基于Lonworks的中央空调空气处理机组设定点优化及软件开发

刘杰

(浙江金盾风机股份有限公司,浙江绍兴 312363)

基于Lonworks的中央空调空气处理机组设定点优化及软件开发

刘杰

(浙江金盾风机股份有限公司,浙江绍兴 312363)

目前,随着科学技术的不断发展,人们对办公环境、生活环境均提出了较高的要求,智能型建筑越来越受到人们的重视。智能建筑理念源于美国,上世纪90年代,我国也开始发展智能建筑,现阶段,人们对这一理念已经不再陌生。在智能建筑中,空调监控系统是其重要组成部分,中央空调系统的主要作用就是提供冷热源、对空气进行处理(其中包括净化、干燥、加湿、加热等作用)、分配与输送空气。在中央空调中,空气处理机在空调系统中发挥着重要作用。本文主要分析基于Lonworks的中央空调空气处理机组设定点优化与软件开发方法,让人们对中央空调有进一步了解。

Lonworks 中央空调 空气处理

在生活水平大大提升的同时，人们对生活环境、工作环境舒适度的要求也越来越高，为了满足人们的需求，中央空调应运而生。就智能建筑能量消耗而言，中央空调系统能量消耗所占比例最大，从目前空调系统运行情况上看，运行效率并不高，我们必须在了解空调系统组成与其运行原理后，才能够找出对其进行优化与软件开发的方法。

1 基于Lonworks的中央空调的组成

1.1 系统总体构成

中央空调系统的使用使人们的生活变得更加舒适，它属于空气调节设备，通过它可以满足人们对空气环境的需求。所谓空气调节，也就是指在内部环境中，实现对空气流动、空气清洁度、空气湿度的人工调节。从系统设备上看，多元化特征体现得尤为明显，正因如此，中央空调系统也可分为很多种类。

基于Lonworks中央空调系统组成非常复杂，主要包括盘管风机系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、冷媒循环水系统、制冷压缩机系统。中央空调系统在相对湿度供风温度的调节上具有重要作用，可以满足用户需求，它的作用主要表现为以下几个方面：

①实现新风与回风的混合，提供空气。如果风扇处于关闭状态，可将回风阀打开，将新风风阀关闭。②对新风中所包含的黑烟、烟尘、粉尘等有害物质进行处理。③在冬季可以实施加湿处理。④完成干燥、空气加湿等处理后，可对供风再加热。⑤利用气流调节器，可以对室内供风气流进行控制。

中央空调系统热交换循环主要包括室外空气循环、冷却水循环、冷媒循环、冷冻水循环、室内空气循环。

1.2 空气处理机构成

在中央空调中，空气处理机组能够实现空气输送设备、热源设备、冷源设备之间的联结，除此之外，它还是对空气进行处理的最主要设备。空气处理系统构成包括房间组成、空气处理单元、末端装置等。在该系统内，通过空气处理，可以满足用户所需求的送风状态，对室内的气流速度、空气湿度、温度进行调节。在整个空气系统中，通过空气处理机组，可于机房内对房间空气集中处理。

2 基于Lonworks的中央空调空气处理机组优化与软件开发

2.1 目标函数

在中央空调处理机内，冷冻水泵与供风风扇是最主要耗能水泵。一般而言，冷冻水泵有1台，供风风扇有多台。优化空气处理机组的主要目的就是在符合要求的条件下，控制处理机组耗能，将其耗能降至最低。其优化目标函数如下：

其中Ppump表示冷冻水泵功率，Ppump。nom表示冷冻水泵额定功率。

另外，还需对空气处理机的运行特征与结构进行分析，优化过程必须对冷冻水质量流量与空气质量进行限定，确保系统运行不超出有效范围。在系统运行过程中，还要遵循能量保证守恒原则。

2.2 合理选择优化算法

在高层建筑中，一般于地下室内设置冷水机房，机房内设备主要有冷冻水泵、制冷机等，于楼顶处设置冷却塔，室外新风与房间回风混合后，可通过冷却塔处理。冷冻水受到冷冻水泵的推动作用后，在每层空气处理单元中，实现热交换，通过处理之后，便可满足空调室内用户的需求。

空气处理优化需要考虑到很多非线性规划问题，它有着自身的特殊性与复杂性。若直接运用理论与优化方法，并不能取得最佳成效。其特征主要表现为两点：①在空气处理机组目标函数优化中，优化变量与约束条件之间有着较为复杂的关系，求导难度非常大。②优化函数中涉及到很多变量，且变量级别并未统一，参数过多，增加了优化求解的难度。

针对上述这种情况，必须采用特殊的求解方法。对空气处理机组各方面进行考虑后，发现可采用SUMT罚函数法，获取增广目标函数后，选择无约束优化方法，会对优化可靠性、速度、结果产生较大的影响。

另外，罚函数法是一种比较传统的优化方法，这种方法十分简单，且容易编制，适用性较广，通过采用这种算法，可取得最优解。

2.3 优化软件开发

中央空调系统具备复杂的特征，它由很多设备共同组成，每个设备型号都不同，为了达到在线优化的目的，促进人机交互功能的实现，确保系统运行处于最佳工作点，达到减少能源消耗的目的，必须开发优化软件。

VisualC++的综合性较高，操作十分方便，编程能力较高，在各类Windos应用程序开发中都适用。现阶段的面向对象技术非常流行，它主要包含面向对象程序设计与面向对象分析，该技术设计方式提出后，将以往程序设计中存在的代码重用问题解决。

面向对象程序设计的开发时间较短，且具备较高的可靠性，应用程序维护方式变得更为简单，在升级与更新上，也十分简便。在Windos内，程序基本单位是窗口，并非函数与过程，就面对对象而言，窗口就是其对象。VisualC++的可视化编程环境比较广泛，它有着函数作为支持，程序开发功能比较强大。

3 结语

中央空调空气处理机在智能建筑中发挥着重要作用，本文首先分析了中央空调系统的组成部分，然后对处理机组优化与软件开发进行了详细探讨，有利于达到节能的目的。

[1]邓勇.中央空调系统的模糊神经网络PID控制器研究[D].南华大学,2012.

[2]国明.中央空调空气处理系统优化方法研究[D].沈阳工业大学,2013.

[3]任爽.中央空调空气处理系统控制策略研究[D].沈阳工业大学,2013.

[4]李树江,张学文,孔丽新.进化规划在中央空调空气处理系统中的应用[J].沈阳工业大学学报,2010(01):100-104+120.