空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方向

1、<p>　　空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方向</p><p>　　摘 要：隨著人民生活水平的日益提高，家用電器使用的非常廣泛。空調(diào)就是最常用的的家用電器。本研究將討論空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的新方向。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：空調(diào)制冷系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；新方向 </p><p><b>　　0 前言 </b></p><p

2、>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷革新，空調(diào)在制冷系統(tǒng)的模擬優(yōu)化等方面有了很大的進(jìn)步。 </p><p>　　1 空調(diào)制冷系統(tǒng)的相關(guān)概念 </p><p>　?。ㄒ唬┛照{(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理 </p><p>　　制冷系統(tǒng)是空調(diào)的核心組成部分，空調(diào)在進(jìn)行工作時(shí)，壓縮機(jī)會(huì)吸入制冷系統(tǒng)內(nèi)的低溫和低壓制冷蒸汽，并且將其壓縮成高溫和高壓的過(guò)熱蒸汽之后，在排放至制冷器內(nèi)。與此同時(shí)

3、，空調(diào)外側(cè)風(fēng)扇吸收的外部空氣會(huì)流動(dòng)經(jīng)過(guò)冷凝器，排掉制冷劑產(chǎn)生的熱量，從而使得高溫和高壓的制冷劑蒸汽液化為高壓的液體。當(dāng)這些高壓液體流經(jīng)節(jié)流毛細(xì)管時(shí)，壓力和溫度都會(huì)有所下降，之后再進(jìn)入具有一定壓力的蒸發(fā)器里吸收熱量進(jìn)行蒸發(fā)，而空調(diào)外側(cè)風(fēng)扇也不斷是周?chē)目諝膺M(jìn)入到蒸發(fā)器的翅片間進(jìn)行熱量的交換，把放熱完成后的冷氣體排放至室內(nèi)。如此反復(fù)的循環(huán)就是空調(diào)制冷系統(tǒng)的原理，能夠?qū)崿F(xiàn)空氣降溫的目的。 </p><p>　?。ǘ┛?/p>

4、調(diào)制冷系統(tǒng)的使用壽命 </p><p>　　空調(diào)制冷系統(tǒng)的使用壽命與生產(chǎn)的廠家，質(zhì)量的好壞以及使用的方法等均有十分密切的聯(lián)系。首先，空調(diào)制冷系統(tǒng)的使用壽命與生產(chǎn)廠家有關(guān)，大品牌的空調(diào)生產(chǎn)廠家所選用的制冷系統(tǒng)都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè)或者審查的，其質(zhì)量和使用性能遠(yuǎn)比一些小廠家更加有保證。其次，空調(diào)制冷系統(tǒng)的使用壽命與使用的方法有關(guān)。若空調(diào)在用過(guò)之后的清理和保養(yǎng)及時(shí)妥當(dāng)，就會(huì)大大延長(zhǎng)制冷系統(tǒng)的使用壽命。制冷空調(diào)要保證合理的使用

5、頻率，這是為了確保壓縮機(jī)等潤(rùn)滑油的使用的暢通性，否則會(huì)發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。對(duì)空調(diào)的風(fēng)管與過(guò)濾網(wǎng)要進(jìn)行及時(shí)的清理，晾干后在裝入空調(diào)內(nèi)。此外，還應(yīng)該保證空調(diào)內(nèi)的干燥，防止發(fā)生潮濕或其他不良后果的發(fā)生。因此，合格的質(zhì)量與合理的使用方法是延長(zhǎng)空調(diào)制冷系統(tǒng)使用壽命最直接和有效的方法。 </p><p>　　2 空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方向 </p><p>　　近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，空調(diào)

6、制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也朝著優(yōu)化設(shè)計(jì)的新方向不斷邁進(jìn)。 </p><p>　?。ㄒ唬饵c(diǎn)分析法對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) </p><p>　　挾點(diǎn)技術(shù)是一種新型的節(jié)能技術(shù)，由于該項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)以自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)被成功地應(yīng)用到了換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化當(dāng)中，并取得十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益，由此可見(jiàn)，挾點(diǎn)分析法也可以在空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化當(dāng)中發(fā)揮出重要的作用。如在下圖所示的空調(diào)制冷循環(huán)壓焓圖中，其過(guò)程主要包括壓縮，

7、冷凝，節(jié)流及蒸發(fā)這四個(gè)部分組成。 </p><p>　　在通常情況下，空調(diào)中的蒸發(fā)器與冷凝器中的空氣流，制冷劑流之間會(huì)存在一個(gè)挾點(diǎn)。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和研究發(fā)現(xiàn)，該挾點(diǎn)就是空氣流與制冷劑間溫差最小的地方，這個(gè)挾點(diǎn)處的溫度不僅直接影響了換熱器的換熱面積，而且是空調(diào)制冷系統(tǒng)性能系數(shù)的最佳體現(xiàn)。因此，在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，可以采用挾點(diǎn)分析法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即以挾點(diǎn)處的溫度差來(lái)作為編制程序的控制變量，對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行模擬化的分析

8、，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)器性能優(yōu)化匹配的效果。程序流程可以主要概括為：（1）輸入冷凝器和蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及空氣流的參數(shù)。（2）輸入控制的變量，即挾點(diǎn)溫差。（3）計(jì)算出制冷量等，并對(duì)挾點(diǎn)溫度賦予初值。第四，調(diào)用冷凝器，壓縮機(jī)及節(jié)流模塊等計(jì)算出各狀態(tài)的點(diǎn)焓值等。第五，由冷凝器空氣流挾點(diǎn)溫度新值的計(jì)算公式計(jì)算出挾點(diǎn)溫度新值，判斷是否滿足滿足條件。第六，輸出相應(yīng)數(shù)值。 </p><p>　　（二）改進(jìn)的人工魚(yú)群算法求解中央空調(diào)制

9、冷系統(tǒng)的最小功率 </p><p>　　人工魚(yú)群算法是隨機(jī)搜索算法的一種，這種算法優(yōu)點(diǎn)很多，包括全局收斂性良好，初始值要求低，操作簡(jiǎn)答易實(shí)現(xiàn)等，然而人工魚(yú)群算法也存在一定的缺點(diǎn)，例如后期手鏈速度慢，尋優(yōu)精度較低等。對(duì)于中央空調(diào)來(lái)說(shuō)，制冷系統(tǒng)中的制冷器是其核心耗能設(shè)備，由于冷卻水的供水溫度是制冷劑的優(yōu)化控制變量，微小的溫度就會(huì)對(duì)制冷劑的耗能產(chǎn)生巨大的影響，因此中央空調(diào)制冷系統(tǒng)對(duì)制冷劑有著較高的精度優(yōu)化要求。改進(jìn)后的

10、人工魚(yú)群算法有效解決了之前存在的一些缺陷，是算法的后期收斂速度與精度有了很大的提高。 </p><p>　　改進(jìn)后的人工魚(yú)群算法能夠?qū)χ醒肟照{(diào)制冷系統(tǒng)的最小功率進(jìn)行求解。影響空調(diào)制冷系統(tǒng)總耗能量的關(guān)鍵控制變量分別是流入制冷機(jī)內(nèi)冷卻水的溫度，冷卻水流量的大小以及冷卻塔的風(fēng)量。改進(jìn)后的人工魚(yú)群算法在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的合理應(yīng)用可以求解最小耗能功率，有效實(shí)現(xiàn)了空調(diào)節(jié)能優(yōu)化的目的。在求解優(yōu)化變量當(dāng)中，將流入制冷機(jī)內(nèi)冷卻水

11、的溫度設(shè)為T(mén)wcs，冷凍水的供水溫度為T(mén)chws，冷卻水的流量為Mw，冷卻塔風(fēng)扇流量為Ma，而將人工魚(yú)的狀態(tài)設(shè)為X=（Twcs，Tchws，Mw，Ma），人工魚(yú)數(shù)目與嘗試數(shù)目均設(shè)為10，迭代次數(shù)n設(shè)為60。改進(jìn)后的人工魚(yú)群算法能夠?qū)χ醒肟照{(diào)制冷系統(tǒng)的最小功率求解的程序流程可以概括為：（1）計(jì)算每條人工魚(yú)的使用度值。（2）對(duì)最優(yōu)人工魚(yú)的狀態(tài)進(jìn)行記錄。（3）計(jì)算出人工魚(yú)視野范圍的數(shù)值。（4）對(duì)每條人工魚(yú)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，并對(duì)其行為進(jìn)行選擇。具

12、體包括覓食的過(guò)程，聚群的過(guò)程，追尾的過(guò)程以及隨機(jī)的過(guò)程。（5）對(duì)新人工魚(yú)的位置進(jìn)行更新。第六，對(duì)最優(yōu)人工魚(yú)的狀態(tài)進(jìn)行更新。第六，判斷迭代的次數(shù)，不符合繼續(xù)重復(fù)上述過(guò)程，達(dá)到要求后結(jié)束[1]。 </p><p>　　（三）優(yōu)化算法的速度和精度 </p><p>　　空調(diào)制冷系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)算的方法的精度進(jìn)行優(yōu)化。空調(diào)制冷系統(tǒng)除了上述的人工魚(yú)群算法外，還可以對(duì)遺傳算法，粒子群算法，蟻群算法等進(jìn)行優(yōu)

13、化[2]。并且可以針對(duì)這集中算法的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)和完善，以提高計(jì)算的速度。對(duì)于計(jì)算精度的計(jì)算來(lái)說(shuō)，首先可以選擇借助計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備計(jì)算精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，增加計(jì)算的精度，減少精度誤差。其次，盡量減少算法過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的各種影響因素，避免因客觀因素導(dǎo)致計(jì)算精度誤差現(xiàn)象的發(fā)生。 </p><p>　?。ㄋ模┨岣呖照{(diào)系統(tǒng)的能效比 </p><p>　　若要提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比，首先要充分了解和掌握影響空調(diào)能

14、效比的因素：壓縮機(jī)與膨脹閥自身的熱力學(xué)性能，空調(diào)制冷劑的效率，換熱器的換熱效率，壓縮機(jī)的壓縮效率，毛細(xì)管道的損壞以及空調(diào)裝置的整體配置情況等。因此，針對(duì)這些因素，可以從換熱器的材料，結(jié)構(gòu)等工藝技術(shù)以及變頻技術(shù)等方面著手，并從空調(diào)制冷系統(tǒng)的整體出發(fā)，是空調(diào)各個(gè)部分間能夠形成高效統(tǒng)一的匹配關(guān)系，從而全面提高提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比。例如，可以采用變頻電機(jī)對(duì)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制來(lái)提高空調(diào)的能效比；通過(guò)材料與外形的設(shè)計(jì)增加換熱器的換熱面積；對(duì)變頻空調(diào)

15、采取電子膨脹閥加變頻壓縮機(jī)的配合控制方式提高空調(diào)的能效比；通過(guò)改進(jìn)冷凝器配合新一代制冷劑的使用來(lái)提高空調(diào)的能效比等[3]。 </p><p><b>　　3 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　上述內(nèi)容主要對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的相關(guān)概念及空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的新方向進(jìn)行了全面的分析和探討，其中重點(diǎn)對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化的方向提出了四點(diǎn)建議?？偟膩?lái)說(shuō)，要在了解和掌握空調(diào)制

16、冷系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)當(dāng)前空調(diào)在制冷的過(guò)程中存在的缺陷，并積極利用先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使空調(diào)在制冷節(jié)能方面能夠更加高效和完善。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]余秋紅.中央空調(diào)節(jié)能變量控制系統(tǒng)的研究[J].制冷與空調(diào)，2008. </p><p>　　[2]王亮，李樹(shù)江，王向東.