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摘要：暖通空调在日常的建筑中被使用的频率逐渐增高，并且已经成为了建筑当中不可缺少的一部分，但是在建筑中暖通空调通常占据了建筑能源消耗的百分之二十，造成了巨大的能源损耗，其中制冷系统占据了暖通空调能源消耗的大部分。所以对于暖通空调制冷系统的优化控制有着重要的现实意义和使用价值。本文将主要对暖通空调制冷系统的优化控制要点和具体的控制技术进行介绍。
关键词：暖通空调；制冷系统；优化技术；控制技术
前言
在我国大部分建筑高层建筑内，暖通空调制冷系统每年运行过程中产生的能耗占到建筑总体的1/3～1/2。鉴于此，相关部门必须进一步加强对暖通空调制冷系统的优化与控制，使其逐渐向低能耗运行方式转变，为人们提供舒适、洁净的生活以及工作氛围，提高人们的生活质量。
1暖通空调制冷系统的优化控制要点
1.1制冷子系统的优化
冷冻水温度、冷却水温度以及制冷量是影响制冷机COP的三大主要因素。将冷冻水温度的影响排除在外，如果将冷却水温度视为一个的常量，那么制COP和制冷量成反比关系；如果提供相同的制冷量条件，那么COP和冷却水温度成正比关系，换而言之，通过降低冷却水温度的方法，能够较好地减少制冷机的能耗。制冷机COP和冷冻水温度、冷却水温度及制冷量的关系如公式（1）所示：
COP=T*△T/Q
在（1）式中：T——冷冻水的温度；△T——冷却水温度；Q——制冷量。
1.2调节子系统的优化
暖通空调系统的调节子系统主要包括三大部分：热交换器、送风系统和回风系统。新风和回风相互影响，形成混合气体，混合气体先进入热交换器（在此过程中，混合气体将会有一定的热量损失），然后通过送风管道被送入房间和其中的空气完成热交换，最后在回风机的作用下把气体排出室外。至此，暖通空调系统便完成了一个完整的循环。做好电动调节阀的有效控制能够实现对目标温度的良好调节。另外，还应注意其他因素对目标温度控制的影响，不仅包括露点温度、冷冻水温度以及混合空气温度，还包括送风量、湿度以及房间负荷等。混合空气在热交换器中完成到露点温度的转变，该环节的相对湿度如果过大，那么将会导致热交换器产生不良的非线性关系。值得一提的是，热交换环节通常伴有潜热和显热两大问题，进而导致温度下降或上升过程中表现出不同的特点，使得非线性关系问题“雪上加霜”。空气处理单元与房间是通过送风管道连接而成的，送风管道较长，惯性较大，使温度控制存在较大的滞后性。
冷负荷在一定范围之内，水泵和风扇之间的能耗曲线很难做到相对一致，通常情况下存在一个最适宜的运行工作点，能够实现冷冻水泵、供风风扇二者的总能耗最低。在负荷相对稳定的情况下，进入房间的混合空气如果发生温度变化，那么如下两点也会随之发生相应的变化，一是换热器的热交换效率，二是风系统能耗最小工作点。另外，冷冻水温度如果发生改变，那么前面所提到的两点也会随之发生相应的变化。当混合空气温度和冷冻水温度一起发生变化时，也可以找出风系统能耗最小值，该种情况下的风流量与水流量便是风系统最适宜的运行工作点。
1.3开关控制以及控制器参数校正的优化
优化开关控制指的是利用设定温度范围和实际温度范围之间的差分来实现对空调各个设备最优开关时间的准确计算与控制，即通过控制设备的待机状态以达到能耗的有效降低。优化开关控制（待机状态控制）要以房间温度舒适宜人为基本前提。在优化控制空调温度、湿度以及空气污染度的过程中，需要采取独立控制的对策与模式。当室外环境发生较大变化时，特别是外界湿度或者房间负荷发生较大变化时，暖通空调系统的静压力控制效果以及送风温度控制效果将会表现出下降的趋势。
2暖通空调制冷系统的具体优化控制技术
2.1PID控制技术
PID控制是基于经典控制理论的控制器，也是目前应用最为广泛的控制方法，具有原理简单、适应性强、稳定度好的优点。利用该方法对空调制冷系统进行优化，关键步骤是对PID控制器中比例、积分、微分环节各项参数进行整定，参数设置的科学性直接决定着控制系统的优化效果。其步骤如下：第一步：针对暖通空调制冷系统模型，在预先设定的采样周期内输入一个阶跃激励，让系统从启动到结束，完成一个完整的工作过程；第二步：控制参数的工程整定，方法主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。以临界比例法为例，加入比例控制环节，调节参数直到系统阶跃响应出现临界振荡，确定制冷系统的比例系数和临界振荡周期；第三步：对通过整定得到PID控制器的参数进行整体调节，以冷凝器出水温度与设定值的稳态误差、温度调节周期等指标验证优化效果。PID控制完成上述步骤，即意味着在制冷系统的能耗管理和控制反应灵敏特性的优化已经完成。
2.2CFD控制技术
CFD技术可以充分利用自身的处理系统对数据进行快速计算和处理，而且对庞大数据的处理效果相对比较准确，这样相关的工作人员就可以实现对制冷系统的有效控制。在实际研究过程当中，这些数据是关键性的依据，只有对这些数据进行评估之后方可被应用到实际生产过程当中，同时也是对暖通空调制冷技术研究的最为基础和关键性的一步。该项技术在暖通空调不同的模块会发挥出不同的作用，根据研究表明对前端模块的作用最大，这主要是因为在对数据进行计算的时候所需要的各种数据都是在前端所形成的。技术核心在将数据进行充分的分析处理之后，将其提供给CFD模块以为其实际应用提供更大的便利。由此可以看出CFD技术在暖通空调当中的应用大大提升了整个系统的制冷效果，同时也使得系统的运转更加高效快捷。
在对CFD技术使用之前，相关的工作人员还应该对几项内容进行准确的确定：室内吸收冷气时候的压力参数、制冷剂压缩机的实际运行工况以及具体的作业转动频率，并由相关的研究人员对这些参数进行不断地优化处理以更好地提升暖通空调的制冷效果。在暖通空调系统当中使用了CFD技术之后，可以将投入使用之后的制冷剂系统相关数据和预先设置好的数据进行充分的对比分析，然后形成BP神经网络模型，在该模型当中，制冷剂的压缩机工况、输入量以及制冷剂的温度几个方面都存在一定的联系，同时压缩机实际运行工况和其自身的出入口负荷两者之间也存在一定的联系，其实BP神经网络模型的输出值就是制冷剂的吸气压力值。
2.3自适应模糊控制技术
（1）整体优化系统的性能。暖通空调的制冷系统是由多个子系统组成的，它们是一个有机的整体，若单纯地从某个元件进行优化，就会存在协调的问题。但是自适应模糊控制系统是将整个制冷机作为系统进行优化控制的，所以能够将能耗降到最低，进而实现整体系统的优化；（2）能够控制制冷机的消耗功率。自适应模糊控制系统可以根据反馈的数据进行逻辑处理，进而寻找到最佳的冷却水温度，可以实现冷却水系统与环境条件之间的协调。所以，在制冷机运行的过程中，其热传递是以最低能耗的形式运行的，方便了整个暖通空调系统对制冷机消耗功率的控制；（3）有较强的调节功能。自适应模糊控制系统有极强的学习能力和调节能力，在制冷机运行的过程中，若参数发生了较明显的变化，自适应模糊控制系统就可以自主调整，把模块的运行进行完善和改进，这就保证了控制过程的准确与有效。
3结语
暖通空调制冷系统虽然不难，但是其存在的结构较多，所以在进行优化的时候还需要全面考虑。PID控制和自适应模糊控制是优化系统特性的重要策略。通过对调节参数的科学设置以及广泛的数据库、故障集的建立，暖通空调制冷系统的能耗可以得到有效的降低，其控制精度和灵敏度也会大大提高。
参考文献：
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