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基于机器学习的中央空调的优化控制策略
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摘要:中央空调系统是调节大型建筑物室内环境温度和湿度的重要设备之一,如何降低空调能耗也是当下热点。本论文从理论结合实际出发,根据中央空调系统的调节控制,在结合线性规划算法,在一定条件下给出空调的最优控制策略,从而实现空调的智能控制。通过采用模糊PID控制弥补了传统PID控制的不足,有效地降低了中央空调的能耗,既有良好的经济效益,也有明显的社会效益。
关键词:多元线性回归;优化控制;线性规划
随着人工智能技术的发展,以及数据量的增大,越来越多的人采用大数据相关技术对中央空调系统控制策略进行优化,以便满足室内湿度与温度的调节控制。尤其是政府大力支持智慧城市建设,以及大型建筑物都需要采用中央空调系统,这对中央空调系统的节能与智能控制要求必然是个重大研究课题。
1、中央空调系统的构成及工作理念
中央空调系统组成主要包括制冷压缩机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、冷却塔、冷却塔风机等几部分。其工作原理是:在压缩机中吸后的制冷剂通过压缩机压缩成高温高压气体,与冷却水热交换后变成高温高压液体,通过冷凝变成低温高压的液体,经过截流变成低温低压的液体,最后蒸发并吸收空调冷冻水的热量回到压缩机,如此形成制冷剂循环过程。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻水泵加压送入冷冻水管道,通过各房间的盘管,带走房间内的热量,使房间内的温度下降。蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量,与冷却循环水进行热交换,由冷却泵将带有热量的冷却水送到冷却塔上,进行喷淋冷却,与大气进行热交换。冷却塔为冷冻主机提供冷却水,冷却水在盘旋流过冷冻主机后,将带走冷冻主机所产生的热量,使冷凍主机降温。如此形成冷冻水和冷却水的循环过程。
2、中央空调节能控制技术在空调风系统中的具体应用
2.1空调风系统的因素分析
在空调自控系统中,要监视中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置的状态,并且要采用“精细化”的控制,从而能够使得节能的目的得以实现。然而实现节能的根本途径主要是指要巧妙的利用室外的条件、维护结构、室内条件以及空调设备之间的关系,这样做不仅可以营造出舒适以及高效的室内环境,而且能够大幅度的实现节能的目的。然而“精细化”的控制的基础是指一组反映房间热特性的热平衡方程式,比如:房间主要是由维护结构所形成的空间,然而维护结构又将室内以及室外分隔成两个气候环境。太阳辐射以及室外气温变化等相关因素中,主要是通过辐射、对流以及传导这三种形式来影响维护结构。由于维护结构本身不仅具有热阻性,而且具有热容性,维护结构通过自身的调节作用可以将室内以及室外的变化因素联结在一起。通过室内、维护结构、室外这三个部分,并且要通过辐射、传导以及对流这三种形式来相互作用以及相互影响,从而形成了实际建筑热过程的复杂曲线。
2.2空调风系统的节能控制原理
变流量冷却水泵系统的运行原理:在末端空调负荷减少的时候,此时的冷水组将会出现冷却水出水以及温度不断降低的现象;在温度传感器将这种变化趋势检测出来,模糊控制系统将会自动降低到冷却水泵的工作频率,从而使得冷却水进水流量得以降低以及使得冷却水出水温度得以提高。
一次泵变流量系统的运行原理:当末端空调负荷变小的时候,此时末端空调设备前将会关闭或者减少两通阀,此时的负荷测回路最小。通过对风机的转速进行调整,从而可以改变风量,并且此时的风机始终处于高效点来进行运行。
3、中央空调节能控制技术的优化措施
3.1选择室内设定合理的值节能
在室内设定值节能的过程中,确定合理的室内温度以及湿度值是非常重要的方面。通过选用全年固定设定值的方式,这一方式只适合在特殊要求的少量工业空调中使用。然而对于大部分的中央空调来说,如果冬天将空气处理到偏高的设定值的时候,此时会消耗较多的热量,相反如果夏天将空气处理到偏低的设定值的时候,此时会消耗更多的冷量。通过采用全年不变的室内设定值的方法,不仅会感到不舒适,而且会浪费一定的能量。因此,在室内温度设定值的时候,不需要全年固定的中央空调系统,而是要采用变设定值或者按照设定区控制的方法。
3.2对室外新风量的节能进行控制
在中央空调系统冬、夏季运行有效的过程中,控制以及合理的利用室外新风量是非常有效的节能措施之一。中央空调房间室外新风量与系统能耗成正比,也就是说中央空调房间室外新风量越大,此时的系统能耗也就越大。在这种情况之下,这就要求室外新风量应该控制在卫生要求的最小值。
在当前能源较为紧张的前提下,通过使用手动调节新风阀门,从而可以达到节能的效果。通过这样做,可以节约一定的能耗,并且可以使得原定最小新风量的标准得以降低,最终能够为社会大众所接受。
3.3对新风量节能进行正确的利用
在全年运行的中央空调系统中,在除了冬、夏季采用的最小的新风量可以节能之外,这就要求在过渡的季
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