèi)吸收冷氣時候的壓力參數(shù)、制冷劑壓縮機的實際運行工況以及具體的作業(yè)轉(zhuǎn)動頻率，并由相關(guān)的研究人員對這些參數(shù)進(jìn)行不斷地優(yōu)化處理以更好地提升暖通空調(diào)的制冷效果。在暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中使用了CFD技術(shù)之后，可以將投入使用之后的制冷劑系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)置好的數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的對比分析，然后形成BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，在該模型當(dāng)中，制冷劑的壓縮機工況、輸入量以及制冷劑的溫度幾個方面都存在一定的聯(lián)系，同時壓縮機實際運行工況和其自身的出入口負(fù)荷兩者之間也存在一定的聯(lián)系，其實BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出值就是制冷劑的吸氣壓力值。

4 暖通空調(diào)今后的發(fā)展趨勢

在暖通空調(diào)未來的發(fā)展過程中，我們還需要對制冷技術(shù)進(jìn)行不斷地提升和優(yōu)化處理，應(yīng)該將節(jié)能環(huán)保和健康智能趨勢最為主要的發(fā)展方向。近些年隨著暖通空調(diào)制冷技術(shù)的不斷提升，在自動清潔、靜音以及直流變頻等各項方面的技術(shù)都已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步和提升，相對比較成熟，各種各樣的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)逐漸被應(yīng)用到暖通空調(diào)制冷過程中。特別是變頻技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為暖通空調(diào)未來的節(jié)能控制、遠(yuǎn)程控制還有新冷媒技術(shù)等多個方面的優(yōu)化奠定了堅實的前提基礎(chǔ)。除此之外，隨著人們生活水平的不斷提升，大家對生活條件和居住環(huán)境都有了更好的要求，這也要求暖通空調(diào)逐漸向著環(huán)保健康的方向發(fā)展。

總而言之，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，暖通空調(diào)已經(jīng)成為現(xiàn)代化建筑當(dāng)中不可或缺的一個組成部分，可是在實際應(yīng)用過程中，暖通空調(diào)的制冷劑總是出現(xiàn)一定的運作問題，而且能耗也相對比較高，和我國現(xiàn)如今的能源緊缺問題之間不相符，同時也不符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。在暖通空調(diào)運行過程中，能耗最大的就是制冷系統(tǒng)，所以對該系統(tǒng)進(jìn)行不斷地優(yōu)化處理有著十分重要的意義。另外，我們還應(yīng)該從生活當(dāng)中的每一個細(xì)節(jié)做起，學(xué)會如何更好地節(jié)能，將節(jié)能理念充分應(yīng)用到暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中。