多联机负荷动态匹配控制技术进展
2025-10-14

近年来,随着建筑节能要求的不断提高以及暖通空调系统在能源消耗中占比的持续上升,多联机(VRF,Variable Refrigerant Flow)系统的能效优化逐渐成为研究与应用的重点。多联机系统因其灵活的配置、较高的部分负荷性能和良好的舒适性控制,在商业楼宇、住宅及公共设施中广泛应用。然而,传统多联机系统在应对动态负荷变化时,常出现制冷/制热能力与实际需求不匹配的问题,导致能耗增加、设备频繁启停、温度波动大等现象。因此,多联机负荷动态匹配控制技术的研究与发展,成为提升系统整体性能的关键方向。

负荷动态匹配的核心在于实时感知室内热环境变化,并据此精确调节压缩机输出、电子膨胀阀开度、风机转速等关键参数,使系统供冷/供热能力与瞬时负荷需求保持高度一致。早期的控制策略多基于固定设定值或简单的PID反馈控制,缺乏对负荷变化趋势的预判能力,难以适应复杂多变的实际运行工况。随着传感器技术、数据采集系统和智能算法的进步,现代多联机控制系统逐步向智能化、自适应化方向演进。

目前,负荷动态匹配控制技术主要体现在以下几个方面:首先是基于室温变化率的预测控制。通过监测室内温度的变化速率,结合房间热惰性模型,系统可提前判断未来短时间内的负荷需求趋势,从而调整压缩机频率和气流分配。例如,当检测到温度快速上升且室外气温持续升高时,系统可提前提升制冷输出,避免滞后响应造成的过调或欠调。该方法显著提升了系统的响应速度与稳定性。

其次是多变量协同优化控制策略的应用。现代多联机系统通常连接多个室内机,各区域负荷差异较大且动态变化。传统的独立控制方式容易造成能量浪费或局部过冷/过热。新型控制技术引入了集中式协调控制器,综合考虑各室内机的设定温度、当前负荷、运行模式及历史数据,进行全局优化调度。例如,采用模糊逻辑或模型预测控制(MPC)算法,动态分配制冷剂流量,实现“按需供给”,最大限度减少压缩机不必要的高功率运行。

第三是人工智能与大数据驱动的自学习控制。借助机器学习算法,系统能够从长期运行数据中提取负荷特征规律,建立用户行为模型与气候响应模型。例如,通过分析工作日与周末的使用模式、季节性温度变化对负荷的影响,系统可自动调整启停时间与能力输出曲线,实现个性化节能运行。部分先进系统已具备“自适应学习”功能,能够在无人干预的情况下不断优化控制参数,提升长期运行效率。

此外,物联网(IoT)平台的集成也为负荷动态匹配提供了新的技术支持。通过将多联机系统接入楼宇自动化管理系统(BAS),实现与照明、遮阳、新风等子系统的联动控制,进一步提升整体能效。例如,在阳光强烈的午后,系统可结合光照传感器信号,提前增强制冷输出,同时联动电动窗帘关闭,减少太阳得热,从而降低空调负荷峰值。

尽管技术进步显著,但多联机负荷动态匹配仍面临一些挑战。例如,不同建筑结构、围护材料和使用习惯带来的负荷差异较大,通用模型难以完全适用;传感器精度与安装位置也会影响控制效果;此外,高级控制算法对计算资源要求较高,可能增加控制器成本。未来的发展方向应聚焦于轻量化智能算法的开发、低成本高精度传感网络的构建,以及标准化通信协议的推广,以实现更广泛的应用落地。

总体而言,多联机负荷动态匹配控制技术正从单一反馈控制向多维度、智能化、自适应的方向快速发展。通过融合先进的传感技术、控制理论与数据分析手段,不仅能够显著提升系统的能效表现和用户舒适度,也为实现建筑低碳运行提供了有力支撑。随着“双碳”目标的推进和智能建筑生态的不断完善,这一领域的技术创新将持续深化,推动暖通空调系统进入更加高效、智慧的新阶段。

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