暖通空调优化控制技术研究

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  摘 要:本文探讨暖通空调优化控制的重要性,分析当前我国暖通空调控制技术发展现状和存在的问题,针对当前的问题,提出通过灵活调整控制温度、滚动控制策略、加强对空调的预测等措施促进暖通空调控制技术的优化,给建筑的节能减排提供帮助。
  关键词:暖通空调;优化控制;技术优化
  引言:随着我国城市化水平的不断提高,人们对于室内环境的舒适度要求也越来越高,这也对建筑暖通空调系统提出了更高的要求,尽管近些年我国的暖通空调技术取得了巨大的进步,但仍然存在较多的问题需要解决,其中暖通空调系统能耗过高是主要问题之一,与当前我国倡导的节约型社会理念不符,加强对暖通空调控制技术的研究,提高暖通空调节能水平是从业人员应该思考的问题。
  一、暖通空调优化控制技术的重要性
  暖通空调控制通常指的就是对冷冻水调节阀的电压进行调节,进而可以控制冷冻水的流量,以达到调节混风温度的目的,这样就可以对整个室内温度进行控制。暖通空调的控制效果受到多种因素的影响,冷冻水温度、露点温度仅仅是其中的一部分,而且新风、回风的魂风温度、湿度、送风量与室内房间的负荷等都受到一定影响,这样必然会产生交换系统的非线性关系。在热交换过程中,温度湿度是其中一个问题,其中还有温度潜热问题,同时冷热源之间存在差异,致使温度上升与温度下降存在不同的特点,也就是所说的非线性关系。被控制的房间、空气处理单元之间存在的送风管通常都比较长,而这隐藏着两大弊端,即暖通空调的大惯性与纯滞性。长期使用管道,就有可能受到内部阻力的影响发生变性。在暖通空调应用范围逐渐拓宽的过程中可以了解到,其具有强非线性、大滞后性、大惯性、强干扰性与时变性的特点。这些都在一定程度上增加了暖通空调控制难度,造成其在实际应用的时候不仅让室内舒适度下降,还会造成能量的浪费。
  二、暖通空调控制技术现状与存在的问题
  (一)暖通空调控制技术现状。随着相关技术的进步,传统的暖通空调控制系统已经不能满足人们对于空调系统的需求,而且传统的暖通空调系统能耗过大,给建筑节能带来了不利影响。传统的暖通控制技术在送风量、室内外压力、室内温度的控制上都存在一些不足,很容易由于各种原因导致暖通系统能耗过大,而且暖通系统的控制具有时变性和滞后性,系统需要一定的时间进行相关参数的调整,这也造成了能量的浪费,技术的提高和进步是改变当前暖通系统能耗过高、控制精度不足的主要途径。
  (二)暖通空调控制技术存在的问题。目前我国的暖通空调控制技术主要存在两个问题,其一是暖通空调系统能耗过高。当今社会由于空调使用范围十分广泛,大型建筑中尤其如此,通常情况下,暖通空调系统的能耗超过建筑总能耗的50%,这一点主要与空调系统的设计有关,统计资料表明,当前我国公共建筑的暖通空调系统设计普遍以用户的需求作为设计目标,空调系统在运行过程中的能耗远远超过最低标准,导致大量能源浪费现象的产生。第二个问题是当前的空调系统运行质量不高,导致用户对于空調环境满意度不能达到预期。
  我国目前的暖通空调设计主要采用最大负荷计算法和定工作点运行的方式,这两种方法直接与相关问题的出现有直接关系,采用最大负荷计算法使得很多空调在运行过程中远远低于设计预期,造成了较大的能耗。受到外部环境通风、光照等因素的影响,建筑内部环境也在不断变化,采用定工作点的控制方式无法适应环境的变化,能量浪费的同时并没有取得较好的环境控制效果。传统的控制器也存在不足之处,空调实际运行中相关参数会出现非线性变化的特点,传统的控制器无法适应这一特点,导致了能源的浪费。
  三、暖通空调控制技术优化策略
  (一)根据用户需求设置调节温度。当前的暖通空调在使用过程中能源浪费现象较为严重,如果能够根据建筑内的用户需求设置室内调节温度,并且减少室外环境对室内环境温度产生的不利影响,就可设计出更加科学合理的暖通空调控制器,在满足人们对建筑舒适度要求的基础上,最大限度的降低能耗,实现对暖通空调技术的优化。具体实施过程中,可以按照当前空调设置的参数进行跟踪,了解当前参数条件下空调的控制效果,以此为基础进行调节与更正。也可以将一些新的控制方法比如神经网络等技术引入到空调控制中,使得空调能够根据环境的变化灵活调整自身参数,提高能源的利用率。
  (二)暖通空调控制系统的滚动优化。针对目前的暖通空调控制系统,可以将建立暖通空调的数学模型,根据模型的目标函数,建立合适的逻辑算法,在空调运行过程中不断进行控制系统的滚动优化,根据空调所处的环境参数以及空调自身的参数设置,确定最佳的控制方案。控制方案的优化周期应该与建筑的使用功能相符合,综合考虑空调系统的能耗与建筑的使用需求,确定最佳的控制方案,并每隔一定的时间进行滚动优化,使得空调系统在能量利用和环境调节上达到最佳的效果。
  (三)加强对空调系统的运行预测。可根据暖通空调的特点和相关参数,建立虚拟空调系统动态模型,按照实际工作中面对的各项环境参数对空调的运行进行模拟,用模型模拟实际的空调工作情况,当环境参数改变时,能较为准确的获得暖通空调的各项参数变化,针对暖通空调运行中的各项干扰因素采取相应的措施,进而提高空调的工作效率。通过有效的预测空调的运行情况,能够实现对暖通空调的有效控制,这对于暖通空调的控制优化有着巨大意义,也是当前研究的热点问题之一。
  (四)暖通空调节能优化措施。随着世界对能源的重视程度越来越高,暖通空调的能源使用也有了新的选择。目前来看,太阳能和地热能有可能成为新的能源替代物。太阳能可以持续不断的给暖通空调提供能量,利用相关的太阳能收集装置,能够将大量的太阳能转化为空调系统需要的电能,太阳能在给暖通空调提供能源的同时,也降低了空调对环境的污染,是实现绿色建筑的重要途径。
  地热能由于自身的经济性和环保性等特点,也有潜力成为暖通空调新的能量来源,目前普遍采用地热泵系统进行地热能的采集,相比于传统的空气热源泵来说,地热泵系统优势更加明显。地源热泵系统只影响土壤温度,并不会造成地面下沉和地下水位下降、水质,是目前较为成熟的、对环境影响较小的取热、散热方式。为保证垂直埋管吸收和排出的热量平衡。保证热泵系统高效运行,可在寒冷地区为系统增设1 个辅助设备用以提供热量,可以通用串联或并联的方式联合运行地源热泵和太阳能.向系统提供更多的热量,进而满足采暖需求。在温度较高区域可以利用冷却塔供冷,通过和地源热泵的串联运行分担部分负荷.在夜间将土壤中积蓄的热量带走,实现降温.保证热泵性能较高。
  结语:当今社会人们对环境问题的重视程度越来越高,如何保证建筑舒适度的同时,减少建筑能耗、降低对环境造成的污染,是暖通空调控制技术的发展方向。我国当前的暖通空调控制现状表明,空调控制技术还有较大的进步空间,进行暖通空调的优化控制一方面要合理调整建筑的室内温度控制限度,另一方面要积极引入新的控制技术与控制方法,共同促进暖通空调控制技术的提高,降低建筑的能耗。
  参考文献:
  [1] 王智斌,薛明明. 对暖通空调优化控制技术的探究[J]. 赤子(中旬),2014,14:181.
  [2]赵延东. 暖通空调优化控制技术研究[J]. 科技创新与应用,2015,19:257.
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