医院中央空调智能节能控制系统的研究

一、中央空调和智能控制简介
我国医院建筑经常使用的是大中型中央空调系统。这种系统属于间接制冷系统，和家用的普通直接制冷系统不同，除了本身就有的制冷剂回路之外，还包括一个载冷剂回路。首先，制冷剂和载冷剂进行热交换，然后，载冷剂将冷量传递给和其接触的空气，从而降低室内的温度。这个中央空调的水系统，是用水作为载冷剂，用冷冻水、冷却水、制冷剂等和空气之间进行热交换，从而把室内的热量转移到室外，这样就能达到制冷的效果。智能控制是包括了控制论、系统论和人工智能等多种技术手段的一个产物。智能控制是一种进化到高级阶层的自动控制技术。这种智能控制为很多之前我们不能解决的问题，提供了行之有效的方法。这些方法给我们带来了巨大的好处。在目前来看，我国的智能控制经常使用的种类很多，如下一些方法是常用的：模糊控制系统；专家控制系统和神经网络控制系统等。这几种方法中，使用频率最高的是模糊控制系统和神经网络系统，而神经网络的使用还在成熟，因此最为行之有效的方法还是模糊控制方法。这种智能控制为我们的生活带来了新的便利，也为我国的智能技术做出了一定的贡献。
二、中央空调系统的节能控制技术
1、模糊控制
模糊控制在智能控制技术中，是使用最多的一种运用办法，温度传感器是非常重要的，各个房间的温度都是通过这个温度传感器而来的，温度传感器可以检测到房间的温度数据，将检测到的收据进行计算，得出温度变化率，然后运用模糊算法对中央空调的运行进行控制，通过对风扇和变频压缩机进行一定的管理从而达到了节能的目标。模糊集合论，是模糊控制的基础。他是对语言变量的模糊、逻辑的规则推理也进行模糊，再和计算机技术相结合，组成了一个数字控制系统。而模糊控制系统应用在空调的控制中是我国使用广泛的空调节能技术，其根据模糊控制算法控制中央空调的运行状态，来改变控制变频压缩机和风扇的转速，达到节能的效果。
2、神经网络系统
这个系统所模仿的是人类大脑神经系统，这个系统也是存在神经元的。神经元也是一些重要的节点，从而建立起一个类似的模型。网络拓扑结构是活动网络，神经元是最简单的处理单元。神经网络控制的显示意义重大，输入和输出很多，各个房间的信息通过传感器传到控制器，得到每一个令人体舒适健康的数值，这样才会实现最优化的控制，但是这种方法和上面的模糊控制器相比而言，还不是非常的成熟，所以我国经常用的方面还是模糊控制处理，神经网络控制这种方法有待发展。
三、智能控制在中央空调系统运行节能中的应用
1、相关原理
在普通建筑物中，采用电制冷的中央空调的耗电量大约占据建筑物总能耗电量的40%~50%，在空调的运行中，空调水泵的耗电量也占据了一部分，约占18%左右，建筑中的中央空调的冷负荷是始终处于变化中的，气温变化、昼夜交替、季节变化等都会影响中央空调冷负荷，而且在一年中，处于最大冷负荷的时间只有十几天，而大多数的设计都是以最大冷负荷作为选泵基础，这样就造成市级需要冷负荷与水泵功率输出之间的矛盾，同时也造成巨大的能源浪费。
变频是经常采用的一种方法，有一定的原理和公式，交流异步电动机的转子转速可用n=60f1（1-s）/p这个公式表示，其中，f1是定子供电电源的频率；p是电动机的极对数；s是异步电动机的转差率。电机一旦选定后，s，p基本确定，则n可近似为n=K0×f1，即可改变电动机转子的转速n。
根据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分别为水泵的流量、扬程、轴功率和转速。也就是说，水泵消耗的能量是和转速的立方成正比的。
当频率为50Hz时，n=K0x50，功率P1=K×(K0×50)³:；
当频率为45Hz时，n=K0×45，功率P2=K×(K0×45)³；
P2/P1=[K×(K0×50)3]×100%=72.9%
由此可见，当电源频率从50Hz降为45Hz时，就可节约电能达27.1%，因此在系统中采用变频的方式调速来调节流量，在节能节电上是个有效的方法。
2、应用例子
某城市某地区的一幢医院办公大楼，北侧有 11 层办公楼，南侧有 10 层办公楼，相连的还有6 层办公楼，建筑总面积为 34785.02㎡，高度是建筑高度为 44.85m。办公楼内部设置有中央空调系统，夏供冷，冬供暖。地下室空调机房 2 台水冷螺杆式冷水机组提供，其冷水温度为7～12℃。市政管网提供的一次热水温度 90—110℃，经过经板式换热器换热后，二次水漏度为50～60℃，这是空调系统的热源。冬季和夏季共用一套系统，手动切换。在夏季，空调总冷负荷为 3000kW，冷指标为 85w /㎡；在冬季，空调总热负荷为 2000kW，热指标为57w /㎡。补水通过变频补水装置定压系统进行补水。水系统用的是二管制定流量系统，夏季供冷水。冬季供热水，节能效果显著，保守计算年节电率超过20％。
3、应用措施
让空调达到节能的效果，需要做的是再建立一些不同的系统。这些系统的建立，温度传感器和回风监测装置是所需要的，它们用来对一个医院建筑环境进行监测，对监测所收集到的数据进行收集，这些数据接下来会传给中央处理器，再对这个房间的环境进行一定的调节。要识别这个房间内是否有人，红外传感器的使用非常重要，这个传感器很重要，会监测室内数据，并传给中央控制器。停止无人房间的的通风和湿度，而且对有人的房间控制温度和通风。
建立控制系统也是一种方法。这主要采用的是以温差为主的方式。这种方式不需要在多个支路上安装阀门，但是最大的前提是系统需要正常运行。水泵中的水压和水流量需要进行调节，它有一定的预先比例。商用建筑的情况是每个房间的大致负荷状况是相类似的，这需要对冷冻系统进行计算，计算如何省流量，把水泵的转速设定为最小数值，这叫预先流量分配法。控制系统的建立有助于对建筑里每一个房间的温度控制，从而在节能的情况下让房间里面的人感到舒适。这样，符合人体的健康，又节省了能源，因此建立控制系统是一种很好的办法。
四、结语
如何要做到节能运行中央空调系统，第一应该做的是对空调的应用进行研究，整理好相关的数据，根据这些数据决定如何设计节能方案。这是首当其冲应该做的。前期一个良好的方案对空调的节能有着重要的作用。然后，在施工期间，应当对空调的环境进行一定的巡视和完善，根据医疗建筑的特点，因地制宜对方案进行一定的完善。总而言之，要达到节能的最优化，要从一开始就做到认真研究，理论应用到实践之中去，达到统一的效果。就目前而言，还是有很多空调系统没有经历过节能控制，因此而言，具有强大的挖掘潜力空间。空调的节能控制是一定要做的，对于现在经常运用的模糊控制技术而言，实行计算机管理，实行自动化，减轻工作人员的负担，这样就会产生最大的经济和社会效益。