暖通空調優(yōu)化控制系統(tǒng)設計

引言：暖通空調在當今社會對人們日常生產生活有著較為密切的關系。一方面在人們日常生活中，可以通過暖通空調來對自身所處的環(huán)境進行調節(jié)，使得自身處于較為舒適的環(huán)境溫度下，提高自身生活質量。同時，暖通空調在生產過程中也發(fā)揮到人們的重視。1.暖通空調工程概述1.1暖通空調國內發(fā)展狀況暖通空調在國內的發(fā)展周期相對較長，雖然早在上個世紀我國已經有了基本的暖通空調工程設施，但是直到如今我國暖通空調依舊有較為廣闊的發(fā)展空間。早期的暖通空調工程只能夠基本實現(xiàn)暖通需求，但是依舊需要依靠大量的人力資源來對其進行操作，一直到計算機的出現(xiàn)和計算機技術的普及應用，暖通空調工程才因此具有了巨大的進步。計算機的應用在暖通空調智能化的過程中提供了巨大的幫助，計算機技術能夠代替人工對暖通空調各項儀表進行檢測，這也使得在部分工業(yè)生產中，暖通空調工程能夠降低人力成本，創(chuàng)造更高的生產價值。隨著算法的不斷升級，我國暖通空調工程也具有了較高的智能化水平，不僅僅能夠實現(xiàn)對暖通數據的記錄監(jiān)測，還能夠根據暖通空調的監(jiān)測結果來進行相應的控制，形成較為系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)較為簡單的自動化管理，這種技術的應用能夠有效降低暖通空調系統(tǒng)的能源消耗，提高管理效率，及時對暖通空調運行狀態(tài)進行調整。當今的暖通空調基本可以實現(xiàn)基本功能的自動化，在市場中也較受歡迎，因此獲得了較高的經濟收益。但是當今大部分工業(yè)生產用的暖通空調系統(tǒng)設計優(yōu)化依舊存在著落后的現(xiàn)象，主要是不同領域生產對暖通空調系統(tǒng)有著不同的要求較難以實現(xiàn)標準化。當今我國暖通空調都具有變頻技術和包括最優(yōu)控制和模糊控制在內的多種技術，曹秋聲基于此又研究了專用的管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)高效的暖通空調節(jié)能控制。針對不同的領域，我國暖通空調系統(tǒng)設計研究依舊有較為廣闊的前景。1.2暖通空調系統(tǒng)內涵1.2.1暖通空調整體工藝暖通空調整體工藝雖然涉及到多個方面，但是整體的原理思路較為簡單，最根本的思想就是利用熱傳遞來進行溫度的控制，并且通過機器制造壓力來進行通風。在進行溫度控制時，暖通空調通常依靠制冷劑和冷凍水來實現(xiàn)降溫，通過一些熱媒來實現(xiàn)升溫。降溫時，暖通空調通將低溫的制冷劑輸送到回流回來的高溫冷凍水區(qū)域對冷凍水降溫，通過熱傳遞將冷凍水的熱量傳遞到制冷劑中，將低溫的冷凍水傳輸到相應的區(qū)域對需要發(fā)揮冷卻功能的氣體進行降溫，然后將低溫氣體輸送到需要降溫的空間中實現(xiàn)對溫度的控制。而發(fā)揮了作用的冷凍水則需要加壓返回到與制冷劑交互的區(qū)域進行冷卻形成循環(huán)，在這個過程中溫度升高的制冷劑需要到冷凝器中通過壓力設備來改變其形態(tài)實現(xiàn)對其溫度的調節(jié)。對于有制熱功能的暖通空調而言，其基本原理基本相同，只是將制冷劑換成熱媒，來進行加熱。暖通空調運行時，僅僅依靠空調自身的結構無法實現(xiàn)相應的控制目標，通常需要構建一個整體工藝。暖通空調整體工藝包括設計、安裝、操控和維護等多個環(huán)節(jié)，其中設計環(huán)節(jié)對后續(xù)多個環(huán)節(jié)都會產生較大的影響，在進行暖通空調設計時，需要考慮環(huán)境狀況，為安裝工作打下一定的基礎，避免安裝過程中可能出現(xiàn)的各種問題，能夠實現(xiàn)暖通空調工程與環(huán)境適應。同時還需要對操作方法進行設計，這個方面較為重要的是控制系統(tǒng)的設計，控制系統(tǒng)設計的越精細，越能夠提高暖通空調的使用水平，在進行維護時也可以根據優(yōu)秀的操控系統(tǒng)的各種數據來進行，控制系統(tǒng)的設計是對暖通空調影響較大的一個因素。1.2.2暖通空調給水系統(tǒng)暖通空調給水系統(tǒng)是暖通空調循環(huán)的重要一環(huán)，只有暖通空調的給水系統(tǒng)能夠正常運行，才能夠實現(xiàn)對熱量的轉換輸送。暖通空調的給水系統(tǒng)基本全部都是循環(huán)式系統(tǒng)，除了個別領域生產對暖通空調有特殊的要求，會對給水系統(tǒng)進行調整，非循環(huán)的給水系統(tǒng)會導致成本的大量上升，一般需要根據實際情況來進行選擇。雖然暖通空調給水系統(tǒng)內部的液體損耗較小，但是依舊需要不定時進行補充，確保水流足夠，保障空調的溫度控制能力。給水系統(tǒng)會與通風系統(tǒng)有著一定的聯(lián)系，主要是需要通過壓力設備來實現(xiàn)液體和氣體之間的轉換，進而實現(xiàn)對介質溫度的調節(jié)，同時利用不同形態(tài)來進行更加方便的輸送。1.2.3暖通空調空氣處理系統(tǒng)暖通空調除了具有一定的溫度控制系統(tǒng)外，還具有通風的能力，需要有一定的空氣處理系統(tǒng)來進行處理。暖通空調空氣處理系統(tǒng)內部主要包括新風和回風兩個部分，空氣處理系統(tǒng)首先需要將兩者匯合形成混風，然后讓混風與給水系統(tǒng)中相應溫度的液體進行溫度交互，形成相應溫度的風，通過送風機送入需要進行溫度調節(jié)的空間中，實現(xiàn)對溫度的調節(jié)。生產用暖通空調混風的溫度調節(jié)一般在熱交換器中進行，對熱交換器的工作負荷有著一定的要求，需要進行實時監(jiān)管，了解其在工作時的狀況。同時，空氣處理系統(tǒng)通常還包括壓力傳感器等，來對空氣系統(tǒng)的氣體壓強進行監(jiān)測，避免長時間的使用導致某些部位出現(xiàn)問題，最后氣體壓力過大造成炸裂的嚴重情況出現(xiàn)。1.3暖通空調能量管理概述1.3.1能量管理模塊在節(jié)能減排意識深入人心的今天，暖通空調基本也加入了能量管理模塊，用來對能量進行調節(jié)，達到節(jié)能的目的。當今的暖通空調能量管理模塊作用的主要方法是降低不必要的損耗，通常是對暖通空調能源處理結構進行改進，因此大部分暖通空調能量管理模塊中都具有高效的能量開關管理結構，這些結構能夠極好的適應自動化控制系統(tǒng)的設計，能夠通過在暖通空調相應部位安裝傳感器來收集各種指標的數據，根據相應的數據指標來進行自動化開關操控，控制系統(tǒng)只需要記錄各種操作數據即可，一方面避免人為效率低操作較慢導致能量損耗，另一方面也可以通過計算確定開關的損耗是否會大于持續(xù)運行來進行更加合理的節(jié)能。能量管理模塊除了可以對開關進行調節(jié)外，也可以對暖通空調的各種負載進行調節(jié)，部分暖通空調的應用需求較為特殊，在一些特殊的情況下需要較為強力的暖通控制效果，這種時候便需要提高功率，要實現(xiàn)有效的節(jié)能便需要同時對負載進行調節(jié)，提高載荷上限，不然過載運行會導致能量大量轉化為內能而損耗，這便要求暖通空調設計時需要有相應的結構彈性，而且需要能夠通過控制系統(tǒng)對這些結構進行調整，提高暖通空調操控上限。另外，暖通空調的能量管理模塊往往也需要有相應的時間管理元件，通過結合控制系統(tǒng)的時間調度數據，了解不同時間所需要的環(huán)境指標，在進行能量管理時，在相應時間自動變頻，調整到能耗更小的功率能夠節(jié)省大量能量。1.3.2優(yōu)化控制模塊優(yōu)化控制模塊是當今暖通空調與初始暖通空調最為明顯的區(qū)別，優(yōu)化控制模塊包括了空氣調節(jié)子系統(tǒng)和制冷子系統(tǒng)兩個主要方面。優(yōu)化控制模塊的存在能夠將兩個子系統(tǒng)的控制進行更加精細化的劃分，通常對子系統(tǒng)的控制是獨立的，在人們生活中常見的暖通空調中，對這兩個子系統(tǒng)的優(yōu)化控制主要體現(xiàn)在對溫度和風速的直接控制。優(yōu)化控制模塊的作用通常可以在工業(yè)生產中得到充分的體現(xiàn)，這里的暖通空調通常會對送風系統(tǒng)和回風系統(tǒng)以及熱交換器調節(jié)參數進行優(yōu)化控制，優(yōu)化控制模塊的精細化控制能夠有效地減少暖通空調運行慣性，提高控制效率，方便進行精細化的能量管理工作。此外，優(yōu)化控制模塊中也具有控制電動閥，能夠將溫度自動調節(jié)到所需的大小，實現(xiàn)對目標溫度的控制，同時也能夠對一些會影響溫度調節(jié)的因素進行管理，其中對濕度的管理最為有效，通過對濕度進行管理能夠將空間中的顯熱和潛熱進行調節(jié)，實現(xiàn)非線性的溫度管理。1.3.3自整定模塊自整定模塊也是暖通空調較為重要的一個部分，不僅能夠控制空調的回路，對各個物質進行分類管理，還能夠在線矯正暖通空調控制器的參數以及對控制性能進行持久的監(jiān)測。自整定模塊具有較高的自由度，在進行暖通空調能量管理時，可以利用自整定模塊的非線性特性和時滯時變能力來進行不影響空調運行的調整，將其設定為自身需要的參數，也可以外界傳感器在系統(tǒng)中設計參數來實現(xiàn)一些特殊生產領域的溫度監(jiān)測應用，提高了暖通空調的適用性。通過自整定模塊的擴充，也可以增加暖通空調的功能，對于需要進行污染防止的環(huán)境進行暖通管理時，可以加入相應的污染防治模塊，對通過暖通空調的空氣污染程度進行記錄評價，并在一定程度上進行凈化，提高了暖通空調的發(fā)展上限。2.暖通空調工程施工技術問題概述2.1暖通空調工程設計過程存在問題暖通空調工程在設計的過程中存在著較多的因素會對暖通空調自身功能性造成影響。其中對于用戶而言，影響最大的因素便是操作系統(tǒng)的設計問題。當今的暖通空調操作系統(tǒng)存在缺乏統(tǒng)一標準規(guī)范的問題，一些暖通空調的操作系統(tǒng)較為繁雜，導致用戶操作時對各種數據沒有清晰的了解，應用較為困難繁瑣。這種情況在一般家用暖通空調中比較少見，常見于各種生產車間的暖通空調，需要對空氣中的各種數據進行監(jiān)測處理，有較多的功能，需要有較為專業(yè)的技術人員進行操作。在沒有統(tǒng)一的暖通空調設計規(guī)范標準的情況下，對于各項數據的精度記錄存在著較大的差異，操作人員在初始進行操作時無法及時適應相應的暖通空調操作系統(tǒng)，數據規(guī)范標準不同也會影響暖通空調操控人員的操作判斷，影響暖通空調的使用。在進行暖通空調設計時，基本上都需要采用軟件系統(tǒng)進行建模和數據的模擬，這個過程中采用的暖通空調設計軟件的差異同樣會導致存在著較大的規(guī)范標準差異，不僅暖通空調工程結構設計數據標準不統(tǒng)一，操控系統(tǒng)的設計也會因此受到相應的影響。因此要實現(xiàn)有效的暖通空調操控系統(tǒng)設計優(yōu)化，便需要實現(xiàn)標準化和規(guī)范化。2.2暖通空調施工安裝存在問題暖通空調控制系統(tǒng)設計存在問題的又一主要原因是和施工安裝與設計內容存在沖突，可能導致其他暖通結構與設計不符，影響暖通空調運行效率和安全性。暖通空調施工時不僅需要按照已經設計好的圖紙進行施工，在進行施工時同樣需要進行再次設計，對每一步結構施工記性順序設計，同時需要根據施工時遇到各種問題對設計內容進行及時調整。但是在這個過程中往往會出現(xiàn)各種各樣問題。其中較為常見的便是檔案沖突，在進行暖通空調安裝施工時，需要實時對施工狀況進行記錄，其中所用到的各種施工技術也要留檔案，在進行施工時所用的技術出現(xiàn)更改可能會忽視部分檔案的修改，在后期維護的過程中會無法確定依據哪種數據進行設計的調整。另外，在進行暖通空調施工安裝時，會出現(xiàn)設計忽視施工環(huán)境的情況，一些設計人員過于關注暖通空調自身的施工設計，確保了暖通空調自身的質量，但是設計缺乏對環(huán)境的適應性，一些空調施工時，按照設計會對建筑造成一定的損害，在施工時設計與實際建筑結構不符，可能會導致一些額外的問題。2.3暖通空調施工材料存在質量問題進行建筑暖通空調施工時，材料技術也是較為重要的一個技術，材料是工程基礎的保障，當今部分暖通空調工程施工材料都存在著一定的問題，一方面，是材料的成本問題，部分暖通空調系統(tǒng)由于建筑設計問題，需要有更加嚴格標準的材料來完成暖通空調工程的施工，但是這也要求投入更多的成本，部分施工工程方為了減少成本會在材料方面偷工減料導致施工材料不符合需求，最終導致施工效果無法滿足需求，存在極大的安全風險，而且在暖通空調系統(tǒng)中采用這些材料進行施工后，會被密封在建筑內，材料質量不滿足導致需求，可能會出現(xiàn)滲漏或者堵塞的情況，而在建筑內部，又很難對其進行維護處理，對于后期建筑應用有著嚴重的影響。此外，暖通空調系統(tǒng)施工材料選擇出現(xiàn)問題，也會導致施工時間更長，材料存在問題，需要對其進行進一步的加工處理，使其能夠滿足基本的暖通空調需求，而加工過程反而會消耗更多的人力成本，而且也會延長施工時間，施工時間過久也會影響建筑業(yè)主的滿意度。當今部分暖通空調控制系統(tǒng)設計存在著忽視材料質量的問題，在進行系統(tǒng)設計時，對部分數據的閾值設置不合理，導致部分材料處于較為極端的工作環(huán)境下，材料耐受性不足會受損，導致暖通空調工程出現(xiàn)問題，這是對暖通空調設計常見的問題。3.對暖通空調設計技術進行優(yōu)化的措施3.1加強監(jiān)管完善技術規(guī)范暖通空調設計過程中的標準化和規(guī)范化是保障暖通空調應用效率的基礎，在標準規(guī)范制定的方面，首先需要有統(tǒng)一的設計對象，對暖通空調設計過程中的各個設計內容進行明確，尤其是對暖通空調的控制系統(tǒng)進行設計時需要將控制系統(tǒng)的功能劃分成固定的幾個模塊，然后在相應的模塊上進行進一步的設計優(yōu)化，在進行標準制定時，能夠從各個模塊入手進行基本的標準規(guī)范制定，對于控制系統(tǒng)一些特殊模塊進行標準制定時，可以給予一定的開放性。同時在進行設計時，也需要有統(tǒng)一的標準規(guī)范，應當以個別主流軟件為工具進行暖通空調控制系統(tǒng)的設計優(yōu)化，其中CAD等軟件在建模上能夠發(fā)揮較好的效果，對于暖通空調的設計有著一定的幫助。同時，標準規(guī)范也應當延伸到數據檔案管理工作中，有了標準的暖通空調檔案數據，能夠更加高效地利用暖通空調數據進行設計優(yōu)化。3.2提高暖通空調設計技術水平暖通空調有了規(guī)范化的設計標準后，便需要從設計水平方面進行提升，進而提高暖通空調控制系統(tǒng)的設計水平。要優(yōu)化暖通空調的設計，首先需要從算法方面進行整體的質量提高，深度學習算法在當今各個領域得到了廣泛的應用，在進行控制系統(tǒng)設計時，同樣可以引入深度學習算法，提高暖通空調控制系統(tǒng)智能程度，根據暖通空調應用時的各種時間和溫度設定等數據來推斷使用需求，通過給予權限讓暖通空調自動管理各項數據，簡化人工操作流程，但是在沒有形成正確的學習成果之前，需要有人員不斷來對其進行調整，加快暖通空調自動化學習速度，發(fā)揮深度學習算法的優(yōu)勢。3.3改進暖通空調工程使用的材料暖通空調系統(tǒng)使用的材料決定了建筑暖通空調系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在進行材料的選擇時，應當更加具有專業(yè)性，這便對進行采購的人員的專業(yè)性要求更高，在進行暖通空調施工材料引進時，應當考慮多個方面的內容，首先是工程預算，其次是工程規(guī)模以及材料的價格和性能等。在采購材料時，根據暖通空調工程不同部分施工標準要求不同，材料的使用也應當進行綜合使用，對于一些關鍵部分采用高價值高品質材料，對于普通部分施工時可以適當地減少開銷。同時在進行采購時還需要考慮后期材料維護成本，進行綜合考慮。在進行控制系統(tǒng)設計時，同樣需要將暖通空調施工用的材料考慮在內，需要對材料的負荷能力有明確的了解