一、中央空調(diào)和智能控制簡(jiǎn)介
我國(guó)醫(yī)院建筑經(jīng)常使用的是大中型中央空調(diào)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)屬于間接制冷系統(tǒng),和家用的普通直接制冷系統(tǒng)不同,除了本身就有的制冷劑回路之外,還包括一個(gè)載冷劑回路。首先,制冷劑和載冷劑進(jìn)行熱交換,然后,載冷劑將冷量傳遞給和其接觸的空氣,從而降低室內(nèi)的溫度。這個(gè)中央空調(diào)的水系統(tǒng),是用水作為載冷劑,用冷凍水、冷卻水、制冷劑等和空氣之間進(jìn)行熱交換,從而把室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到室外,這樣就能達(dá)到制冷的效果。
智能控制是包括了控制論、系統(tǒng)論和人工智能等多種技術(shù)手段的一個(gè)產(chǎn)物。智能控制是一種進(jìn)化到高級(jí)階層的自動(dòng)控制技術(shù)。這種智能控制為很多之前我們不能解決的問(wèn)題,提供了行之有效的方法。這些方法給我們帶來(lái)了巨大的好處。在目前來(lái)看,我國(guó)的智能控制經(jīng)常使用的種類很多,如下一些方法是常用的:模糊控制系統(tǒng);專家控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。這幾種方法中,使用頻率最高的是模糊控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用還在成熟,因此最為行之有效的方法還是模糊控制方法。這種智能控制為我們的生活帶來(lái)了新的便利,也為我國(guó)的智能技術(shù)做出了一定的貢獻(xiàn)。
二、中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制技術(shù)
1.模糊控制
模糊控制在智能控制技術(shù)中,是使用最多的一種運(yùn)用辦法,溫度傳感器是非常重要的,各個(gè)房間的溫度都是通過(guò)這個(gè)溫度傳感器而來(lái)的,溫度傳感器可以檢測(cè)到房間的溫度數(shù)據(jù),將檢測(cè)到的收ju進(jìn)行計(jì)算,得出溫度變化率,然后運(yùn)用模糊算法對(duì)中央空調(diào)的運(yùn)行進(jìn)行控制,通過(guò)對(duì)風(fēng)扇和變頻壓縮機(jī)進(jìn)行一定的管理從而達(dá)到了節(jié)能的目標(biāo)。模糊集合論,是模糊控制的基礎(chǔ)。他是對(duì)語(yǔ)言變量的模糊、邏輯的規(guī)則推理也進(jìn)行模糊,再和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,組成了一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)。而模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用在空調(diào)的控制中是我國(guó)使用廣泛的空調(diào)節(jié)能技術(shù),其根據(jù)模糊控制算法控制中央空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài),來(lái)改變控制變頻壓縮機(jī)和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,達(dá)到節(jié)能的效果。
2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
這個(gè)系統(tǒng)所模仿的是人類大腦神經(jīng)系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)也是存在神經(jīng)元的。神經(jīng)元也是一些重要的節(jié)點(diǎn),從而建立起一個(gè)類似的模型。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是活動(dòng)網(wǎng)絡(luò),神經(jīng)元是zui簡(jiǎn)單的處理單元。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的顯示意義重大,輸入和輸出很多,各個(gè)房間的信息通過(guò)傳感器傳到控制器,得到每一個(gè)令人體舒適健康的數(shù)值,這樣才會(huì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的控制,但是這種方法和上面的模糊控制器相比而言,還不是非常的成熟,所以我國(guó)經(jīng)常用的方面還是模糊控制處理,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制這種方法有待發(fā)展。
三、智能控制在中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能中的應(yīng)用
1.相關(guān)原理
在普通建筑物中,采用電制冷的中央空調(diào)的耗電量大約占據(jù)建筑物總能耗電量的40%~50%,在空調(diào)的運(yùn)行中,空調(diào)水泵的耗電量也占據(jù)了一部分,約占18%左右,建筑中的中央空調(diào)的冷負(fù)荷是始終處于變化中的,氣溫變化、晝夜交替、季節(jié)變化等都會(huì)影響中央空調(diào)冷負(fù)荷,而且在一年中,處于最大冷負(fù)荷的時(shí)間只有十幾天,而大多數(shù)的設(shè)計(jì)都是以最大冷負(fù)荷作為選泵基礎(chǔ),這樣就造成市級(jí)需要冷負(fù)荷與水泵功率輸出之間的矛盾,同時(shí)也造成巨大的能源浪費(fèi)。
變頻是經(jīng)常采用的一種方法,有一定的原理和公式,交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可用n=60f1(1-s)/p這個(gè)公式表示,其中,f1是定子供電電源的頻率;p是電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù);s是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。電機(jī)一旦選定后,s,p基本確定,則n可近似為n=K0×f1,即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。
根據(jù)水泵的相似原理得出:
Q2/Q1=n2/n1
H2/H1=(n2/n1)2
P2/P1=(n2/n1)m3
在公式中,Q、H、P、n分別為水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率和轉(zhuǎn)速。也就是說(shuō),水泵消耗的能量是和轉(zhuǎn)速的立方成正比的。
當(dāng)頻率為50Hz時(shí),n=K0x50,功率P1=K×(K0×50)3
當(dāng)頻率為45Hz時(shí),n=K0×45,功率P2=K×(K0×45)3
P2/P1=[K×(K0×50)3]×100%=72.9%
由此可見(jiàn),當(dāng)電源頻率從50Hz降為45Hz時(shí),就可節(jié)約電能達(dá)27.1%,因此在系統(tǒng)中采用變頻的方式調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)流量,在節(jié)能節(jié)電上是個(gè)有效的方法。
2.例子
某城市某地區(qū)的一幢醫(yī)院辦公大樓,北側(cè)有 11 層辦公樓,南側(cè)有 10 層辦公樓,相連的還有6層辦公樓,建筑總面積為34785.02㎡,建筑高度為44.85m。辦公樓內(nèi)部設(shè)置有中央空調(diào)系統(tǒng),夏供冷,冬供暖。地下室空調(diào)機(jī)房2臺(tái)水冷螺桿式冷水機(jī)組提供,其冷水溫度為7~12℃。市政管網(wǎng)提供的一次熱水溫度90—110℃,經(jīng)過(guò)經(jīng)板式換熱器換熱后,二次水漏度為50~60℃,這是空調(diào)系統(tǒng)的熱源。冬季和夏季共用一套系統(tǒng),手動(dòng)切換。在夏季,空調(diào)總冷負(fù)荷為 3000kW,冷指標(biāo)為 85w/㎡;在冬季,空調(diào)總熱負(fù)荷為 2000kW,熱指標(biāo)為57w/㎡。補(bǔ)水通過(guò)變頻補(bǔ)水裝置定壓系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。水系統(tǒng)用的是二管制定流量系統(tǒng),夏季供冷水。冬季供熱水,節(jié)能效果xian著,保守計(jì)算年節(jié)電率超過(guò)20%。
3.應(yīng)用措施
讓空調(diào)達(dá)到節(jié)能的效果,需要做的是再建立一些不同的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的建立,溫度傳感器和回風(fēng)監(jiān)測(cè)裝置是所需要的,它們用來(lái)對(duì)一個(gè)醫(yī)院建筑環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)監(jiān)測(cè)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,這些數(shù)據(jù)接下來(lái)會(huì)傳給中央處理器,再對(duì)這個(gè)房間的環(huán)境進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。要識(shí)別這個(gè)房間內(nèi)是否有人,紅外傳感器的使用非常重要,這個(gè)傳感器很重要,會(huì)監(jiān)測(cè)室內(nèi)數(shù)據(jù),并傳給中央控制器。停止無(wú)人房間的的通風(fēng)和濕度,而且對(duì)有人的房間控制溫度和通風(fēng)。
建立控制系統(tǒng)也是一種方法。這主要采用的是以溫差為主的方式。這種方式不需要在多個(gè)支路上安裝閥門,但是最大的前提是系統(tǒng)需要正常運(yùn)行。水泵中的水壓和水流量需要進(jìn)行調(diào)節(jié),它有一定的預(yù)先比例。商用建筑的情況是每個(gè)房間的大致負(fù)荷狀況是相類似的,這需要對(duì)冷凍系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算如何省流量,把水泵的轉(zhuǎn)速設(shè)定為最小數(shù)值,這叫預(yù)先流量分配法。控制系統(tǒng)的建立有助于對(duì)建筑里每一個(gè)房間的溫度控制,從而在節(jié)能的情況下讓房間里面的人感到舒適。這樣,符合人體的健康,又節(jié)省了能源,因此建立控制系統(tǒng)是一種很好的辦法。