中央空调空气处理系统节能优化运行策略研究及实现

郭兴华

摘    要：为保证中央空调系统在极端天气或设备长期运行效率下降等条件下，仍能满足建筑最高冷负荷需求，空调系统在选型设计时往往需要保留较大的余量。如果在后续运营中缺乏精细化的运行管理措施，可能导致系统大量的能源浪费。因此，开展中央空调系统优化运行策略研究对于实现中央空调系统的节能降耗具有重要意义。

关键词：中央空调;空气处理系统;节能优化;运行策略

1  中央空调空气处理系统节能优化运行的必要性

我国经济社会的快速发展伴随着大量的能源消耗，据资料统计显示，2010年我国已超过美国成为世界上最大的能源消耗国，能源消耗总量占全球的20%以上，但我国的能源综合利用率却仅为30%左右，与国际先进水平仍有较大差距。因此，加快发展低碳节能技术、提高能源综合利用效率已成为我国经济社会发展的重要方向。目前我国的能源消耗结构中，建筑能耗在社会总能耗中的比例急剧上升，已超过社会总能耗的20.7%，且总量还在不断攀升，如果不采取相应的节能措施，预计到2020年底，建筑能耗将达到1089亿吨标准煤，其夏季空調高峰负荷将相当于10个三峡电站的满负荷能力。鉴于此，我国制定了《节能中长期专项规划》，明确了建筑节能是三大重点节能领域之一，并在《“十二五”节能减排综合性工作方案》中提出，到“十二五”末我国要新增完成6000万m2的公共建筑节能改造目标，以达到提高建筑总体能源利用效率的目的。

中央空调系统作为各类大型建筑的重要设备之一，为建筑创造了舒适高效的工作和生活环境，同时也引发了日益突出的建筑高耗能问题。有关数据显示，部分建筑由于中央空调系统的运行管理不善造成中央空调系统能耗在大型建筑总能耗中所占的比例达到40%以上。因此，加强建筑空调系统的运行管理，提高建筑空调系统能源利用效率，是实现建筑节能的重要途径。

建筑中央空调设备大多根据最不利条件下的冷负荷进行设计选型，同时考虑系统长期运行效率下降后仍能满足建筑负荷需求，因此还保留一定的设计余量。而在实际运行过程中，空调负荷随着季节气候、人员流动、室内热源的增减等各类因素变化而不断波动状态，因而其大部分时间处于低负荷率下运行，此时如果缺乏有效的节能运行管理措施，则容易导致中央空调系统的低效运行，且难以保证室内热舒适性水平，能源浪费严重。因此，开展中央空调系统的节能优化运行研究对我国当前建筑节能具有重要意义。

2  中央空调空气处理系统节能优化运行实现

中央空调节能控制系统实验平台的集成优化控制软件采用SQL Server 2005数据库技术及.NET平台开发，软件预留了后续运行优化的接入模块，为本文的空气处理系统节能优化运行模块的嵌入奠定了基础。

为保持与实验平台原有中央空调节能控制软件的一致性，空气处理机组节能优化运行软件界面采用C#语言编写，在线调用基于遗传算法的空气处理机组节能优化运行的Matlab程序，实现空气处理机组的节能运行参数的实时优化计算。然而，C#程序与Matlab程序间尚存在兼容性问题，无法直接调用，本文通过采用动态链接库（Dynamic Link Library）实现，其实现过程主要包括动态链接库文件的生成和优化程序调用两部分。

2.1  空气处理机组优化程序的生成

动态链接库文件（扩展名一般为.dll），是一种不可执行的二进制程序文件，可以被多类程序共享其代码、数据或函数等资源。因此，DLL文件在资源共享、应用程序的本地化和平台差异的解决等方面具有独特优势。

动态链接库可以更容易地将软件局部修改应用于原系统中，而无需重新生成或安装整个程序，且对原系统的其它部分功能不造成影响。因此，本文将基于Matlab编写的空气处理机组运行优化程序生成可被C#程序调用的DLL文件，利用Matlab自带的deploytool工具将“.m”格式的空调机组运行优化优化程序生成相应的DLL文件，其具体操作步骤如下：

（1）首先对Matlab编译器（Matlab Complier：mcc）进行选择及设置，在Matlab的Command Window窗口中入“mbuild-setup”，选择安装编译器为Microsoft Visual Studio 10.0，在Matlab中设置编译参数。

（2）选择“New Deployment Project”窗口，并建立名为“AHU opitimize”的“.NETAssembly”类型项目文件。

（3）将Matlab程序的“AHU Optimizationm.m”优化程文件添加到项目中，编译生成空气处理机组优化程序的DLL文件。

（4）拷贝出opitimize.dll文件，并从Matlab中复制出MWArray.dll和Managed CPP API.netmodule文件。

2.2  空气处理机组优化程序的调用

上节通过利用Matlab自带deploytool对空气处理机组优化程序生成了DLL文件，供空气处理系统节能优化运行软件进行调用，在VS编程环境中的调用过程主要包括以下过程：

（1）以VS程序创建窗体应用程序.

（2）将上述生成的实验平台空调机组节能优化运行程序optimize.dll文件、MWArray.dll和Managed CPPAPI.netmodule文件拷贝至窗体应用程序的debug目录下。

空气处理系统节能优化运行软件调用optimize.dll文件和MWArray.dll，实现对空调机组运行参数的优化计算，在控制程序中对空气处理机组在线优化程序进行调用的代码片断。

空调机组参数设定模块可根据实际运行需求对优化周期、各运行参数的约束条件进行预设定，当空调机组运行参数手动设置模块是当运行优化程序出错时，可切换至手动控制，并根据实际需求手动设定风机频率、水阀开度及开关机时间等。

参考文献：

[1] 李利文.中央空调空气处理系统节能优化运行策略研究及实现[D].华南理工大学，2015.

[2] 秦振春.中央空调空气处理系统的优化策略探究[J].科技与创新，2014（18）：30+32.

[3] 国明.中央空调空气处理系统优化方法研究[D].沈阳工业大学，2013.