暖通空調制冷系統的優化與控制技術分析

李雨言 王一丞

摘要：隨著社會逐漸步入到小康社會，人們為了不斷提升生活質量，充分享受舒適的辦公環境和居住環境，現如今空調已經成了人們日常生產生活中必不可少的一個配置。特別是天氣炎熱的夏季，對于空調的使用率更是尤為高，但是在使用過程中空調的能耗幾乎占到了整個建筑能耗的50%以上，但是能源由不斷緊缺，所以就需要我們不斷降低空調的使用能耗，可以采取提升其運行效率來減少能耗。鑒于此，本文主要對暖通空調制冷系統的工作原理，制冷劑在暖通空調工作中的作用。

關鍵詞：暖通空調;制冷系統;系統優化

在我國大部分建筑高層建筑內，暖通空調制冷系統每年運行過程中產生的能耗占到建筑總體的1/3～1/2，其用電花費的資金也非常多。鑒于此，相關部門必須進一步加強對暖通空調制冷系統的優化與控制，使其逐漸向低能耗運行方式轉變，為人們提供舒適、潔凈的生活以及工作氛圍，提高人們的生活質量。在暖通空調的運行過程中，核心元件是暖通空調的制冷系統，該部分也是耗能量最大的部分。本文結合實際工作經驗，對相關內容展開論述。

一、暖通空調制冷系統的工作原理

在暖通空調制冷系統的運行過程中，主要是利用制冷劑完成熱量的交換工作，并使制冷劑在相關設備的作用下，使自身的狀態產生一定的變化，最終實現熱量的吸收與釋放，為暖通空調制冷系統提供助力。一般情況下，制冷劑使用過程中涉及的設備包括壓縮機、冷凝器、蒸發器與節流閥4個部分。其中，制冷劑在蒸發皿中會吸收大量的熱量并由液體變為氣體。氣體狀態的制冷劑會被壓縮機吸入，并被壓縮為高溫高壓狀態下的氣體，該氣體會進入冷凝器中，并在這一過程中將自身的熱量傳輸到空氣或水中，從而形成最原始的液體形態[1]。

二、暖通空調制冷系統的現狀

在暖通空調制冷過程中，主要是利用制冷劑來對風的溫度進行調節，我國現如今最常見的制冷劑就是氟利昂化合物，其是一種無毒、不會發生燃燒且性能比較穩定的化合物，而且具有較好的熱力學性能，在實際應用過程中具有很好的制冷效率和制冷效果，所以目前被廣泛應用到各種大型制冷設備當中。可是其也具有一定的缺陷，那就是其可能會在空氣中散播很長的時間，最終漂浮到大氣層當中，會引發一定的溫室效應和臭氧空洞現象。現在世界上各個國家都對這種制冷劑給大氣環境所造成的污染引起了越來越高的重視，部分國家已經將其列入到禁用品行列。在此大背景之下，新冷媒具有更好的使用效果和實用性，所以目前我們所使用的制冷劑基本上都是R410A制冷劑，相比較而言這種制冷劑更加環保清潔，其主要是由氟、氫還有碳元素所組成，不僅無毒而且性能也比較穩定。因為其中并沒有氯元素，所以也不會發生溫室效應和臭氧空洞現象，這種制冷劑現如今在全世界范圍內得到了非常廣泛的應用[2]。

三、制冷劑在暖通空調中的作用及優化控制

制冷劑在整個暖通空調系統當中起著非常重要的作用，其主要起著制取冷量和輸出冷量的作用，能耗幾乎占到了整個暖通空調系統的一半左右，所以制冷劑的工作效率直接決定著整個系統的運行效果，想要不斷提升暖通空調的制冷效果，降低能耗就需要不但提升制冷劑的工作效率，對其實施不斷地優化處理，在實際應用過程中制冷劑的COP參數其實就是衡量制冷劑工作效率的主要參數，在對制冷劑運行工況進行評價的時候主要就是根據壓縮機吸氣的壓力和出入口的制冷溫度進行判定的。在負荷相同的情況下，制冷劑運行工況存在多種情況，只有通過對COP值的計算才能做出準確的判斷。制冷劑的功率會隨著工況的不同而出現一定的差異，如果負荷一樣的話，COP值越大制冷劑的工況就會越好，在相同制冷量環境下，最佳工況時制冷劑的能耗也是最低的。從制冷劑的制冷原理可以看出，如果冷凝壓力不變的話，制冷劑的單位制冷量就會隨著吸氣壓力的增大而升高，同時壓縮機吸入到制冷劑的蒸汽比容也會相對比較少，因為吸氣壓力的不斷提升，壓縮機的容積效率不斷提升，壓力比也會逐漸減小，實際吸氣質量持續增大，壓縮機的制冷量也會有所增加[3]。

在不同負荷情況下，想要不斷提升制冷劑的作業效率就需要讓制冷劑在吸氣壓力比較大的狀態下作業，當壓縮機的出入口制冷工況達到最佳的時候，我們可以采用BP神經網絡模型對吸氣壓力進行準確的計算，并將計算所得的數值作為設定值來對壓縮機的工作頻率進行適當的調整，進一步使得制冷劑達到一個很好的運行狀態。在暖通空調系統運行過程中，CFD技術也起著十分重要的作用，這種技術也可以叫做計算流體動力學，主要是利用計算機相關技術開發出來的一種數學模型，將其應用到實際工作當中可以實現對大量數據的有效計算，該項技術可以充分利用其具有的加速收斂技術把整個計算過程都簡單化，這樣就可以節省計算時間，大大提升工作效率和工作質量。CFD技術可以充分利用自身的處理系統對數據進行快速計算和處理，而且對龐大數據的處理效果相對比較準確，這樣相關的工作人員就可以實現對制冷系統的有效控制。在實際研究過程當中，這些數據是關鍵性的依據，只有對這些數據進行評估之后方可被應用到實際生產過程當中，同時也是對暖通空調制冷技術研究的最為基礎和關鍵性的一步。該項技術在暖通空調不同的模塊會發揮出不同的作用，根據研究表明對前端模塊的作用最大，這主要是因為在對數據進行計算的時候所需要的各種數據都是在前端所形成的。技術核心在將數據進行充分的分析處理之后，將其提供給CFD模塊以為其實際應用提供更大的便利。

四、結束語

隨著經濟社會的高速發展，人們的生活水平不斷提高，對涉及生活質量的各個方面都提出了更高的要求。同時，在現代建筑的建設過程中，暖通空調已成為不可或缺的重要部分，對人們的生活和工作環境有重要的影響。但是，在暖通空調制冷系統的運行過程中，通常會消耗較高的能源，不符合我國經濟社會的可持續發展理念，同時對環境也產生了不良的影響。鑒于此，相關領域的科研人員必須進一步優化暖通空調制冷系統，加強對該系統的有效控制。

參考文獻：

[1]廖志偉.暖通空調制冷系統的優化與控制技術分析[J].科學與財富，2017.

[2]夏毓，孫罡.暖通空調制冷系統的優化控制研究[J].民營科技，2016（5）：41-41.

[3]張媛.暖通空調制冷系統的優化控制方法研究[J].中國高新技術企業，2017（3）：28-29.