醫(yī)院中央空調(diào)智能節(jié)能控制系統(tǒng)的研究

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題，提供了行之有效的方法。這些方法給我們帶來了巨大的好處。在目前來看，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這個(gè)溫度傳感器而來的，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，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，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?？刂葡到y(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。