如何优化控制制冷机在暖通空调中的作用

　摘要：随着社会经济的飞速发展，人们的生活水准不断提升，对日常生活和工作的环境要求也日趋提高，空调已经渐渐的成为了人们日常生活中必不可少的重要组成部分。为了营造更好的生活和工作环境，提升对室内温度、适度、空洁净的要求程度，促使暖通空调系统日益普及，正逐步的走入千家万户。而暖通空调系统的耗能量占整个建筑耗电量的50%以上，暖通空调技术的发展创新与改进，可以大大的改善其运行效率，本文就针对暖通空调中制冷机的优化控制这一影响其整体系统运行效率的关键问题进行了讨论。 

　　关键词：优化控制；暖通空调；制冷机 

　　中图分类号：TB657 文献标识码：A 

　　为符合国家以及行业有关规范规定的要求，为满足人们生活以及工作的需要需求，创造良好健康舒适的室内空气品质，我国利用国内外先进的技术及设备大力发展暖通空调系统。 

　　1 概念介绍 

　　1.1 暖通空调系统 

　　1.1.1 暖通空调的定义：由于暖通空调的主要功能包括：采暖、通风和空气调节这三个方面，缩写HVAC(Heating, Ventilating and Air Conditioning)，取这三个功能的综合简称，即为暖通空调。 

　　暖通空调是中央空调的分户。一般家居的分体空调只能解决冷暖问题，而暖通空调可以对空气质量进行处理。 

　　1.1.2 暖通空调的工作原理：制冷机组中的制冷剂在蒸发器中与冷冻水中进行热量的交换变化，从而降低冷冻水的温度，然后在压缩机的作用下使制冷剂汽化变化成为高温高压的气体，流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却，又使气体变成低温低压的液体，在由冷冻水水泵送达空气处理单元的热交换器中，进行混风冷热交替后形成冷风源，最后由送风管道送入被调房间。 

　　如此循环适当的取走或补充室内得到或失去的热量以及湿度，对室内的污浊气体进行净化，排走污染空气，补入等量的清洁空气。再除了引进的新风以外，可以把空气进行冷却处理，然后再进行过滤处理。 

　　1.1.3 暖通空调的特点：（1）增加电子除尘器，可以更好的捕捉微小的灰尘颗粒，进行过滤。（2）增加新型的加湿设备，可以使我们的室内空气湿度达到40%。 

　　1.1.4 暖通空调系统的分类：一、按对建筑环境控制功能分类：（1）控制室内温湿度的空调系统和采暖系统；（2）控制室内空气品质的通风系统和防烟排烟系统。二、按承担冷热和湿度负荷的介质分类：（1）全水系统；（2）蒸汽系统；（3）全空系统；（4）空气-水系统；（5）冷剂系统。三、按处理设备的集中程度分类：(1)集中式系统；(2)半集中式系统；（3）分散式系统。四、按空调系统用途分类：（1）舒适性空调；（2）工艺性空调。五、以污染物为主按控制对象分类：（1）治理工业与民用建筑生产过程中污染物通风系统；（2）控制建筑中火灾烟气系统的应急通风系统；（3）排除突发事件产生的有害因素的通风系统；（4）对整个房间或车间进行全面空气清洁的全面通风系统，又称稀释通风；（5）对室内局部地区进行污染物扩散和空气清洁的局部通风，分为局部排风或送风。（6）依靠室外风力形成的自然通风；（7）依靠风机的动力形成的机械通风。 

　　1.2 制冷机概况 

　　1.2.1制冷机的定义：制冷机（refrigerating machine）将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器。制冷机广泛应用于工农业生产和日常生活中。 

　　1.2.2 制冷机的工作原理：制冷机是制冷系统的核心部分，制冷机为旋转式螺杆压缩机，它把低温低压的制冷剂气体由吸气管吸入，通过电机运转带动活塞的压缩后，由排气管将高温高压的制冷剂气体排出，成为制冷循环的动力，从而实现实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。 

　　1.2.3 制冷机的分类：（1）压缩式制冷机；（2）吸收式制冷机；（3）蒸汽喷射式制冷机；（4）半导体制冷机。 

　　1.2.4 离心式制冷机的节能方式：（1）将蒸发温度提高，冷凝温度降低；（2）保持管道清洁提高冷凝器和蒸发器的换热效率；（3）调整设备合理的正常运行负载；（4）采用变频装置，进行离心制冷机压缩机的转速的调节。 

　　2 暖通空调中优化控制制冷机的作用 

　　暖通空调系统中制冷机作为制取冷量和输出冷量的主要组成，其能耗大约占整个暖通空调系统的50%。制冷机控制方法的得当与好坏直接影响到整个暖通空调系统的运行状况,因此对制冷机工作状态进行合理的优化控制是解决暖通空调系统能耗问题的重要途径。 

　　在实践过程中，我们通过暖通空调系统的实际运行数据对吸气压力的 BP 神经网络模型进行辨识，可以得到各种负荷下最佳工况，对于整个暖通空调系统的优化控制具有指导意义。 

　　在对制冷机进行优化控制的同时，值得关注的重要问题之一是对压缩机工作频率的确定。制冷机中的重要参数是吸气压力，吸气压力也是衡量制冷机能否正常运行的标准。吸气压力的BP神经网络模型：神经网络以吸气压力为输出量，把压缩机出入口制冷剂温度和负荷作为神经网路的输入变量。 

　　根据对吸气压力BP神经网络模型的分析，通过计算机仿真观察在一定的负荷时的吸气压力和压缩机出入口制冷剂温度的关系，可以明显看出，压缩机入口制冷剂温度越高，吸气压力的值越大，反之则越小。并且吸气压力的值最大时，压缩机入口制冷剂温度最高，压缩机出口制冷剂温度最低，在各个负荷下，吸气压力的最大值都是唯一的。 

　　制冷机性能参数COP是衡量制冷机效率的参数。把制冷机工作运行时的压缩机出入口的制冷剂温度和吸气压力的值定位制冷机的工况。在同等的负荷下，制冷机的工况是多种多样的，通过对COP值的计算可以看出：在不同工况下，制冷机的功率也是大不相同的。在一定的负荷下，COP最大时制冷机达到最佳工况，在达到同样的制冷量的条件下，最佳工况时制冷机的能耗量是最小的。 

　　由制冷理论可以分析得出，在冷凝力保持不变的情况下，制冷机的单位制冷量会因为吸气压力的升高而增大。由于压缩机吸入制冷机的比容减少，吸气压力的提高，压缩机的压力比会减小，溶剂效率提高，实际的吸气质量会增大，压缩机的制冷量也会随之增大。 

　　因此在不同的负荷下，要想提高制冷机的工作效率，就是保持制冷机在吸气压力较大的情况下工作。在压缩机出入口制冷剂温度达到最佳工况值时，可以用吸气压力的BP神经网络模型来计算出该负荷下的最佳吸气压力的值，把由此得出的数值作为调节压缩机的工作频率达到这个值，使制冷机达到最佳工作状态。 

　　通过以上的分析，可以总结出对制冷剂的优化控制方法可以通过如下方法：在特定的负荷下，通过BP神经网络的模型，对最佳吸气压力值进行计算，并得到在最佳工况时压缩机出入口制冷剂温度的数值，这两个数值同时满足最佳工况的要求时，将设定值定为最佳吸气压力，采用相应适当的控制器控制压缩机的工作频率，使吸气压力达到设定值，保持制冷机在该负荷下保证最佳的工况运行状态。 

　　3 结束语 

　　对空调系统中制冷机的优化控制，能使空调对房间的温湿度进行合理的判断和设定，然后建立合理的暖通空调控制系统，使暖通空调能快速准确的调节室内空气质量，达到房间最佳的空气温湿度环境，并有效的抑制房间内外部的干扰对室内温度的影响，同时节约暖通空调系统能量的消耗。 

　　暖通空调随着社会经济的发展也将成为空调行业的一种必然发展趋势，做好暖通空调制冷机的优化控制，可以大大的提高暖通空的运行效率。建立一种制冷机的优化控制方法，能在不同负荷下根据神经网络计算出来最佳吸气压力值和最佳工况,使制冷机在最佳状态下运行，对整个暖通空调系统的优化控制都有深远的指导意义。 

　　参考文献 

　　[1]陆亚俊.暖通空调(第二版).中国建筑工业出版社. 

　　[2]李树江,秦军等.暖通空调系统优化控制与能量管理得现状及发展趋势.《暖通空调》，2007 年 04 期.