暖通空调制冷系统的优化与控制技术分析_3

暖通空调系统的自动化控制技术

摘 要：暖通空调是人们在现代化生活中常用的机电设备，可以在很大程度上改善人们的生活条件。目前，很多暖通空调系统在运行当中都可以保持一定的稳定性和安全性，但是总体性能还是存在欠缺。基于此，建设施工单位开始采用自动化控制技术优化暖通空调系统的性能，在提高系统安全操作的同时减轻人力投入，达到新时期的经济和科学技术发展要求。文章主要通过分析暖通空调系统自动化控制的方式和技术，对优化技术应用效果的措施进行简要的探讨。

关键词：暖通空调；系统运行；自动化控制技术

前 言：随着科学技术迅速发展，我国现代化社会经济水平不断提升，人们的生活品质有了很大程度的改善，空调也开始走进了千家万户。在空调初始应用于日常生活当中时，很多人被高昂的价格劝退，不过在近几年技术发展越发迅速的时期，暖通空调的性能逐渐多样化，人们也有了购买这类设备的能力。为了改善暖通空调系统的运行效果，有关单位就可以加强对自动化控制技术的应用及普及，通过改良现有的技术形式，给人们带来更好的体验。

1.

暖通空调自动控制系统的控制方式

目前，暖通空调自动控制系统的控制方式主要有DDC控制、继电器控制及PLC控制三种方式。DDC控制方法的体现需要以多种数字化技术的应用作为基础，在室内温度发生改变时，就可以利用暖通空调系统对参数进行有效控制和调节，起到优化室内温度并且降低能耗的作用。继电器作为一种用电流控制开关的装置，在系统运行的过程中，可以实现对不同的电流和流量大小的有效分析，从而轻松实现系统控制目标。在暖通空调系统运行当中，小电流需要着眼于大电流控制之上，技术人员可以通过时间继电器、中间继电器等方式实现延时和流量切换等功能。PLC控制在暖通空调系统自动化控制中的应用相对来说比较广泛，其可以在传统的顺序控制器基础上体现新的工业控制装置的特点，以组建远程控制系统的方式为主，提高系统运行的可靠性，还能够体现编程容易、通用性好等优点。

廑题抖蕉暖通空调能量管理与优化控制系统的功能设计张春(农一师勘测设计院，新疆阿克苏843000)脯要】随着全球能源的日趋减少，暖通空调系统作为能源消耗大户，其节能降耗问题越来越受§8人们的关注。l关键词】暖通空调；能量管理；功能设计关于HVAC(HeatingVentilatingandAir—conditioning)系统的能量消耗特点、节能和优化控制方法等在理论研究和数宇仿真上已经取得较完善的成果，确定了影响运行效率的最主要的三个功能模块组．成。各模块主要实现的功能设计如下。1暖通空调能量管理模块当能影肖耗数量接近某个设定值时，该模块通过调节开关指定设备以刚医能量成本。能量成本的降低有利于公司确定每天能量需求峰值的费用。它主要包括以五个方面：1)优化启／停：该模块是通过实际温度范围和设定温度范围的差分来计算HVAC系统中各设备的最优启停时间。它降低能量消耗的主要方式是将设备尽量保持在待机状态。并且是在保证空调的舒适度情况下，尽快将其置入待机状态。2)负载循环：主要是通过在一定的时间周期关闭指定设备来降低能量损耗。冷冻机优化组合函数：根据冷却负荷和允许冷冻机类型优化组合以提高HVAC系统的性能系数来节约能量。3)时间调度的具体功能：根据用户需求预先设定调度事件：以工作日和调度时间为依据开关设备；定义可以很容易的反映规律性的发生条件的重用事件：定义偶然发生的重用事件：修改调度，用户可以很方便的制定日程安排程序的类型，比如：假日、工作日、周末。4)能量管理与统计模块：允许用户检验电量和先前的能量消耗量以及使用成本。然后将从数据库中获得的数据生成图表，进一步分析日月年的使用情况。该模块基本功能有两个，即“能量管理和分析”和“能耗管理和分析”。5)夜间气洗的作用：在夜间，当室外温度降低的时候用室外空气清洗建筑。例如：AHU打开室外新风阀，关闭回风阀，打开所有选定的排风扇。从而达到节能，提高室内空气质量目的。2暖通空调优化控制模块该模块根据最小能量消耗优化冷冻机，AHU和泵设备控制回路的设定点。为了使制冷量与用户负荷相匹配，提高HVAC系统的效率，降低能耗，需要优化HVAC控制系统的各回路设定点。根据设备构成及空调运行模式的特性，建立了各主要组成部分的数学模型，包括冷却盘管、冷却塔、冷冻机、泵和风扇。通过把整个系统分成空气调节子系统和制冷子系统两部分，分别对两个子系统局部优化，然后再通过协调变量，来集成实现全局优化。其两个子系统优化工艺过程如下介绍：21暖通空调空气调节子系统典型的全空气处理过程由送风系统、回风系统、热交换器三部分构成。新风与回风热交换形成混风，混风通过热交换器后刚氏温度，再通过很长的送风管道进入房间进行热交换。之后通过回风机排出室外，部分回风与新风混合进行下一次循环。影响控制目标温度的主要因素有冷冻水温度、露点温度、新风与回风的混风温度和湿度、送风量、房间负荷。当混合空气经过热交换器时由于达到露点温度时，特别是当相对湿度较大时，造成热交换系统的严重非线性关系，另一方面热交换过程是存在显热和潜热两部分，温度上升和下降的特性也不同，存在非线性环节。空气处理单元和被控房间是通过长长的送风管道相连，这就带来纯滞后，惯性也很大，另外长期使用造成管道阻力变化，这部分存在时变环节。对于一定的冷负荷，由于风扇和水泵的能耗曲线不同，一定存在一个最优的运行工作点。使供风风扇和冷冻水泵的自E耗总和最小。在定负荷情况下。当进入空气处理单元的混风温度变化，会引起换热器热交换效率随之变化，因此会引起风系统能耗最小工作点的变化。当冷冻水供水温度发生变化，也会引起换热器热交换效率的变化，风系统能耗最小工作点随之变化。当混风温度和冷冻水供水温度同时变化也能找到一个相应的风系统能耗最小值时，对应水流量和风流量就是风系统运行的最优工作点。22暖通空调制冷子系统制冷机的CoP与制冷量和冷冻水供水温度及冷却水供水温度有关。暂时不考虑冷冻水系统，将冷却水的供水温度看成常量，CoP随着制冷量的增加而下降；而在相同的制冷量下，冷却水供水温度越高，制冷机的COP越大。降低冷却水供水温度能够刚氏制冷机的能耗。然而，通过提高冷却塔的能耗来获得较低的冷却水供水温度得不偿失，这是因为随着空气质量流量的升高，风扇和水泵的功率将成立方增长。另一方面，冷却水回水温度反过来影响冷却塔的热交换率。这将导致在同样环境湿球温度下，冷却塔的低效运行。3暖通空调自整定模块311控制回路由于HVAC系统控制回路数字非常多，普通2万平米的智能大楼的回路控制数量就有近2千个，这么多的控制回路同时在线校正是没有必要的也是不现实的，回此本设计是采用分类方法，按空气处理系统中的温度调节、送风压力调节、混风比例调节，制冷子系统可以按冷冻水温度调节回路、冷却水温度调节回路等，这样尽管设备回路数很多，但需要控制类型是少的。32控制器参数在线校正在暖通空调系统的过程控制中，控制对象非常复杂，有些控制环节表现出很强的时滞、时变、非线性的特性，目前HVAC系统温度、湿度、空气污染度分别独立控制，控制器都是采用PID控制器，并且控制器参数是固定的。外界环境发生变化，特别是在湿度和房间负荷变化较大，其送风温度和静压力的控制效果差。由于空调控制系统的被控对象是房间的温度场，它与空调进行换热的工况相当复杂，制约因素太多i对这种大滞后、强扰动且被控对象未知或是时变的系统实施常规PID控制往往效果欠佳。因此，需对PID参数进行整定以获得最佳控制参数。33控制性能监测对于众多控制回路的控制效果是采用分组监视的方式，来评价其控制效果，系统只对其中控制效果差的回路首先进行单元控制器的屏蔽，然后通过现场总线把单元控制器中的控制量和被控制量信息读取到过程优化计算机中，按照某种校正策略进行在线调节。4结语根据暖通空调的系统构成和运行方式，通过分析HVAC系统可知，需要用于管理、ttlbTm优化控制的变量很多，并且由于系统的多变量动态响应时间和要求的不同，而且还要完成系统的优化算法和控制器参数自整定的任务，使得软件系统的数据类型和数据结构非常复杂。最终根据HVAC系统各环节能量消耗特点，把软件设计分为设定点在线优化，雒量管理及控制器参数自校正三部分，再把三大功能模块集成在一起，实现整个HVAC系统的运行的最优化。【参考文献】【1|江亿．嘲圣空调系统的计算机控制管理ⅡI暖通空调，2007．f2】曹秋声．新碰中央空调节能控制系统研究UJ节能．2005．【31钟玮最国建筑中央空调能耗现状及全面节能措旌p川．重庆：重庆大学出版社二0lJ4

暖通空调系统节能与优化措施浅析

一、暖通空调系统节能的必要性

考虑到在建筑能耗中，暖通空调能耗所占的重大比例，同时随着城市现代化的发展，暖通空调系统的应用越来越广泛，这导致在建筑能耗中暖通空调能耗的比例不断增大，这势必会引起能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，在暖通空调系统中所使用的能源一般为不可再生能源，其中一个重要的组成部分为电能。这些不可再生能源的不断消耗，使得地球的资源不断匮乏，这间接地对环境造成了严重的影响，这其中出现的一些较为普遍的环境问题包括酸雨以及飘尘等问题，我国的很多地区都出现了这些环境问题，并且逐年不断加剧，因此能源的消耗对我国的生态环境和可持续发展带来了很大的影响。在夏季，人们普遍需要应用到空调系统，如果空调系统能够采取有效的节能技术，这将在一定程度上缓解夏季电力紧张的问题，同时还可以降低能源的消耗，从而间接起到保护生态环境和促进可持续发展的目的。因此暖通空调节能技术具有非常重要的意义。

二、暖通空调系统节能中存在的问题分析

1、研發人员的节能意识不强。就我国目前的形势来看，大多数研发人员在对暖通空调进行研制的时候，并没有太注重其节能功效，从而让研制出来的暖通空调，根本就达不到国家对其提出来的节能要求。这样一来，就会让暖通空调在实现运行的过程当中，还是浪费掉了大量的可用能源。与此同时，这也从很大程度上提高了企业的生产成本。

2、研发观念不具备时代性。在社会不断发展的过程当中，一些具备高科技效能的技术以及设备随之衍生出来，并被广泛的应用在了我国的各个领域当中。然而，我国对暖通空调的研发观念依旧停留在初始的阶段，这就使得暖通空调的功效越来越不能够满足人们对其的需求。另一方面，我国物大地博，每个地方的环境、气候以及人文知识都不相同，这就使得不同地方的人对暖通空调的需求是不一样的，而研发人员在对暖通空调进行研制的时候，也没有考虑过这些因素，从而让研制出来的暖通空调在实际应用中，具有了一定的局限性。

探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用

CFD技术是计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）的缩写，是一种利用数值计算方法求解流体力学问题的技术。在暖通空调制冷工程中，CFD技术可以帮助工程师进行系统设计和优化。下面将探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体运用。

CFD技术可以用于气流模拟。在空调系统中，气流是一个重要的因素，能影响舒适度和能源消耗。通过CFD技术的模拟，可以了解风速、温度和湿度等气流参数的分布情况，从而调整通风口的位置和尺寸，使气流更加均匀，提高舒适度。CFD技术还能模拟气流对墙壁和家具等的影响，帮助减小冷热风的影响，提高室内空气质量。

CFD技术可以用于热传递分析。在暖通空调制冷工程中，热传递是一个重要的问题。通过CFD技术的模拟，在设计和优化管道和散热器时，可以了解管道和散热器的热传递效果，从而调整设计参数，提高热传递效率。CFD技术还可以模拟空调制冷设备的热传递效果，帮助选择合适的设备、优化设备布局，提高能源利用效率。

CFD技术在暖通空调制冷工程中具有广泛的应用前景。通过CFD技术的模拟，可以优化系统设计、提高能源利用效率和舒适度，提高系统控制精度和室内空气质量。CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用将会越来越广泛。