如何優化控制制冷機在暖通空調中的作用

楊秀峰

（中油遼河工程有限公司熱力工程所暖通室，遼寧 盤錦 124010）

為符合國家以及行業有關規范規定的要求，為滿足人們生活以及工作的需要需求，創造良好健康舒適的室內空氣品質，我國利用國內外先進的技術及設備大力發展暖通空調系統。

1 概念介紹

1.1 暖通空調系統

1.1.1 暖通空調的定義：由于暖通空調的主要功能包括：采暖、通風和空氣調節這三個方面，縮寫HVAC(Heating,VentilatingandAir Conditioning)，取這三個功能的綜合簡稱，即為暖通空調。

暖通空調是中央空調的分戶。一般家居的分體空調只能解決冷暖問題，而暖通空調可以對空氣質量進行處理。

1.1.2 暖通空調的工作原理：制冷機組中的制冷劑在蒸發器中與冷凍水中進行熱量的交換變化，從而降低冷凍水的溫度，然后在壓縮機的作用下使制冷劑汽化變化成為高溫高壓的氣體，流經制冷機組的冷凝器時被來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空氣處理單元的熱交換器中，進行混風冷熱交替后形成冷風源，最后由送風管道送入被調房間。

如此循環適當的取走或補充室內得到或失去的熱量以及濕度，對室內的污濁氣體進行凈化，排走污染空氣，補入等量的清潔空氣。再除了引進的新風以外，可以把空氣進行冷卻處理，然后再進行過濾處理。

1.1.3 暖通空調的特點：（1）增加電子除塵器，可以更好的捕捉微小的灰塵顆粒，進行過濾。（2）增加新型的加濕設備，可以使我們的室內空氣濕度達到40%。

1.1.4 暖通空調系統的分類：一、按對建筑環境控制功能分類：（1）控制室內溫濕度的空調系統和采暖系統；（2）控制室內空氣品質的通風系統和防煙排煙系統。二、按承擔冷熱和濕度負荷的介質分類：（1）全水系統；（2）蒸汽系統；（3）全空系統；（4）空氣-水系統；（5）冷劑系統。三、按處理設備的集中程度分類：(1)集中式系統；(2)半集中式系統；（3）分散式系統。四、按空調系統用途分類：（1）舒適性空調；（2）工藝性空調。五、以污染物為主按控制對象分類：（1）治理工業與民用建筑生產過程中污染物通風系統；（2）控制建筑中火災煙氣系統的應急通風系統；（3）排除突發事件產生的有害因素的通風系統；（4）對整個房間或車間進行全面空氣清潔的全面通風系統，又稱稀釋通風；（5）對室內局部地區進行污染物擴散和空氣清潔的局部通風，分為局部排風或送風。（6）依靠室外風力形成的自然通風；（7）依靠風機的動力形成的機械通風。

1.2 制冷機概況

1.2.1 制冷機的定義：制冷機（refrigerating machine）將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉移給環境介質從而獲得冷量的機器。制冷機廣泛應用于工農業生產和日常生活中。

1.2.2 制冷機的工作原理：制冷機是制冷系統的核心部分，制冷機為旋轉式螺桿壓縮機，它把低溫低壓的制冷劑氣體由吸氣管吸入，通過電機運轉帶動活塞的壓縮后，由排氣管將高溫高壓的制冷劑氣體排出，成為制冷循環的動力，從而實現實現壓縮→冷凝→膨脹→蒸發 (吸熱 )的制冷循環。

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

1.2.4 離心式制冷機的節能方式：（1）將蒸發溫度提高，冷凝溫度降低；（2）保持管道清潔提高冷凝器和蒸發器的換熱效率；（3）調整設備合理的正常運行負載；（4）采用變頻裝置，進行離心制冷機壓縮機的轉速的調節。

2 暖通空調中優化控制制冷機的作用

暖通空調系統中制冷機作為制取冷量和輸出冷量的主要組成，其能耗大約占整個暖通空調系統的50%。制冷機控制方法的得當與好壞直接影響到整個暖通空調系統的運行狀況,因此對制冷機工作狀態進行合理的優化控制是解決暖通空調系統能耗問題的重要途徑。

在實踐過程中，我們通過暖通空調系統的實際運行數據對吸氣壓力的 BP神經網絡模型進行辨識，可以得到各種負荷下最佳工況，對于整個暖通空調系統的優化控制具有指導意義。

在對制冷機進行優化控制的同時，值得關注的重要問題之一是對壓縮機工作頻率的確定。制冷機中的重要參數是吸氣壓力，吸氣壓力也是衡量制冷機能否正常運行的標準。吸氣壓力的BP神經網絡模型：神經網絡以吸氣壓力為輸出量，把壓縮機出入口制冷劑溫度和負荷作為神經網路的輸入變量。

根據對吸氣壓力BP神經網絡模型的分析，通過計算機仿真觀察在一定的負荷時的吸氣壓力和壓縮機出入口制冷劑溫度的關系，可以明顯看出，壓縮機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，壓縮機入口制冷劑溫度最高，壓縮機出口制冷劑溫度最低，在各個負荷下，吸氣壓力的最大值都是唯一的。

制冷機性能參數COP是衡量制冷機效率的參數。把制冷機工作運行時的壓縮機出入口的制冷劑溫度和吸氣壓力的值定位制冷機的工況。在同等的負荷下，制冷機的工況是多種多樣的，通過對COP值的計算可以看出：在不同工況下，制冷機的功率也是大不相同的。在一定的負荷下，COP最大時制冷機達到最佳工況，在達到同樣的制冷量的條件下，最佳工況時制冷機的能耗量是最小的。

由制冷理論可以分析得出，在冷凝力保持不變的情況下，制冷機的單位制冷量會因為吸氣壓力的升高而增大。由于壓縮機吸入制冷機的比容減少，吸氣壓力的提高，壓縮機的壓力比會減小，溶劑效率提高，實際的吸氣質量會增大，壓縮機的制冷量也會隨之增大。因此在不同的負荷下，要想提高制冷機的工作效率，就是保持制冷機在吸氣壓力較大的情況下工作。在壓縮機出入口制冷劑溫度達到最佳工況值時，可以用吸氣壓力的BP神經網絡模型來計算出該負荷下的最佳吸氣壓力的值，把由此得出的數值作為調節壓縮機的工作頻率達到這個值，使制冷機達到最佳工作狀態。

通過以上的分析，可以總結出對制冷劑的優化控制方法可以通過如下方法：在特定的負荷下，通過BP神經網絡的模型，對最佳吸氣壓力值進行計算，并得到在最佳工況時壓縮機出入口制冷劑溫度的數值，這兩個數值同時滿足最佳工況的要求時，將設定值定為最佳吸氣壓力，采用相應適當的控制器控制壓縮機的工作頻率，使吸氣壓力達到設定值，保持制冷機在該負荷下保證最佳的工況運行狀態。

3 結束語

對空調系統中制冷機的優化控制，能使空調對房間的溫濕度進行合理的判斷和設定，然后建立合理的暖通空調控制系統，使暖通空調能快速準確的調節室內空氣質量，達到房間最佳的空氣溫濕度環境，并有效的抑制房間內外部的干擾對室內溫度的影響，同時節約暖通空調系統能量的消耗。

暖通空調隨著社會經濟的發展也將成為空調行業的一種必然發展趨勢，做好暖通空調制冷機的優化控制，可以大大的提高暖通空的運行效率。建立一種制冷機的優化控制方法，能在不同負荷下根據神經網絡計算出來最佳吸氣壓力值和最佳工況,使制冷機在最佳狀態下運行，對整個暖通空調系統的優化控制都有深遠的指導意義。

[1]陸亞俊.暖通空調(第二版).中國建筑工業出版社.

[2]李樹江,秦軍等.暖通空調系統優化控制與能量管理得現狀及發展趨勢.《暖通空調》，2007年 04期.