协同技术在中央空调节能系统中的应用与研究

1、    协同技术在中央空调节能系统中的应用与研究    刘森摘    要：本文首先大致介绍中央空调的相关知识，之后主要围绕中央空调水系统的节能问题，以提高水系统的工作效率，使其更加节能为目的，笔者通过遗传算法对水系统的各种参数进行优化;此外，通过对优化的节能系统进行详细分析，证实了该方法的可操作性，而且能够确保能耗系统时刻处于最佳状态。关键词：中央空调;协同;遗传算法1  研究背景和研究意义空调最先出现于欧洲发达国家，他们也是最先对中央空调系统进行研究的地区，对于中央空调的耗能问题欧洲国家的研究成果相对较多，大体上经历了三次

2、技术创新。第一次创新是通过安装变频器对水泵的转速进行控制，这就避免了水泵一直以统一速度运转，此种方法可以减少10%甚至到30%的电能，使得中央空调系统可以节约5%到10%的能耗;第二次创新借助了计算机的普及，在之前的变频器基础上加入人工智能化控制，这项技术可以随时检测水温变化，根据用户实际要求改变系统负荷，大大提高了效率，而且节约了20%到40%的能耗;而第三代技术革命则是在原有技术基础上实现全局优化，着眼整体降低能耗。第三次技术革命之后能耗的降低可达25%甚至到最高的50%。目前，中央空调系统的使用依然广泛，但是它能耗巨大这一问题也越来越引起人们的关注。2  协同技术在中央空调节能

3、系统中的应用与研究2.1  中央空调的组成以及工作原理中央空调系统由制冷机组、冷冻水循环系统、冷却水循环系统以及风机盘管系统等四部分组成。制冷机组就是中央空调必不可少的中心部分，主要作用是制冷或者制热（本文以制冷为例）;在冷冻水循环系统中，常温水会被蒸发器装置中的制冷剂吸水热量变为冷冻水，接着水泵会将冷冻水在系统中传送，降低环境温度;冷却水循环系统就是吸收水的热量，并排放到空气中去，制冷剂在冷凝的过程中会释放大量热量，这些需要循环地被冷却水系统吸收，不断排出;风机盘管系统主要负责循环吸收用户区域空气中的热量，将热量送往冷却水系统，保证用户的空气新鲜，维持设定的温度和湿度。在冷凝器中，

4、制冷剂被压缩冷凝会放出许多热量，系统中的冷却水就会立马吸收热量，吸热之后的冷却水会被水泵传送到冷却系统中，冷却系统中安装有风机系统，他会对水进行冷却。另外，节流阀会对制冷剂進行低温低压处理，就产生了液态制冷剂，当制冷剂流入蒸发器中时，就会大量吸收冷却水的热量，使冷却水温度降到更低，之后传送到用户区域，同时，在蒸发器中吸热汽化的制冷剂又会被传送到压缩装置中进行压缩，如此循环往复进行工作。2.2   协同控制的运用对中央空调节能系统优化方式2.2.1  协同控制与遗传算法对中央空调节能系统的优化协同控制来自于协同学，也是协同学在实际中的运用，协同学是耗散结构理论的延续

5、，在其基础上，协同学指出了能产生的结构的具体形态以及它是如何产生的。协同学认为，在一系列的变化中，系统遵从于自组织，是内部的自组织能力使它们形成了有序的组织结构，这种现象就是各个系统相互作用产生的协同作用。协同控制是指在开放系统中，协同控制器总是会相互协作完成工作，使得系统各部分保持在相互协作的平衡点。协同控制的观点认为，不同的系统之间虽然有时会相差很大，但是当它们处于一个更大的环境中时，它们之间往往能够在相互制约的同时相互合作。同理，在许多设备构成的系统中，只要给予一定的条件，各个系统之间就会相互合作，使得整个系统能有效地运转。遗传算法产生于20世纪60年代，在1970年，遗传算法的使用结决

6、了两个大问题：子程序选择以及模式识别，后来遗传算法被运用到函数优化问题中，经过de jong和brindle的研究和发展，遗传算法得到了广泛的应用。遗传算法主要是运用对染色体进行编码从而完成对问题的探讨。遗传算法优化首先要确定种群中的个体数量，并将每一个染色体的基因进行编码，然后通过检测种群中个体的适应度，进而判断优化的结果，若符合所需的优化标准，则找到最佳编码的种群个体求出最优参数。但是，如果还没有达到优化标准，就需要继续对产生的新个体进行编码，淘汰掉适应度低的个体，就选择适应度较高的个体，将它们进行交叉和变异得到新的种群进行试验。2.2.2  设计方案与遗传算法对中央空调节能系统

7、的步骤在中央空调系统的优化试验中，在其中安装现场传感器，它可以精准而迅速地将数据传送到控制器，控制器依据协同作用理论对中央空调系统的实施控制。控制系统中硬件设备主要有变频器、传感器、触摸屏、plc;变频器可以根据实际需要改变电压，有节能的作用，触摸屏将试验中的数据直观地反映在屏幕上，操作人员可以直接观测到数据，同时也可以直接对plc进行操作，plc是中央空调的核心部分，它可以有效调节变频器的频率，使水泵转速符合符合用户实际需要。笔者主要通过使用遗传算法对中央空调的能耗进行优化，计算出各个设备的最优参数之后，通过对系统能好的优化可以最终降低中央空调的能源消耗。采取现场数据传输，实时控制，找到可以

8、最大限度优化中央空调能耗的参数，并将参数传递到控制器中，在人工操作下，各个设备之间协调配合，共同完成节能任务3  结语在对中央空调系统的优化中，首先要选择对象，按照设定的优化周期采集数据;由于其他变量的影响，数据中会存在许多偶然性，要对数据进行预处理，检验数据的有效性;通过计算数据得出优化参数，并判断其是否在可行区域内;优化的结果不得受到外界干预。通过试验结果进行分析，可以得知协同技术对中央空调的优化作用。参考文献：1 廖嘉文，朱文学.浅议水泵变频调速技术在中央空调系统中的节能应用j.通用机械，2018（5）：5962.2 倪康.协同技术在中央空调节能系统中的应用与研究d.安徽工程大学