暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化與控制技術分析

摘  要：近年來，我國社會和經(jīng)濟飛速發(fā)展，居民收入水平不斷提高，人們越來越關注生活環(huán)境的質(zhì)量�？照{(diào)成為人們?nèi)粘Ｉ�活中必不可少的配置�？照{(diào)能夠幫助調(diào)節(jié)室溫，提高空間的舒適度，還能夠起到凈化空氣的作用�？照{(diào)在夏季的使用更加頻繁，空調(diào)的能耗也相對比較大，它幾乎占到整個建筑的一半以上。如何提升空調(diào)的運行效率，降低空調(diào)的能耗是近年來專業(yè)人員研究的重要課題和方向。文章通過對空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理分析，對暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制技術進行深入的分析。 

　　關鍵詞：暖通空調(diào);制冷系統(tǒng);優(yōu)化控制 

　　引言 

　　隨著社會的進步和經(jīng)濟水平的提高，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，能夠有效的促進社會經(jīng)濟的健康發(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)境的必要基礎設計，普遍性強，同時也產(chǎn)生了大量的能源消耗，加劇了能源的供需矛盾。暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)是暖通空調(diào)的最重要的部分，也是能源消耗最大的組成部分，加強對暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制，是降低系統(tǒng)的能耗量，提高系統(tǒng)運行效率的最有效的途徑。 

　　1 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理 

　　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、節(jié)流閥、蒸發(fā)器四個設備中不停的循環(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)器負責吸收熱量，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，此部分氣體進入到壓縮機中，受壓縮機作用轉(zhuǎn)變成為高壓高溫氣體，該氣體進入冷凝器中，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)，制冷劑通過壓縮機作用，被壓縮成液態(tài)后進入蒸發(fā)器當中，之后與冷凍水進行熱量的交換，再經(jīng)過冷凍泵，這時冷凍水就來到風機封口的冷卻盤管中，通過風機的吹送作用進行降溫處理。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，通過水塔風機的噴淋冷卻，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。 

　　2 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 

　　眾所周知，空調(diào)是通過制冷劑的循環(huán)變化來完成溫度的調(diào)節(jié)，從而營造潔凈舒適的環(huán)境。目前氟利昂化合物是我國最常見的制冷劑。氟利昂是一種無毒，化學性能穩(wěn)定且不可燃的化合物，它還具有良好的熱力學性能。在暖通空調(diào)的運行過程中，發(fā)揮出很好的制冷效果和制冷效率，因此氟利昂化合物適用于各種制冷設備，得到了廣泛的應用。但是氟利昂化合物的應用也帶來了一定的負面影響，氟利昂長時間的存在大氣中，其中一小部分會深入平流層，在強烈的紫外線的作用下被分解，氟利昂分子分解出氯原子，進而和臭氧發(fā)生一系列的反應，一個氟利昂分子就能破壞大約10萬個臭氧分子，臭氧層被破壞造成的嚴重后果，直接影響植物的生長，致使海洋生物死亡，人們皮膚患病率增加，南極上方甚至出現(xiàn)了臭氧空洞。氟利昂在大氣中的濃度不斷增加促進了“溫室效應”，冰川大規(guī)模的融化致使海平面上升，會導致沿海的一些國家和城市被淹沒。基于氟利昂對環(huán)境污染的不利影響，我們需要尋找更適合的制冷劑。目前廣泛使用的R410A制冷劑，不僅無毒，而且性能也很穩(wěn)定，最重要的是這種制冷劑更加清潔，主要由氟、氫、碳元素組成，不會造成臭氧空洞和溫室效應。R410A制冷劑受到全國乃至全世界的一致推崇。 　

    　3 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化與控制技術分析 

　　暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)在運行過程中，容易受到室外環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境狀況的影響，為了保證制冷系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，提高運行效率，保證暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷效果，一般情況下，制冷系統(tǒng)會全部進入運行的狀態(tài)，這樣無疑給一部分制冷系統(tǒng)的作業(yè)造成壓力，使其超負荷運轉(zhuǎn)，造成了大量的能源消耗�；�于此，針對暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制的方案，應該以其負荷狀態(tài)為方向，研究制冷系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下的吸氣壓力，為提升空調(diào)的運行，降低能源的消耗提供必要的依據(jù)。 

　　3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡的應用 

　　BP神經(jīng)網(wǎng)絡在暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)中是比較常見的，這種網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)點在于，不僅能夠?qū)Χ鄬舆M行反饋，解決神經(jīng)網(wǎng)絡中相關的隱藏問題，還能促進非線性映射問題的解決。首先，BP神經(jīng)網(wǎng)絡能提高信息處理能力，BP神經(jīng)網(wǎng)絡通過對文字、語言、圖片等信息的有效識別，將不同的信息類別進行準確的歸類，幫助工作人員減輕作業(yè)負擔，提高信息分類整理的準確性。另外，BP神經(jīng)網(wǎng)絡能夠利用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，結(jié)合非線性的特點組建函數(shù)模型，對函數(shù)系統(tǒng)實行精準化控制。函數(shù)模型在工業(yè)化控制系統(tǒng)中的運用，能有效把控機械運行方式。將其運用到暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)中，能夠模擬制冷系統(tǒng)中制冷機的吸氣壓力�；�于暖通空調(diào)制冷機能耗的非線性，為分析其能耗的狀況造成一定的阻力。因此，通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡可以模擬制冷系統(tǒng)運行真實的情況，并得到有關的可靠數(shù)據(jù)，從而提高技術人員參數(shù)的精準度。最后，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡可以真實模擬風險性函數(shù)的特點，建立符合實際運轉(zhuǎn)要求的網(wǎng)絡模型，為暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制方案提供參考和依據(jù)。 

　　3.2 Matlab語言的應用 

　　Matlab語言一種程序語言，它能夠處理大量的龐雜數(shù)據(jù)，而且保證數(shù)據(jù)處理的效率和準確率，是一種數(shù)據(jù)處理能力的極強程序語言。Matlab語言廣泛應用到控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)等各個領域�？茖W技術的發(fā)展，不斷促進Matlab語言應用系統(tǒng)的提升，各個領域的研究人員也基于自身的工作需要，不斷探索研究，制造了Matlab語言工具箱。工具箱方便人們調(diào)取實際工作中相關的某一子程序，也就是模塊化的應用。如此一來，不僅能夠提高使用的便捷性，還有利用簡化控制操作流程。Matlab語言和BP神經(jīng)網(wǎng)絡可以同時作用于暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)，兩者的結(jié)合，實現(xiàn)的制冷系統(tǒng)的模塊化控制。制冷系統(tǒng)可結(jié)合模塊特征來完成相關設定，制冷系統(tǒng)的運行和操作也更加便捷，提高了暖通空調(diào)的運行效率。 

　　3.3 自適應模糊控制系統(tǒng)的應用 

　　自適應模糊算法是基于自適應模糊控制器、自適應學習能力模糊邏輯系統(tǒng)的算法，該算法能夠通過對采集的數(shù)據(jù)及信息的分析，對邏輯關系的參數(shù)實施自調(diào)整。自適應模糊系統(tǒng)采用了自適應模糊算法的優(yōu)化控制策略，來實現(xiàn)對暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化控制。首先它可以實現(xiàn)對制冷系統(tǒng)的整體優(yōu)化。因為暖通空調(diào)制冷的過程，是多個子程序同步循環(huán)的過程，是一個有機的整體，單純的對某一個或者是某一部分的元件實施優(yōu)化，雖然在一定程度上能夠提升運行能力，但空調(diào)的運行能耗并未得到有效的控制。自適應模糊控制系統(tǒng)的是以整體的優(yōu)化為出發(fā)點，將制冷系統(tǒng)進行全局優(yōu)化。其次，自適應模糊系統(tǒng)還能有效的控制制冷系統(tǒng)的消耗功率。通過自適應模糊算法，能找到冷卻水系統(tǒng)的最適宜溫度，促進空調(diào)制冷系統(tǒng)于外在環(huán)境的協(xié)調(diào)性，進而實現(xiàn)制冷系統(tǒng)運用最低的能耗完成傳熱過程中的平衡。如此一來，有效的控制了制冷系統(tǒng)的消耗功率。最后，自適應模糊控制系統(tǒng)具有強大的調(diào)節(jié)能力和學習能力。它可實現(xiàn)控制參數(shù)的實施在線調(diào)節(jié)，促進優(yōu)化控制模塊的進步和改善，確�？刂普{(diào)節(jié)的有效性。 

　　4 結(jié)束語 

　　總之，暖通空調(diào)作為現(xiàn)代化建筑當中不可缺少的一部分，在給人們提供優(yōu)越舒適的居住和辦公環(huán)境的同時，也造成了巨大的能源損耗，制冷系統(tǒng)占據(jù)了暖通空調(diào)能源消耗的大部分。因此對暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制有重要的經(jīng)濟價值和社會效益。依據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，相關工作人員要不斷的研究和探索，尋找出更加適合的優(yōu)化暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的方式方法，并切實落實到實際的暖通空調(diào)的設計和運行中，未來的發(fā)展過程中，還需要對制冷系統(tǒng)的實施不斷的提升，將節(jié)能環(huán)保和智能作為未來發(fā)展最主要的方向。暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和控制不僅為創(chuàng)造舒適的環(huán)境提供支持，還可以幫助使用者節(jié)省開支。我們要將節(jié)能理念貫徹到生活的每一個細節(jié)中，提高人們的精神文明建設，促進人與自然的和諧發(fā)展。 

　　參考文獻： 

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　　[3]趙延東.暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術研究硼[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（19）：257.