暖通空调制冷系统的优化控制方法研究李卫国

暖通空调制冷系统的优化控制方法研究李卫国

李卫国

承德宏兴制冷设备有限公司河北平泉067500

摘要：暖通空调的制冷系统是通过制冷剂实现热量的交换，制冷剂在压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个元件中不断循环，自身的状态发生变化，进而实现吸收热量与释放热量。制冷剂在蒸发皿中吸收热量，这时的制冷剂由液体变为了低压低温的气体。气化的冷却剂被压缩机吸入，进而压缩成高温高压的气体，这些气体在冷凝器中将自身的热量传递给空气或者水，变为最初的液体状态。这就是一个基本的循环，多次进行这个循环就可以实现热量的交换，达到降温的目的。本文将重点分析暖通空调制冷系统的优化控制方法。

关键词：暖通空调；制冷系统；优化控制方法

1通空调制冷系统的优化控制

1.1制冷机优化

CFD技术因为可以形成暖通空调中数据动量、能量、质量守恒方程的建模及其复杂的计算，被研究人员合理的运用于暖通空调的制冷技术中，这极大地帮助了研究人员对于暖通空调制冷技术的研究效率，对于研究具有很大的帮助，并且它节省了工作人员的研究时间和财力。它能够对于大量的数据根据自身严格的计算程序一步一步的完成数据的处理以及计算，而这些经过CFD技术处理过的庞大数据十分准确，能够很好地被研究人员利用于之后对于暖通空调的控制制冷系统的研究。这些被视化的庞大数据是之后研究的关键，对这些数据进行评估后，才能合理的被研究人员运用到实际的生产中。是研究暖通空调制冷技术的最基础的一步。所以CFD技术可以通过缩短研究人员对于数据的处理及将这些数据用于主要生产研究的过程的时间，为暖通空调的控制制冷系统的研究起到了实质的优化作用。当然，在使用CFD技术之前，需要研究人员把制冷机系统中的压缩机在实际投入使用时的工作状况，其处于工作状态时转动频率，从室内吸收冷气时的压力等参数确认下来，然后研究人员根据这些参数来对控制制冷系统进行优化。利用CFD技术将暖通空调投入使用后，利用之前预先设置的数据和将暖通空调投入使用后制冷机系统在实际工作时收集的数据相互比较。然后利用制冷机实际工作时获得的数据形成BP神经网络模型。在BP神经网络模型中，输入量与制冷机中制冷剂的温度和制冷系统中压缩机的工作状况有关，而控制制冷系统中的压缩机工作状况与利用自身出入口负荷值的测量值有关，制冷机系统的吸气压力是BP神经网络模型的输出值。由制冷机的工况COP可知，制冷机系统中制冷剂的温度与其吸气压力之间是正向相关的关系。

1.2暖通空调工程制冷管道敷设

一般而言，架空管道在敷设过程中都是按照墙、柱、梁的实际位置进行优化布置，而且还要为其设置专用的支架，提高其稳定性。暖通空调工程中，应将制冷系统的吸气管与排气管布置在相同的支架上，而且排气管应置于吸气管的上部。在布设时如果管道较多，可对处于平行状态的管道之间预留一定的距离，以免管道之间发生摩擦，影响其使用性能。为了避免吸气管道与支架之间发生冷桥现象，可在管道与支架之间放入已被油完全处理过的木块。施工人员应注意所选择的管道应完整，不得出现空隙等现象，以免影响系统的正常运行。应将制冷管道的三通接口制成顺流三通，主管应适当加大一个规格，制冷管道弯道部位应采用冷报弯，这样可避免污染物嵌入管壁内，影响管道的使用性能。弯管的曲率半径应大于管子外径的3.5倍。

地下敷设共分为如下几种类型：①通行地沟敷设，通行地沟的净高应控制在1.8m以内，倘若为多管敷设时，应将低温管道敷设在与其他管道相距一定距离的下部；②半通行地沟敷设，半通行地沟净高以1.2m为宜，要注意的是此种类型的敷设方式不适合冷热管到同时敷设，两者会产生交叉影响；③不通行地沟敷设，主要采取的是地沟盖板，对于低温管道来说，应采取单独敷设的方式进行，提高敷设的效果。

1.3Matlab语言在暖通空调制冷系统中的应用

BP神经网络是算法的基础，可以实现系统运作的模拟，而Matlab语言是整个系统运作的模块，在一定程度上可以看作是BP神经网络的子系统。如果把BP神经网络应用在暖通空调的制冷系统中，那么就可以用Matlab语言实现模块的设定。这种结合的优势主要体现在以下两点：（1）简化整个系统的设定。暖通空调的制冷系统受外界环境和室内环境的影响较大，所以其运行会经常性的发生改变，要收集其运行状态的各种参数较为复杂。但是将BP神经网络和Matlab语言结合后，就能够根据模块的特性快速设定程序，简化整个系统的运作；（2）反馈最接近实际情况的数据。为了降低暖通空调制冷机的能耗，需要确定其最佳吸气压力的状态。制冷剂的状态变化有着明显的非线性关系，寻常的采集方法很难起到较好的效果。但是，BP神经网络能够模拟非线性的映射，而Matlab语言能够快速的处理数据，这就形成了较好的循环，能够最快速地把暖通空调制冷剂的运作状态反馈给系统，方便了调整和控制。

2暖通空调节能优化

2.1冷却水、冷热水、风系统的节能设计

从暖通空调冷热水系统节能设计角度来看，本文认为一是应通过减小空调系统供回水冷冻水温度差的方式，达到降低系统能耗的目的，并选择闭式循环模式增加空调系统使用年限，降低系统的输送能耗。二是通过选择一泵到顶的设计方法，减少后期维护保养工作，降低建筑耗电量，节约施工成本。三是在水资源相对较少的区域，通过选择冷却塔循环运行模式，降低循环水泵扬程和空调系统能耗，此时需注意冷却塔位置的设计要求通风效果好。从暖通空调风系统节能设计角度来看，以变风量设计为最佳，既可以控制空调系统总风量，还可准确调整其风量负荷，以此来达到减少风机能耗和运行容量的目的，最终达到节能效果。

2.2采用热回收装置进行节能设计

在实际应用中，暖通空调系统浪费了丰富的余热，而这些余热的利用价值十分大，若利用热回收装置来收集与重新利用这些余热，利用载热与状态不同的流体，以及热交换装置传递湿热或总热，降低冷热源能耗，达到空调湿、热变化需求，便大大节省了空调系统运行所消耗的能量。为保障环境质量，暖通空调系统运行过程中需排出一些空气，这也会增加系统能耗，且处理新风过程中还会再次增加系统能耗，但安装了热回收装置后，可充分回收系统的排风能量，并用它来处理新风，这样明显减少了系统能耗，降低了机组的运行负荷，使暖通空调系统具有明显的节能性和经济性优势。目前，暖通空调系统的热回收装置可利用热管换热器、热泵系统、蓄冷和蓄热系统、热回收环以及换热器等来实现，冷凝热回收过程中，还可通过热水系统和制冷机组的结合，将生活用水用回收的热量来加热处理，既方便了日常用水，又达到了节能减排的目的，减少了能源资源浪费。

结语

由于暖通空调的制冷剂运作问题，其能耗一直较高，进一步恶化了我国能源的供求关系，不满足可持续发展的战略。而暖通空调中能耗最大的就是制冷系统，对其进行优化的控制有着重要意义。本文以BP神经网络、Matlab语言为主，分析现代化技术在暖通空调制冷机控制中的应用，希望可以给相关的研究提供一定的参考意见。

参考文献：

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