暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)研究

梁光發(fā)(廣東省石油化工建設(shè)集團(tuán)526600)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，人們生活水平的逐步提高，人們對(duì)于室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)要求也越來越高。特別是為室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)發(fā)揮關(guān)鍵作用的暖通空調(diào)也受到了關(guān)注和普及。而暖通空調(diào)系統(tǒng)的在運(yùn)行中能量消耗幾乎整個(gè)建筑耗電量的50%以上，特別目前我國絕大多數(shù)暖通空調(diào)的低效率使用，造成大量的能源浪費(fèi)。暖通空調(diào)技術(shù)優(yōu)化控制則是工程師的重要工作任務(wù)，進(jìn)而提高建筑用系統(tǒng)的使用效率，降低室外環(huán)境對(duì)室內(nèi)環(huán)境的不利影響，提升室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。因此必須要對(duì)暖通空調(diào)優(yōu)化控制技術(shù)。

一、我國暖通空調(diào)控制現(xiàn)狀

1.暖通空調(diào)運(yùn)行現(xiàn)狀

我國空調(diào)系統(tǒng)都是根據(jù)客戶定制的需求而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這就導(dǎo)致了很多空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率很低，處于長(zhǎng)期低負(fù)荷工作的情況。例如中央空調(diào)在使用過程中，根據(jù)客戶的需求，大多數(shù)都是設(shè)置在最初生產(chǎn)設(shè)計(jì)負(fù)荷的40%-60%左右，而且空調(diào)設(shè)備經(jīng)常在大流量小溫差的情況下工作，設(shè)備中冷凝水過多，而新風(fēng)獲取不足，特別是在季節(jié)轉(zhuǎn)換期，新風(fēng)傳輸不理想，整體系統(tǒng)運(yùn)行效率很低。并且隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，許多大型建筑中的暖通空調(diào)導(dǎo)致室內(nèi)二氧化碳和甲醛超標(biāo)，室內(nèi)相對(duì)濕度過大，空間溫度過冷或者過熱。這都是間接影響室內(nèi)人們的健康和工作效率。雖然暖通空調(diào)系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)時(shí)是按照所能承載的最大負(fù)荷計(jì)算的，而多數(shù)情況下在輕負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行的機(jī)會(huì)很。另外由于暖通空調(diào)采用的的運(yùn)行方式是定點(diǎn)工作控制方式，在受到室外環(huán)境變化，陽光照射變化燈因素，空調(diào)傳熱效率降低，使得空調(diào)系統(tǒng)低效工作，這些原因都導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。

2.暖通空調(diào)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國暖通空調(diào)的智能控制系統(tǒng)的效果不理想。由于暖通空調(diào)耗能在建筑中的比例很大?；诙L(fēng)量、定溫度和定壓力設(shè)計(jì)的空調(diào)控制CAV系統(tǒng)和基于變風(fēng)量的空調(diào)控制 VAV系統(tǒng)的在負(fù)荷條件變化的狀態(tài)下，控制效果都不明顯，造成能源的損失和浪費(fèi)。而PID控制系統(tǒng)以及近年來加強(qiáng)了對(duì)空氣處理技術(shù)的多回路 PID控制，都存在調(diào)節(jié)的速度較慢，時(shí)間過長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致制冷機(jī)組、空調(diào)處在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的狀態(tài)下，系統(tǒng)內(nèi)部干擾因素很多，熱量相互抵消，控制器的參數(shù)無法科學(xué)確定，也造成了能源的大量消耗。特別是暖通空調(diào)明顯時(shí)變性、大慣性、強(qiáng)干擾性、非線性、大滯后等特征，要實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境良好，溫度適中要求的良好控制效果和能源節(jié)約是急需解決的難題。

二、暖通空調(diào)控制技術(shù)優(yōu)化

1.暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化關(guān)鍵在于通過客戶的需求設(shè)置最佳的溫度值，減少室內(nèi)外溫度不必要因素的干擾，進(jìn)而設(shè)計(jì)合理的暖通空調(diào)的控制器，達(dá)到降低能源消耗的目的。通過對(duì)目前運(yùn)行的控制變量進(jìn)行一段時(shí)間的實(shí)時(shí)跟蹤，進(jìn)而摸索出未來系統(tǒng)控制輸出準(zhǔn)確的期望，排除了暖通空調(diào)停滯性和大慣性的缺陷。另外可以領(lǐng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)學(xué)習(xí)能力克服暖通空調(diào)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的變化對(duì)設(shè)備控制帶來的影響作用。

2.暖通空調(diào)控制器在線滾動(dòng)優(yōu)化。就是指利用數(shù)學(xué)的模型和優(yōu)化方法結(jié)合目標(biāo)函數(shù)，借助模型的辨識(shí)度部分三者結(jié)合滾動(dòng)優(yōu)化，去預(yù)測(cè)正確的信息，進(jìn)而制定科學(xué)規(guī)范的控制機(jī)制，對(duì)在線優(yōu)化計(jì)算的各變量進(jìn)行綜合考慮最終實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)優(yōu)化。

3暖通空調(diào)預(yù)測(cè)中，利用有價(jià)值的暖通空調(diào)動(dòng)態(tài)模型，(例如RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)模型)，設(shè)置與暖通空調(diào)運(yùn)行相關(guān)的各種關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)而利用模型進(jìn)行相關(guān)迭代計(jì)算，預(yù)測(cè)出各種情況及可預(yù)測(cè)的各種干擾因素下，進(jìn)而對(duì)暖通空調(diào)的系統(tǒng)優(yōu)化，提前對(duì)室內(nèi)未來溫度參數(shù)進(jìn)行較為正確的預(yù)測(cè)。

三、暖通空調(diào)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)措施

1.太陽能節(jié)能技術(shù)

太陽能的可持續(xù)利用特征可以為暖通空調(diào)提供源源不斷的能量。通過裝置集熱器扣循環(huán)控制系統(tǒng)組成的太陽能供暖系統(tǒng)和包括溫度控制器、生活熱水體系和地板采暖的循環(huán)控制系統(tǒng)。既可以利用太陽光直接為暖通空調(diào)提供能量，又可以在天氣不好的情況下利用控制系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行輔助加熱，太陽能節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)上的運(yùn)用，極大方便人們的同時(shí)，的節(jié)約了資源保護(hù)了環(huán)境，降低操作成本，是實(shí)現(xiàn)綠色建筑暖通空調(diào)的有效途徑。

2.地源熱泵應(yīng)用地源熱泵技術(shù)

在解決供熱、制冷方面具有較高的經(jīng)濟(jì)和節(jié)能優(yōu)勢(shì)，相對(duì)空氣熱源泵來說。優(yōu)點(diǎn)最更顯著，因?yàn)榈卦礋岜孟到y(tǒng)只影響土壤溫度，并不會(huì)造成地面下沉和地下水位下降、水質(zhì)，是目前較為成熟的、對(duì)環(huán)境影響較小的取熱、散熱方式。為保證垂直埋管吸收和排出的熱量平衡。保證熱泵系統(tǒng)高效運(yùn)行，可在寒冷地區(qū)為系統(tǒng)增設(shè)1個(gè)輔助設(shè)備用以提供熱量，可以通用串聯(lián)或并聯(lián)的方式聯(lián)合運(yùn)行地源熱泵和太陽能．向系統(tǒng)提供更多的熱量，進(jìn)而滿足采暖需求。在溫度較高區(qū)域可以利用冷卻塔供冷，通過和地源熱泵的串聯(lián)運(yùn)行分擔(dān)部分負(fù)荷．在夜間將土壤中積蓄的熱量帶走，實(shí)現(xiàn)降溫．保證熱泵性能較高。