黄崇超
广东省化州市城郊建筑工程公司 广东化州 525100
摘要：暖通空调能耗非常的大，在当前构建资源节约型社会的时代背景下，对暖通空调优化控制技术研究，具有非常重大的现实意义。本文主要对暖通空调控制问题进行了分析，并在此基础上从制冷子系统优化、调节子系统优化以及暖通空调系统节能改造（变频技术）三个方面，就如何加强暖通空调优化控制，谈一下自己的观点和认识，以供参考。
关键词：暖通空调；控制技术；优化策略；研究
暖通空调具有强非线性、时变性、大滞后性以及强干扰性和大惯性等特点，正是这些特点的存在，使得暖通空调控制难度加大，一方面造成了被控房间舒适度差、另一方面也浪费了大量的能量。实践中，为了能够有效营造良好的环境条件，在降低能量损耗的基础上，加强暖通空调优化控制技术创新和研究，意义重大。
1、目前暖通空调控制技术问题分析
对于暖通空调控制技术而言，最大的问题就是系统能耗非常大。近年来，随着社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，虽然暖通空调耗能量有所减少，但是从整体来看，不容乐观。尤其是一些大型的建筑结构，会建立中央空调系统，其能耗在整个建筑中的能耗占半数以上。之所以会出现这样的问题，很多程度上归因于空调系统设计不到位；通过对空调系统的运行实际情况考察发现，该系统并非严格按照正常要求进行设计的，而是以业主的需求作为标准进行设计的，其中一些空调系统运行已经远远超出了客观需求的范围，而且整个系统处于一种低负荷运行状态。同时，还存在着空调系统运行管理不到位问题，实践中可以看到很多人对空调环境不满意。比如，通过对国内部分商业楼暖通空调系统的实际运行情况调查发现，超过四分之一的大楼二氧化碳超标，另外大约有10%的大楼存在甲醛超标或者湿度过大问题。这些问题的存在，大大降低楼房的舒适度，而且还会对人体健康造成非常严重的损害。对于暖通空调系统而言，之所以会出现能耗大、空调环境差等问题，主要原因表现在以下几个方面：第一，暖通空调设计时，采用的是最大负荷计算法以及定工作点方式，而其真正处于最大负荷运行状态的情况非常的少，轻载运行比较多。受外部环境影响，比如光照、湿度等，暖通空调系统环境发生了加大的变化，定工作点管控方式不适合实际情况，大大影响了传热效率，以致于大量的能量浪费。第二，控制器缺陷。调查发现，传统意义上的控制器所采用的是干空气线性系统，然实际运行过程中的空气处理机，为非线性环节，加之空调运行的外部环境发生了较大的变化，此时控制器无法对室内温度进行准确调节，进而造成严重的能源浪费。
2、暖通空调控制技术优化策略和思路
基于以上对当前暖通空调控制技术问题分析，笔者认为要想有效解决这些问题，有效降低暖通空调运行损耗，可从以下几个方面着手：
2.1优化制冷子系统
对于制冷机COP而言，其主要影响因素有三个，即冷冻水、冷却水温度和制冷量，排除冷冻水温度产生的影响，若将冷却水温度视为常量，则COP、制冷量之间成反比关系。若制冷量条件相同，则COP、冷却水温度之间成正比关系。通过不断降低冷却水温度的方式和方法，可以有效减少制冷机的实际能耗。对于制冷机COP、冷冻水温度以及冷却水温度和制冷量而言，四者之间的关系可用如下公式来所示，即：COP=T*△T/Q。公式中的T代表冷冻水温度、△T代表冷却水温度、Q代表制冷量。通过这一公式可以看出，实践中我们可以通过不断优化制冷子系统的方法，来降低暖通空调能耗。
2.2优化调节子系统
对于调节子系统而言，其有三大部分构成，即热交换器、送风系统以及回风系统。实践中，新风、回风之间相互混合，首先气体进入热交换器之中，通过送风管道将其送至房间完成热交换，然后在回风机中将气体排出。通过对电动调节阀进行优化控制，可以实现对温度的有效调节。在此过程中，需要注意的是对目标温度管控产生的影响，一方面包括露点温度、混合空气温度以及冷冻水温度，另一方面还包括送风量、房间的负荷以及湿度等因素。对于混合空气而言，其在热交换器中进行露点温度转变，若此环节的相对湿度过大，则会造成热交换器产生不利的非线性关系。负荷相对比较稳定时，进入房间的空气若温度发生了较大的变化，则换热器热交换效率、风系统能耗最小工作点，也会随之发生变化。
2.3优化开关控制、校正控制器参数
对开关控制进行优化操控，主要是利用了设定温度与实际温度之间的差分，对空调系统中的每一个电气设备最优开关时间进行准确的计算和控制。同时，通过控制设备待机状态管控，来有效降低能耗。优化开关控制（即待机状态控制），主要是以房间内的温度适宜为前提。对暖通空调系统进行管控，一方面会涉及到很多的对象和影响因素，另一方面管控操控系统非常的复杂，比如很多控制环节会涉及到时滞性、时变性以及非线性问题。基于此，在空调温度、空气污染度以及湿度优化控制过程中，建议采用独立控制模式。比如，利用PID控制器对其进行有效控制，在线校正控制器参数。实践中，如果室外环境条件发生了非常大的变化，尤其是外界湿度、房间负荷等发生了较大的变化，则暖通空调系统的送风温度、静压力控制效果，将会受到严重的影响。实践中可以看到，暖通空调系统正常运行的影响因素非常的多，比如强滞后性、时变性以及强扰动性等，因此通过实施正常的PID控制无法难以取得满意效果。基于此，笔者认为应当对常规PID控制进行优化处理，并在此基础上建立可实时在线对参数进行校正的PID控制模式。
2.4对暖通空调系统进行节能改造
在暖通空调控制技术优化过程中，需对暖通空调系统进行节能改造，比如采用变频技术，利用自动化技术和控制设备，根据暖通空调系统负荷对冷量、水量及时调整，实现节能降耗。在暖通空调节能改造实践中，建议将暖通空调系统控制技术与变频技术结合起来，构建类似变风量系统或者变制冷剂系统，以实现节能降耗之目的。在暖通空调系统运维过程中，主要是对房内温湿度进行严格控制。实践中，如果因部分原因使房间的温度升高，则水蒸气饱、分压力会随之变化，可能会导致室内湿度变化较大。比如，温度的升高，会导致湿度降低；温度降低，湿度就会增加。在对系统进行节能改造过程中，如何有效调节好温湿度，是最为重要的一个环节。针对这一问题，笔者建议采用变频技术，改用中央空调系统。
对于中央空调系统而言，其构成元件和设备主要是室外的压缩机、换热器以及节流设备等，由它们共同构成了室外主机部分；对于室内而言，主要是由制冷剂盘管构成，直流变频中央空调系统如下图所示。
（图1：直流变频中央空调系统）
从应用效果来而言，直流变频中央空调系统的优化改造，可根据建筑结构内机设置数量，将其分成多种类型，实际上它就是冷剂式空调系统，主要是以制冷剂作为输送介质，末端还安装了蒸发式换热器和风机等；室外机可向多个室内机同时传送制冷剂，经控制压缩机对制冷剂循环量、入室制冷剂流量等进行严格控制。
3、结语
暖通空调控制技术优化创新，关系着整个系统的运行效率、节能效果以及运行安全可靠性，因此应当加强重视，不断创新和改进控制技术，以确保我国暖通空调建设事业的可持续发展。
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[5]GB 50736~2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》.
论文作者:黄崇超
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/15
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