消防排煙風(fēng)機(jī)的主要能耗部件是冷凍泵(如圖2)和供風(fēng)風(fēng)機(jī)(如圖3)，根據(jù)有關(guān)資料可知，本文將在圖3中建立一個(gè)模型來(lái)詳細(xì)模擬空氣處理系統(tǒng)的能耗問(wèn)題。在采用多項(xiàng)式逼近法建立系統(tǒng)模型時(shí)，由于消防排煙風(fēng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量與風(fēng)機(jī)的輸出功率以及冷凍水的空氣質(zhì)量流量與泵在冷凍水的輸出功率之間具有嚴(yán)格的單調(diào)性，采用最小二乘法求出系統(tǒng)模型的主要參數(shù)是可行的。

泵和風(fēng)機(jī)的功率模式如下：上式中的水泵功率，是指水泵的額定功率，指實(shí)時(shí)冷凍水的質(zhì)量流量，是指水泵運(yùn)行時(shí)冷凍水的質(zhì)量流量，風(fēng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)的額定功率，是指風(fēng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量，是指水泵負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的空氣質(zhì)量流量，是指風(fēng)機(jī)符合運(yùn)行條件下的系數(shù)。

所以本文接下來(lái)就可以用以上所建立的模型來(lái)研究空氣處理系統(tǒng)的優(yōu)化問(wèn)題。冷凍機(jī)和凍泵在實(shí)際建筑中一般是在同一空調(diào)房間內(nèi)，因此在研究過(guò)程中選擇一臺(tái)凍泵作為研究對(duì)象。從中央空調(diào)空氣處理系統(tǒng)的構(gòu)成出發(fā)，提出了能耗優(yōu)化問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上建立了系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)及相應(yīng)的外部約束條件。其目標(biāo)函數(shù)也即：消防排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中主要能耗部件冷凍泵和多臺(tái)風(fēng)機(jī)的總功率。可適用的目標(biāo)函數(shù)有：

約束條件如下：

由以上公式可知，影響風(fēng)機(jī)、水泵能耗的主要因素有供風(fēng)量、冷凍水流量和冷凍水溫度，以及進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤(pán)管的混合風(fēng)溫。假定中央空調(diào)的風(fēng)機(jī)、水泵均配有變頻器，其頻率在實(shí)際運(yùn)行中可調(diào)。以下是各種情況下節(jié)能優(yōu)化工作點(diǎn)的詳細(xì)計(jì)算。

在消防排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，若要保證冷卻水在給水過(guò)程中的溫度不發(fā)生變化，就必須控制壓縮機(jī)的出口壓力，即要改變系統(tǒng)中壓縮機(jī)的運(yùn)行頻率；若要保證通風(fēng)管道中的溫度不發(fā)生較大變化，就必須控制中央系統(tǒng)中回風(fēng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率。此外，對(duì)于供風(fēng)機(jī)的工作頻率和冷凍泵的工作頻率，還需要有專(zhuān)門(mén)的控制器來(lái)控制。為使實(shí)際運(yùn)行取得較滿(mǎn)意的效果，可將PID控制算法應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)部。

本文首先從消防排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成入手，詳細(xì)分析了其工作原理和特點(diǎn)，然后針對(duì)中央空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中能耗較大的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的優(yōu)化研究策略，并對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了建模分析，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，找出了消防排煙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的最佳工作點(diǎn)。認(rèn)為通過(guò)對(duì)消防排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，可以在很大程度上降低其能耗，進(jìn)一步緩解能源危機(jī)帶來(lái)的壓力和迫切感，切實(shí)提高老百姓的生活水平和生活質(zhì)量。