基于Lonworks的中央空調空氣處理機組設定點優化及軟件開發

劉杰

(浙江金盾風機股份有限公司,浙江紹興 312363)

基于Lonworks的中央空調空氣處理機組設定點優化及軟件開發

劉杰

(浙江金盾風機股份有限公司,浙江紹興 312363)

目前,隨著科學技術的不斷發展,人們對辦公環境、生活環境均提出了較高的要求,智能型建筑越來越受到人們的重視。智能建筑理念源于美國,上世紀90年代,我國也開始發展智能建筑,現階段,人們對這一理念已經不再陌生。在智能建筑中,空調監控系統是其重要組成部分,中央空調系統的主要作用就是提供冷熱源、對空氣進行處理(其中包括凈化、干燥、加濕、加熱等作用)、分配與輸送空氣。在中央空調中,空氣處理機在空調系統中發揮著重要作用。本文主要分析基于Lonworks的中央空調空氣處理機組設定點優化與軟件開發方法,讓人們對中央空調有進一步了解。

Lonworks 中央空調 空氣處理

在生活水平大大提升的同時，人們對生活環境、工作環境舒適度的要求也越來越高，為了滿足人們的需求，中央空調應運而生。就智能建筑能量消耗而言，中央空調系統能量消耗所占比例最大，從目前空調系統運行情況上看，運行效率并不高，我們必須在了解空調系統組成與其運行原理后，才能夠找出對其進行優化與軟件開發的方法。

1 基于Lonworks的中央空調的組成

1.1 系統總體構成

中央空調系統的使用使人們的生活變得更加舒適，它屬于空氣調節設備，通過它可以滿足人們對空氣環境的需求。所謂空氣調節，也就是指在內部環境中，實現對空氣流動、空氣清潔度、空氣濕度的人工調節。從系統設備上看，多元化特征體現得尤為明顯，正因如此，中央空調系統也可分為很多種類。

基于Lonworks中央空調系統組成非常復雜，主要包括盤管風機系統、冷卻循環水系統、冷卻塔風機系統、冷媒循環水系統、制冷壓縮機系統。中央空調系統在相對濕度供風溫度的調節上具有重要作用，可以滿足用戶需求，它的作用主要表現為以下幾個方面：

①實現新風與回風的混合，提供空氣。如果風扇處于關閉狀態，可將回風閥打開，將新風風閥關閉。②對新風中所包含的黑煙、煙塵、粉塵等有害物質進行處理。③在冬季可以實施加濕處理。④完成干燥、空氣加濕等處理后，可對供風再加熱。⑤利用氣流調節器，可以對室內供風氣流進行控制。

中央空調系統熱交換循環主要包括室外空氣循環、冷卻水循環、冷媒循環、冷凍水循環、室內空氣循環。

1.2 空氣處理機構成

在中央空調中，空氣處理機組能夠實現空氣輸送設備、熱源設備、冷源設備之間的聯結，除此之外，它還是對空氣進行處理的最主要設備。空氣處理系統構成包括房間組成、空氣處理單元、末端裝置等。在該系統內，通過空氣處理，可以滿足用戶所需求的送風狀態，對室內的氣流速度、空氣濕度、溫度進行調節。在整個空氣系統中，通過空氣處理機組，可于機房內對房間空氣集中處理。

2 基于Lonworks的中央空調空氣處理機組優化與軟件開發

2.1 目標函數

在中央空調處理機內，冷凍水泵與供風風扇是最主要耗能水泵。一般而言，冷凍水泵有1臺，供風風扇有多臺。優化空氣處理機組的主要目的就是在符合要求的條件下，控制處理機組耗能，將其耗能降至最低。其優化目標函數如下：

其中Ppump表示冷凍水泵功率，Ppump。nom表示冷凍水泵額定功率。

另外，還需對空氣處理機的運行特征與結構進行分析，優化過程必須對冷凍水質量流量與空氣質量進行限定，確保系統運行不超出有效范圍。在系統運行過程中，還要遵循能量保證守恒原則。

2.2 合理選擇優化算法

在高層建筑中，一般于地下室內設置冷水機房，機房內設備主要有冷凍水泵、制冷機等，于樓頂處設置冷卻塔，室外新風與房間回風混合后，可通過冷卻塔處理。冷凍水受到冷凍水泵的推動作用后，在每層空氣處理單元中，實現熱交換，通過處理之后，便可滿足空調室內用戶的需求。

空氣處理優化需要考慮到很多非線性規劃問題，它有著自身的特殊性與復雜性。若直接運用理論與優化方法，并不能取得最佳成效。其特征主要表現為兩點：①在空氣處理機組目標函數優化中，優化變量與約束條件之間有著較為復雜的關系，求導難度非常大。②優化函數中涉及到很多變量，且變量級別并未統一，參數過多，增加了優化求解的難度。

針對上述這種情況，必須采用特殊的求解方法。對空氣處理機組各方面進行考慮后，發現可采用SUMT罰函數法，獲取增廣目標函數后，選擇無約束優化方法，會對優化可靠性、速度、結果產生較大的影響。

另外，罰函數法是一種比較傳統的優化方法，這種方法十分簡單，且容易編制，適用性較廣，通過采用這種算法，可取得最優解。

2.3 優化軟件開發

中央空調系統具備復雜的特征，它由很多設備共同組成，每個設備型號都不同，為了達到在線優化的目的，促進人機交互功能的實現，確保系統運行處于最佳工作點，達到減少能源消耗的目的，必須開發優化軟件。

VisualC++的綜合性較高，操作十分方便，編程能力較高，在各類Windos應用程序開發中都適用。現階段的面向對象技術非常流行，它主要包含面向對象程序設計與面向對象分析，該技術設計方式提出后，將以往程序設計中存在的代碼重用問題解決。

面向對象程序設計的開發時間較短，且具備較高的可靠性，應用程序維護方式變得更為簡單，在升級與更新上，也十分簡便。在Windos內，程序基本單位是窗口，并非函數與過程，就面對對象而言，窗口就是其對象。VisualC++的可視化編程環境比較廣泛，它有著函數作為支持，程序開發功能比較強大。

3 結語

中央空調空氣處理機在智能建筑中發揮著重要作用，本文首先分析了中央空調系統的組成部分，然后對處理機組優化與軟件開發進行了詳細探討，有利于達到節能的目的。

[1]鄧勇.中央空調系統的模糊神經網絡PID控制器研究[D].南華大學,2012.

[2]國明.中央空調空氣處理系統優化方法研究[D].沈陽工業大學,2013.

[3]任爽.中央空調空氣處理系統控制策略研究[D].沈陽工業大學,2013.

[4]李樹江,張學文,孔麗新.進化規劃在中央空調空氣處理系統中的應用[J].沈陽工業大學學報,2010(01):100-104+120.