淺談暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略

鄭亞龍

摘 要：制冷系統(tǒng)是暖通空調(diào)最重要的部分，也是能源消耗最大的部件，加強(qiáng)對暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制，是降低系統(tǒng)能耗量，提高系統(tǒng)運行效率最有效的途徑。為此，本文在全面掌握暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，提出了優(yōu)化控制策略，以期實現(xiàn)節(jié)能、減排的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào);制冷系統(tǒng);工作原理

中圖分類號：TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)工作原理

暖通空調(diào)的實際作業(yè)過程中，最主要制冷效果是通過熱量的交換來完成。通過制冷劑在冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四個設(shè)備中不停的循環(huán)，促使制冷劑自身狀態(tài)變化的同時完成對熱量的吸收和釋放。蒸發(fā)器負(fù)責(zé)吸收熱量，對大量熱量的收集工程中，制冷劑發(fā)生變化由原來的液體轉(zhuǎn)變成為低溫低壓的氣體，此部分氣體進(jìn)入到壓縮機(jī)中，受壓縮機(jī)作用轉(zhuǎn)變成為高壓高溫氣體，該氣體進(jìn)入冷凝器中，把自身的熱量傳遞給空氣和水，并轉(zhuǎn)變回液體。通過如此的循環(huán)，熱量的交換來實現(xiàn)降溫的目的。

暖通空調(diào)的實際運行中，不光存在制冷劑的循環(huán)，還有冷凍水、冷卻水、室內(nèi)空氣的循環(huán)，制冷劑通過壓縮機(jī)作用，被壓縮成液態(tài)后進(jìn)入蒸發(fā)器當(dāng)中，之后與冷凍水進(jìn)行熱量的交換，再經(jīng)過冷凍泵，這時冷凍水就來到風(fēng)機(jī)封口的冷卻盤管中，通過風(fēng)機(jī)的吹送作用進(jìn)行降溫處理。制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)后，通過冷凝器轉(zhuǎn)換成為氣體，經(jīng)由冷卻泵，冷卻水被送至冷卻塔上，通過水塔風(fēng)機(jī)的噴淋冷卻，最終經(jīng)過跟空氣之間的熱量交換，實現(xiàn)了熱量的釋放。在熱量的循環(huán)和轉(zhuǎn)換過程中，制冷劑都參與其中，并發(fā)生了熱量交換，如此循環(huán)才能夠達(dá)到制冷的效果，將室內(nèi)的溫度下調(diào)，實現(xiàn)舒適的環(huán)境溫度。從以上的制冷過程不難看出，制冷系統(tǒng)完成了空調(diào)運行的主要過程，是至關(guān)重要的組成部分，同時也是能源消耗的主力。因此想要降低暖通空調(diào)的能耗就必須對制冷系統(tǒng)進(jìn)行充分的優(yōu)化和控制，以提高運行的效率，從而實現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。

2 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化控制策略

2.1 暖通空調(diào)工程制冷管道敷設(shè)

架空管道通常按照墻、柱、梁的實際位置在敷設(shè)過程中進(jìn)行優(yōu)化布置，同時還要將專用的支架設(shè)置在施工位置，使其穩(wěn)定性有效提高。在暖通空調(diào)制冷管道敷設(shè)過程中，需要在相同的支架上布置制冷系統(tǒng)的吸氣管與排氣管，而且要在吸氣管的上部放置排氣管。如果同時布設(shè)多根管道，需要將一定的距離預(yù)留在平行狀態(tài)的管道之間，避免管道近距離施工出現(xiàn)摩擦，對其使用性能造成一定影響。為了避免冷橋現(xiàn)象出現(xiàn)在吸氣管道與支架之間，可將已被油完全處理過的木塊放入管道與支架之間。在施工過程中，施工人員需要對管道的完整性進(jìn)行認(rèn)真檢查，不允許有空隙等現(xiàn)象出現(xiàn)。施工人員要對制冷管道的接口進(jìn)行加工，使其從三通接口變?yōu)轫樍魅?，主管的?guī)格加大一號，并將冷報彎應(yīng)用于制冷管道彎道部位，從而避免管壁內(nèi)嵌入污染物，對管道的使用性能造成嚴(yán)重影響。

地下敷設(shè)一般分為通行地溝敷設(shè)、半通行地溝敷設(shè)和不通行地溝敷設(shè)三種。在敷設(shè)通行地溝時，需要控制地溝凈高不超過1.8 m，如果同時敷設(shè)多個管道，需要在其他管道的下部敷設(shè)低溫管道，并控制一定的距離;在敷設(shè)半通行地溝時，地溝凈高控制在1.2 m左右，不適合同時敷設(shè)多條冷暖管道，容易出現(xiàn)交叉影響;在敷設(shè)不通行地溝時，一般使用地溝蓋板，施工人員需要單獨敷設(shè)低溫管道，使敷設(shè)的效果得到提高。

2.2 制冷機(jī)優(yōu)化

在暖通空調(diào)的制冷技術(shù)中，CFD技術(shù)被研究人員進(jìn)行合理運用，主要是因為該技術(shù)能夠形成暖通空調(diào)中數(shù)據(jù)動量、能量、質(zhì)量守恒方程的建模及其復(fù)雜的計算，給暖通空調(diào)制冷技術(shù)的研究效率提供了極大的幫助，使工作人員的研究時間和財力得到節(jié)省。CFD技術(shù)能夠根據(jù)自身嚴(yán)格的計算程序?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行精確有序的處理和計算，且計算所得數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性和真實性，能夠給暖通空調(diào)的控制制冷系統(tǒng)的研究提供大量數(shù)據(jù)支持。暖通空調(diào)制冷技術(shù)研究的關(guān)鍵就是被視化的龐大數(shù)據(jù)，在全面評估這些數(shù)據(jù)以后，才能夠在實際生產(chǎn)中被研究人員進(jìn)行合理運用。因此，CFD技術(shù)不僅能夠縮短研究人員的數(shù)據(jù)處理時間，而且能夠優(yōu)化控制制冷系統(tǒng)?，F(xiàn)如今，研究人員在使用CFD技術(shù)前，需要確認(rèn)在實際投入使用時壓縮機(jī)的工作狀況，掌握工作狀態(tài)下壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動頻率，認(rèn)真記錄室內(nèi)吸收冷氣時的壓力等參數(shù)，研究人員在優(yōu)化控制制冷系統(tǒng)時需要根據(jù)相關(guān)參數(shù)完成。工作人員需要根據(jù)制冷機(jī)實際工作數(shù)據(jù)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。輸入量在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中密切聯(lián)系著制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)工作狀況和制冷劑的溫度，而壓縮機(jī)工作狀況控制需要以出入口負(fù)荷值為依據(jù)進(jìn)行施工，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出值就是制冷機(jī)系統(tǒng)的吸氣壓力。

2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

作為一種多層反饋的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)﹄[藏單元連接問題進(jìn)行有效解決。而且BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在對非線性映射問題進(jìn)行解決時有著無以取代的作用。根據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特性一般在模式的識別與分類、函數(shù)系統(tǒng)控制和壓縮數(shù)據(jù)三個方面應(yīng)用較多：一是在計算機(jī)的數(shù)據(jù)中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)不同數(shù)據(jù)特征對文字、圖片和語言等信息進(jìn)行智能識別，然后有針對性的進(jìn)行信息歸類，使信息處理速度不斷加快;二是可以利用其自身非線性的特點進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)建模，模型建成以后在工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用該系統(tǒng)，例如控制機(jī)器人運動軌跡等;三是對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，使數(shù)據(jù)所占據(jù)的內(nèi)存空間有效減少。同時，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還能夠抽取數(shù)據(jù)的特征，便于分析數(shù)據(jù)。

按照BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的上述特征，能夠在暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)中應(yīng)用這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有效模擬出空調(diào)制冷系統(tǒng)中制冷機(jī)吸氣壓力。由于暖通空調(diào)制冷機(jī)具有較強(qiáng)的能耗，因此其精確性在收集其能耗狀態(tài)時很難得到保障。這時可以將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用充分發(fā)揮，真實的模擬相關(guān)數(shù)據(jù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑷我獾倪B續(xù)非線性函數(shù)模擬出來，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型最大限度的接近實際值。在暖通空調(diào)中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r監(jiān)測制冷機(jī)狀態(tài)，便于后續(xù)的調(diào)整和控制。

2.4 設(shè)計熱回收裝置

暖通空調(diào)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中浪費大量的余熱，這些余熱具有很大的價值，如果能夠通過熱回收裝置進(jìn)行重新利用，利用熱交換裝置對濕熱或總熱進(jìn)行傳遞，可以使冷熱源能耗得到降低，滿足濕熱變化的需求，從而使空調(diào)系統(tǒng)運行所消耗的能量大大節(jié)省。為了使環(huán)境質(zhì)量得到保障，運行暖通空調(diào)系統(tǒng)時需要將一些空氣排出，這會使系統(tǒng)能耗增加，而且系統(tǒng)能耗會在新風(fēng)處理過程中再次增加，但熱回收裝置安裝以后，能夠?qū)⑾到y(tǒng)的排風(fēng)能量充分回收，并用它對新風(fēng)進(jìn)行處理，從而使系統(tǒng)能耗明顯減少，機(jī)組的運行負(fù)荷有效降低，使暖通空調(diào)系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和明顯的節(jié)能性?，F(xiàn)如今，可利用熱管換熱器、熱泵系統(tǒng)、蓄冷和蓄熱系統(tǒng)、熱回收環(huán)以及換熱器等來設(shè)置暖通空調(diào)系統(tǒng)的熱回收裝置，通過熱水系統(tǒng)和制冷機(jī)組的結(jié)合在冷凝熱回收時加熱處理生活用水用回收的熱量，不僅給日常用水提供了便利，而且實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們追求舒適的辦公環(huán)境和居住環(huán)境，我國大部分商用和民用建筑中都配置了空調(diào)，鑒于目前能源的短缺，提升空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制，降低空調(diào)能耗，能夠有效的促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的年能耗量，占據(jù)建筑總能耗量的25%～50%左右，空調(diào)作為優(yōu)化環(huán)境的必要基礎(chǔ)設(shè)計，普遍性強(qiáng)，同時也產(chǎn)生了大量的能源消耗，加劇了能源的供需矛盾。在暖通空調(diào)中，制冷系統(tǒng)作為核心元件，具有較大的能耗量，因此，需要不斷優(yōu)化控制空調(diào)制冷系統(tǒng)，使系統(tǒng)能耗最大程度的降低，才能進(jìn)一步提升系統(tǒng)的運行效率。

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