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，使冷冻主机降温。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，此时末端空調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节要合理利用新风量，从而可以使得能量得以节省。
如果过渡季节新风量的温度比较低，那么此时就应该充分利用室外的新风来作冷源，特别是对于那些建筑周围负荷的影响比较小，并且此时的区内发热量较大的建筑，冬季以及过渡季的室内需要供冷风，这样做可以使得室外新风具有的冷量得到充分利用，而且能够引入室外的新风，从而可以使得人工冷源的使用时间得以推迟，最终达到节约能耗的目的。
在可变新风系统中，除了装有温度以及湿度调节器之外，还应该装上有季节工况自动识别以及转换的装置，并且要确保有三个工况：第一，冬季工况；第二，过渡工况；第三，过渡季节工况以及夏季工况。与此同时，在有温度以及湿度要求的系统中，通过室外干球温度以及回风温度控制来进行工况转换，从而能够实现节能的目的。
3.4自动控制运行管理
通过使用自动控制，从而能够使得节能的目的得以实现。中央空调系统调节的自动化，这样做不仅可以使得调节质量得以提高，而且能够使得冷、热量的消耗得以降低，从而能够使得劳动强度以及运行人员减少，最终提高了劳动生产率以及技术管理的水平。在反映空调技术先进性的时候，空调系统的自动化程度是一个重要的方面。因此，空调系统自动调节会得到了广泛的应用。自动控制主要是指要严格根据被调参数的实际值与结定值的偏差，并且在调节参数的偏差值的时候要使用专用的仪表以及装置组成的系统，从而可以使得参数能够在允许的波动范围之内。这样做不仅可以减少人力的使用情况，而且能够节约能量，最终达到双赢的目的。
4、结束语
促使中央空调节能的技术是多种多样的，比如：重视中央空调设备以及管道的保温工作，从而可以使得运行费用降低以及节约一定的能耗。与此同时，要重视空调日常的维护以及清洗工作。并且在管理中央空调系统的过程中，要检查蒸发器以及冷凝器的工作情况，减少主机的耗电量。除此之外，要对空调操作人员的培训工作进行加强，不断提高工作人员的综合素质，促使各种空调节能措施得以顺利执行。
参考文献：
[1] 娄元杰.中央空调系统群控改造的节能技术应用[J]中国新技术新产品2010（1）
[2] 周洪煜.中央空调系统节能运行改造的控制策略与方案[J].计算机测量与控制，2010（10）
[3] 贺利娜.中央空调系统的节能措施[J].中国新技术新产品，2010（1）
作者简介：
张舒欣（1984.09-），男，汉族，安徽省临泉县人，大专，数控技术专业，研究方向：中央空调节能与控制。
（作者单位：浙江大冲能源科技有限公司）
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