暖通空调的优化控制技术

陈柏兰

(黑龙江亿通世纪电子工程有限公司，150081)

暖通空调的优化控制技术

陈柏兰

(黑龙江亿通世纪电子工程有限公司，150081)

随着人们生活水平的提高，暖通空调的也日益普及。暖通空调系统所带来的能耗在一般情况下占整个建筑总耗电量的一半以上。然而实际生活中，大部分的空调都是在低效工作的情形下，导致能源浪费现象很严重。本文将对暖通空调的优化控制技术做简要的探讨。

暖通空调 系统优化 控制技术

经济社会的不断发展促进空调的大量使用，空调系统的能耗大约占整个建筑的50%以上。在空调系统的设计过程中是为了能够最大限度的满足人们的需求的，然而就目前的情况来看，绝大部分的空调在很长一段时间内都是处于低负荷下来运行的，暖通空调的能耗已经成为了国民经济总能耗的重要组成部分，再加上全球的能源危机，如何对暖通空调的优化控制已经成为了人们研究的重点。对于空调系统的优化控制技术的开发，使得中央空调系统无论在任何的工作条件和负荷下都能够处于一种最佳的效率工作，同时也能够达到良好的控制效果，对于当今社会有非常重大的意义，具有非常广阔的开发前景。

一、暖通空调系统概述

暖通空调的工作原理就是将一些制冷剂在制冷机组的一个蒸发器中与其中的冷冻水来进行热量的交换，这样就可以气化，气化的过程带走热量使得冷冻水的温度能够降低。然后，变成气体的制冷剂在压缩机的作用下，成了高温高压的气体，气体在经过制冷机组的冷凝器的过程中被来自于冷却塔的冷却水进行冷却，这样就又从气体变成了低温低压的液体，与此同时，已经被降温的冷冻水经过冷冻水的水泵送到空调的空气处理单元的热交换器的过程中，与混风进行了冷热的交换而形成了冷风源，通过送风的管道被送入了房间。如此的反复循环，在炎热的夏季，房间的热量就会被冷却水带走，在流经冷却塔的时候被释放到了空气中。

暖通空调的供水系统是循环系统，常用的冷冻水系统的冷冻水的管道都是循环式的系统。而且根据各个用户的不同的使用需求，按照水压的特性来进行划分，通常分为两种，分别为封闭式系统和开发式的系统；如果按冷、热水管道的设置形式进行划分，可分别分为双管制系统、三管制系统、四管制系统三种形式；按各末端设备的水的流程形式来划分，可分为同程式和异程式系统：按水量的多少来划分，可分为指定水量和变化水量两种系统。变化流量系统中的供、回水温度是保持不变的，因此当建筑物的负荷有变化时，就通过改变供给、循环水的流量来适应，然而该水系统所输送的水流量要与建筑物的需求适应。随着现代社会电子科技的不断发展，相应的自控控制设备的造价也大大的降低，其中变流量系统可以使系统全年能够以特定温度差、变化流量的方式来运行，尽量节约冷冻水泵的能耗，使其得以越来越广泛的应用。

暖通空调空气处理单元在工作的过程中是将新风与回风中的一部分进行混合，这样就形成了混风，然后混风经过热交换器与冷冻水进行了热交换形成送风。在寒冷的冬季，混风吸收能量温度得到提高；在炎热的夏天，混风释放能量温度降低。送风在风机的作用下能够经过送风管道进入房间，进而与房间内的空气进行热量的传递，起到调节房间温度的作用，温度达到所需要的设定温度。房间内的气体能够在排风机的作用下被排出，这样就形成了回风。回风中的部分被排到室外，其余部分回风与新的风混合来重复上述的步骤。由于热交换器的工作状况大部分处于低负荷的情况下，与设计的工作状况是不同的，然而在实际的使用过程中，大部分都是处于低负荷的，这样就导致了很大的能耗。

二、暖通空调控制系统设计

现阶段大部分的暖通空调控制系统调节房间温度都是按照给定的定温度值来进行调节的，然而外部的环境和负荷发生变化时，如果依旧采用定温度调节房间的温度，会消耗很多的能量，同时调节的房间的温度也会出现过冷或者是过热的情况，无法满足人体舒适度的要求。为了能够调节出舒适的房间温度，同时又能够减少能量的消耗，在建立暖通空调控制器之前，要对房间的最佳温度进行设定，将设定的房间最佳温度值作为控制房间温度的期望值，这样就可以使得暖通空调控制系统节省能量的损耗。

在房间的最佳温度的设定过程中，应该考虑到人体的热舒适度，热舒适度不仅与室内空气温度有关，而且还受室内空气的湿度、空气的整体流动速度等多种因素的影响，所以为了能够创造出真正舒适的室内环境，又减少不必要的能量损耗，设定房间的最佳温度是十分必要的。房间最佳温度的设定目的就是要使得暖通空调的控制系统在减少能耗的同时又满足人体的舒适度需要，热舒适度涉及的范围是非常广泛的，影响的因素也很多，主要有空气温度、空气速度、相对湿度及平均辐射温度，与人体有关的因素为人体的活动量和衣服的阻热。

对房间的温度进行合理的设定之后，要建立合理的暖通空调的控制器，这样能够通过暖通空调控制系统来快速且准确的调节房间的温度，以此达到房间温度的最佳值。也能够有效的抑制房间内部和外部的各种因素对房间温度的影响，同时又能够节省暖通空调系统能量的消耗。由于暖通空调具有时滞性和大惯性的特点，对于当前的控制信号需要很长的时间才能够在系统的输出中反映出来，然而广义的预测控制就可以避免这个影响，它可以利用现在时刻的控制变量使得未来时刻的系统的输出能够快速准确，并且能够达到跟踪的期望值。同时暖通空调的工作环境是经常变化的，并且具有非常大的干扰作用。干扰主要包括冷热水的干扰、外界干扰和房间内部干扰，用神经网络的强学习能力就可以解决这个问题，促使暖通空调的控制系统有效的抑制工作环境的变化和干扰，减少了对控制效果不利的影响。所以应该把广义的预测控制和神经网络相结合对暖通空调进行有效的控制。

总结

综上所述，全球能源危机，再加之暖通空调的能耗在国民经济的总能耗中占的比例越来越大，如何有效的减少暖通空调的能耗已经成为一个十分棘手的问题。研究和开发暖通空调系统的优化技术，促使暖通空调系统在不同的工作环境和负荷下能够以最佳的效率运行，是研发人员的主要工作目标。这样就可以让暖通空调可以在减少能耗的同时为人们带来舒适的生活环境。

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1007-6344（2015）05-0309-01