阚昌利（广东美的暖通设备有限公司，广东 佛山 528311）

一、暖通空调制冷系统的原理

通过制冷剂进行热量的交换是暖通空调制冷系统的主要原理，制冷剂会在压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个元件中不断循环，自身的状态发生了一定的变化，可以把吸收热量和释放热量这一结果实现。制冷剂会在蒸发皿这一元件中吸收热量，吸收完热量后，制冷剂就会由一开始的液体变成高温高压的气体状态[1]。随后，被气化的冷却剂会把自身的热量传给空气或者是水，再次变成初始的液体状态。这是一个循环的过程，想要实现热量的交换就要多次进行这个循环，从而可以达到降温这一目的。

暖通空调不仅有制冷剂循环，还有冷却水循环、冷冻水循环和室内空气循环三种。这三种循环都可以做到和冷却剂发生热量交换，直接或者间接的，可以帮忙降低室内空气的温度，可以达到制冷的效果。从暖通空调的原理进行分析，制冷空调在能源消耗中占的比重是最大的，如果想要最大限度的降低能量损耗，就要对其进行优化控制。

二、优化控制暖通控制系统性能的方法

逆卡诺定理表明，暖通空调制冷系统的性能指数COP和冷却水温度TC是存在函数关系的。也就是说，在某一负荷率之下，COP＝f(Tc)

所以，如果要对某一个具体的暖通空调进行优化控制，想要寻找冷却水最佳的温度Tcm点，需要寻找在某负荷率下制冷系统的制冷系统能效比COP。下图是系统各元件消耗功率和冷却水温度在不同负荷条件下的关系图。

从图中可以看出来，随着冷却水温度的增加，冷却水机组压缩机的消耗量也会增加；然而冷却水泵和冷却塔风机的消耗功率则恰恰相反，会因为冷却水的温度增加而降低。发生这种情况的原因是，在系统安全裕度范围之内，冷却水温度一旦增加，冷却水机组的流速也会增大，换热效率就会增加，那么冷却水机组压缩机的功耗也会随之降低[2]。但是，随着冷却水温度的升高，冷却水泵水量和冷却塔风机的流速也会逐渐的提高起来，这样的话，能耗就必然会增加。

与此同时，这也进一步说明了系统整体的节能并不能仅仅依靠系统中某一个元件的节能。当制冷系统总能耗最低时，温度点处于最低，但是一旦发生变化，超过或者低于这一温度点，制冷系统总功率的消耗也都会变多。所以，如果想要优化控制好暖通空调制冷系统性能，以系统的总能耗最低为控制目标是关键，进而寻找到不同工况条件下冷却水的最佳温度值，并且，要确保制冷系统的运行始终基于该温度之下，确保系统的能效比COP可以达到峰值，但消耗的总功率应该最小。

三、自适应模糊算法的优势

本文主要采用的优化控制策略是基于自适应模糊算法，它有许多优势，不仅可以将不同工况条件下冷却水的最佳温度值准确的寻找出来，还能比较与实际冷却水之间的差异，从而通过偏差值的大小合理调节空调冷却系统中的冷却水流量和冷却塔风量，可以实现优化控制制冷系统整体性能。

自适应模糊控制器是自适应模糊算法的基础，并且，它所具有的模糊逻辑系统具有自适应的学习能力，它可以对所收集到的数据信息进行分析，适当的自调整逻辑系统的参数。这种算法在制冷系统优化控制的应用具有不少性能优势。

(一)可以实现整体性优化系统性能

因为暖通空调制冷系统的制冷系统是由多个子循环过程构成的，是一个有机整体。但是，如果仅仅是优化控制某个子过程或者某一个元件的性能是远远不够的，因为这样只能做到局部的一些优化，对于制冷系统整体的能耗要达到最低是不能保证的[3]。但如果我们采用自适应模糊算法，就可以做到考虑制冷系统的整体，可以将优化控制做到全局化和整体化。

(二)进行良好的消耗功率控制

如果我们利用自适应模糊算法，那么就可以得到冷却水系统的最佳温度Tcm,那么空调制冷系统和环境条件之间的协调运行就可以很好的实现，系统利用最低的能耗完成逆向传热全过程的热平衡，从而可以实现系统对消耗功率良好的控制

(三)在线调节功能强大

自适应模糊算法具备的学习能力和调节能力极强，所以它能够实时在线的调节和校正被控制参数[4]，也可以确保能够不断的完善和改进优化控制模块，保证可以得到准确和有效的优化控制结果。

在一些暖通空调的制冷体统控制中往往也会采用其它的神经网络和算法，也是可以起到想要的效果。但如果从本质上来说，对暖通空调制冷机能耗的控制大多类似，都是从实时监测开始，然后再反馈给控制系统收集到的数据，以后再调整系统运行参数，可以将降低能耗的目的达到。

总结:本文采用的制冷系统优化控制策略是自适应模糊算法，它可以根据偏差值的多少合理调节与控制空调冷却系统中的冷却水流量和冷却塔风量，从而使实际的冷却水温和最佳温度值Tcm,可以实现优化控制制冷系统的整体性能。经过一系列的实践应用，我们发现，这种优化控制技术的优势多种多样，比如说对环境的变化有很强的自适应能力，整体的节能效果好，并且还可以实现在线调节，可以良好的优化控制暖通空调制冷系统，并且可以获得不错的效果。