如何優(yōu)化控制制冷機(jī)在暖通空調(diào)中的作用

　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活水準(zhǔn)不斷提升，對(duì)日常生活和工作的環(huán)境要求也日趨提高，空調(diào)已經(jīng)漸漸的成為了人們?nèi)粘Ｉ�活中必不可少的重要組成部分。為了營(yíng)造更好的生活和工作環(huán)境，提升對(duì)室內(nèi)溫度、適度、空潔凈的要求程度，促使暖通空調(diào)系統(tǒng)日益普及，正逐步的走入千家萬(wàn)戶(hù)。而暖通空調(diào)系統(tǒng)的耗能量占整個(gè)建筑耗電量的50%以上，暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新與改進(jìn)，可以大大的改善其運(yùn)行效率，本文就針對(duì)暖通空調(diào)中制冷機(jī)的優(yōu)化控制這一影響其整體系統(tǒng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了討論。 

　　關(guān)鍵詞：優(yōu)化控制；暖通空調(diào)；制冷機(jī) 

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TB657 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 

　　為符合國(guó)家以及行業(yè)有關(guān)規(guī)范規(guī)定的要求，為滿(mǎn)足人們生活以及工作的需要需求，創(chuàng)造良好健康舒適的室內(nèi)空氣品質(zhì)，我國(guó)利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)及設(shè)備大力發(fā)展暖通空調(diào)系統(tǒng)。 

　　1 概念介紹 

　　1.1 暖通空調(diào)系統(tǒng) 

　　1.1.1 暖通空調(diào)的定義：由于暖通空調(diào)的主要功能包括：采暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)這三個(gè)方面，縮寫(xiě)HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning)，取這三個(gè)功能的綜合簡(jiǎn)稱(chēng)，即為暖通空調(diào)。 

　　暖通空調(diào)是中央空調(diào)的分戶(hù)。一般家居的分體空調(diào)只能解決冷暖問(wèn)題，而暖通空調(diào)可以對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行處理。 

　　1.1.2 暖通空調(diào)的工作原理：制冷機(jī)組中的制冷劑在蒸發(fā)器中與冷凍水中進(jìn)行熱量的交換變化，從而降低冷凍水的溫度，然后在壓縮機(jī)的作用下使制冷劑汽化變化成為高溫高壓的氣體，流經(jīng)制冷機(jī)組的冷凝器時(shí)被來(lái)自冷卻塔的冷卻水冷卻，又使氣體變成低溫低壓的液體，在由冷凍水水泵送達(dá)空氣處理單元的熱交換器中，進(jìn)行混風(fēng)冷熱交替后形成冷風(fēng)源，最后由送風(fēng)管道送入被調(diào)房間。 

　　如此循環(huán)適當(dāng)?shù)娜∽呋蜓a(bǔ)充室內(nèi)得到或失去的熱量以及濕度，對(duì)室內(nèi)的污濁氣體進(jìn)行凈化，排走污染空氣，補(bǔ)入等量的清潔空氣。再除了引進(jìn)的新風(fēng)以外，可以把空氣進(jìn)行冷卻處理，然后再進(jìn)行過(guò)濾處理。 

　　1.1.3 暖通空調(diào)的特點(diǎn)：（1）增加電子除塵器，可以更好的捕捉微小的灰塵顆粒，進(jìn)行過(guò)濾。（2）增加新型的加濕設(shè)備，可以使我們的室內(nèi)空氣濕度達(dá)到40%。 

　　1.1.4 暖通空調(diào)系統(tǒng)的分類(lèi)：一、按對(duì)建筑環(huán)境控制功能分類(lèi)：（1）控制室內(nèi)溫濕度的空調(diào)系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)；（2）控制室內(nèi)空氣品質(zhì)的通風(fēng)系統(tǒng)和防煙排煙系統(tǒng)。二、按承擔(dān)冷熱和濕度負(fù)荷的介質(zhì)分類(lèi)：（1）全水系統(tǒng)；（2）蒸汽系統(tǒng)；（3）全空系統(tǒng)；（4）空氣-水系統(tǒng)；（5）冷劑系統(tǒng)。三、按處理設(shè)備的集中程度分類(lèi)：(1)集中式系統(tǒng)；(2)半集中式系統(tǒng)；（3）分散式系統(tǒng)。四、按空調(diào)系統(tǒng)用途分類(lèi)：（1）舒適性空調(diào)；（2）工藝性空調(diào)。五、以污染物為主按控制對(duì)象分類(lèi)：（1）治理工業(yè)與民用建筑生產(chǎn)過(guò)程中污染物通風(fēng)系統(tǒng)；（2）控制建筑中火災(zāi)煙氣系統(tǒng)的應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)；（3）排除突發(fā)事件產(chǎn)生的有害因素的通風(fēng)系統(tǒng)；（4）對(duì)整個(gè)房間或車(chē)間進(jìn)行全面空氣清潔的全面通風(fēng)系統(tǒng)，又稱(chēng)稀釋通風(fēng)；（5）對(duì)室內(nèi)局部地區(qū)進(jìn)行污染物擴(kuò)散和空氣清潔的局部通風(fēng)，分為局部排風(fēng)或送風(fēng)。（6）依靠室外風(fēng)力形成的自然通風(fēng)；（7）依靠風(fēng)機(jī)的動(dòng)力形成的機(jī)械通風(fēng)。 

　　1.2 制冷機(jī)概況 

　　1.2.1制冷機(jī)的定義：制冷機(jī)（refrigerating machine）將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉(zhuǎn)移給環(huán)境介質(zhì)從而獲得冷量的機(jī)器。制冷機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。 

　　1.2.2 制冷機(jī)的工作原理：制冷機(jī)是制冷系統(tǒng)的核心部分，制冷機(jī)為旋轉(zhuǎn)式螺桿壓縮機(jī)，它把低溫低壓的制冷劑氣體由吸氣管吸入，通過(guò)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)活塞的壓縮后，由排氣管將高溫高壓的制冷劑氣體排出，成為制冷循環(huán)的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)壓縮→冷凝→膨脹→蒸發(fā) ( 吸熱 ) 的制冷循環(huán)。 

　　1.2.3 制冷機(jī)的分類(lèi)：（1）壓縮式制冷機(jī)；（2）吸收式制冷機(jī)；（3）蒸汽噴射式制冷機(jī)；（4）半導(dǎo)體制冷機(jī)。 

　　1.2.4 離心式制冷機(jī)的節(jié)能方式：（1）將蒸發(fā)溫度提高，冷凝溫度降低；（2）保持管道清潔提高冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率；（3）調(diào)整設(shè)備合理的正常運(yùn)行負(fù)載；（4）采用變頻裝置，進(jìn)行離心制冷機(jī)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 

　　2 暖通空調(diào)中優(yōu)化控制制冷機(jī)的作用 

　　暖通空調(diào)系統(tǒng)中制冷機(jī)作為制取冷量和輸出冷量的主要組成，其能耗大約占整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)的50%。制冷機(jī)控制方法的得當(dāng)與好壞直接影響到整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,因此對(duì)制冷機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行合理的優(yōu)化控制是解決暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗問(wèn)題的重要途徑。 

　　在實(shí)踐過(guò)程中，我們通過(guò)暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)吸氣壓力的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行辨識(shí)，可以得到各種負(fù)荷下最佳工況，對(duì)于整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制具有指導(dǎo)意義。 

　　在對(duì)制冷機(jī)進(jìn)行優(yōu)化控制的同時(shí)，值得關(guān)注的重要問(wèn)題之一是對(duì)壓縮機(jī)工作頻率的確定。制冷機(jī)中的重要參數(shù)是吸氣壓力，吸氣壓力也是衡量制冷機(jī)能否正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。吸氣壓力的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以吸氣壓力為輸出量，把壓縮機(jī)出入口制冷劑溫度和負(fù)荷作為神經(jīng)網(wǎng)路的輸入變量。 

　　根據(jù)對(duì)吸氣壓力BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的分析，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真觀(guān)察在一定的負(fù)荷時(shí)的吸氣壓力和壓縮機(jī)出入口制冷劑溫度的關(guān)系，可以明顯看出，壓縮機(jī)入口制冷劑溫度越高，吸氣壓力的值越大，反之則越小。并且吸氣壓力的值最大時(shí)，壓縮機(jī)入口制冷劑溫度最高，壓縮機(jī)出口制冷劑溫度最低，在各個(gè)負(fù)荷下，吸氣壓力的最大值都是唯一的。 

　　制冷機(jī)性能參數(shù)COP是衡量制冷機(jī)效率的參數(shù)。把制冷機(jī)工作運(yùn)行時(shí)的壓縮機(jī)出入口的制冷劑溫度和吸氣壓力的值定位制冷機(jī)的工況。在同等的負(fù)荷下，制冷機(jī)的工況是多種多樣的，通過(guò)對(duì)COP值的計(jì)算可以看出：在不同工況下，制冷機(jī)的功率也是大不相同的。在一定的負(fù)荷下，COP最大時(shí)制冷機(jī)達(dá)到最佳工況，在達(dá)到同樣的制冷量的條件下，最佳工況時(shí)制冷機(jī)的能耗量是最小的。 

　　由制冷理論可以分析得出，在冷凝力保持不變的情況下，制冷機(jī)的單位制冷量會(huì)因?yàn)槲鼩鈮毫Φ纳�高而增大。由于壓縮機(jī)吸入制冷機(jī)的比容減少，吸氣壓力的提高，壓縮機(jī)的壓力比會(huì)減小，溶劑效率提高，實(shí)際的吸氣質(zhì)量會(huì)增大，壓縮機(jī)的制冷量也會(huì)隨之增大。 

　　因此在不同的負(fù)荷下，要想提高制冷機(jī)的工作效率，就是保持制冷機(jī)在吸氣壓力較大的情況下工作。在壓縮機(jī)出入口制冷劑溫度達(dá)到最佳工況值時(shí)，可以用吸氣壓力的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)計(jì)算出該負(fù)荷下的最佳吸氣壓力的值，把由此得出的數(shù)值作為調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的工作頻率達(dá)到這個(gè)值，使制冷機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)。 

　　通過(guò)以上的分析，可以總結(jié)出對(duì)制冷劑的優(yōu)化控制方法可以通過(guò)如下方法：在特定的負(fù)荷下，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型，對(duì)最佳吸氣壓力值進(jìn)行計(jì)算，并得到在最佳工況時(shí)壓縮機(jī)出入口制冷劑溫度的數(shù)值，這兩個(gè)數(shù)值同時(shí)滿(mǎn)足最佳工況的要求時(shí)，將設(shè)定值定為最佳吸氣壓力，采用相應(yīng)適當(dāng)?shù)目刂破骺刂茐嚎s機(jī)的工作頻率，使吸氣壓力達(dá)到設(shè)定值，保持制冷機(jī)在該負(fù)荷下保證最佳的工況運(yùn)行狀態(tài)。 

　　3 結(jié)束語(yǔ) 

　　對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中制冷機(jī)的優(yōu)化控制，能使空調(diào)對(duì)房間的溫濕度進(jìn)行合理的判斷和設(shè)定，然后建立合理的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)，使暖通空調(diào)能快速準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，達(dá)到房間最佳的空氣溫濕度環(huán)境，并有效的抑制房間內(nèi)外部的干擾對(duì)室內(nèi)溫度的影響，同時(shí)節(jié)約暖通空調(diào)系統(tǒng)能量的消耗。 

　　暖通空調(diào)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將成為空調(diào)行業(yè)的一種必然發(fā)展趨勢(shì)，做好暖通空調(diào)制冷機(jī)的優(yōu)化控制，可以大大的提高暖通空的運(yùn)行效率。建立一種制冷機(jī)的優(yōu)化控制方法，能在不同負(fù)荷下根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出來(lái)最佳吸氣壓力值和最佳工況,使制冷機(jī)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制都有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]陸亞俊.暖通空調(diào)(第二版).中國(guó)建筑工業(yè)出版社. 

　　[2]李樹(shù)江,秦軍等.暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制與能量管理得現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).《暖通空調(diào)》，2007 年 04 期.