房間空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析與空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源的需求量也大幅度增加,能源問題日益突出,節(jié)能已經(jīng)成為了一個(gè)刻不容緩的大趨勢(shì)。建筑能耗在國民經(jīng)濟(jì)總能耗中所占的比重較大。隨著中央空調(diào)系統(tǒng)的普及,空調(diào)系統(tǒng)的能耗在建筑用能中的比例逐年上升。由于實(shí)際工況和設(shè)計(jì)工況的差別,消耗在輔助設(shè)備上的能耗不容小覷。因此,為了減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗,需要對(duì)暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中的水系統(tǒng)控制策略進(jìn)行研究。這里的控制包括控制算法和控制手段兩層含義。目前國內(nèi)外雖然對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)變水量的控

2、制方法已經(jīng)有了許多報(bào)道,但是究竟哪一種方法好尚無定論。中央空調(diào)變水量節(jié)能技術(shù)在工程中的應(yīng)用才剛開始,很多問題還需要進(jìn)一步的研究和探討。本文在前人工作的基礎(chǔ)上,對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法與節(jié)能措施進(jìn)行了理論分析與實(shí)驗(yàn)方面的研究。 本文首先分別建立了單個(gè)房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)、窗戶、換熱器盤管、傳感器等部件的數(shù)學(xué)模型及其傳遞函數(shù)模型,組合后建立了整個(gè)房間空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)傳熱特性的數(shù)學(xué)模型及其傳遞函數(shù)模型。模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)系統(tǒng)在沒有控制的情況下,

3、外擾對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布和房間溫濕度的影響,并描繪出響應(yīng)曲線。接著在原有模型的基礎(chǔ)上加了控制器,模擬并比較了傳統(tǒng)的PID控制和模糊PI控制兩種控制方法的不同控制效果。模擬結(jié)果表明,常規(guī)的PID控制對(duì)于線性定常系統(tǒng)非常有效,但是對(duì)于房間空調(diào)系統(tǒng)這種非線性的時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)來說,并不能達(dá)到很好的控制效果。而利用模糊自適應(yīng)PI控制就可以克服這一不足,它可以根據(jù)環(huán)境的變化做出最優(yōu)的決策,有效地提高了控制的可靠性,穩(wěn)定性,并且使控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

4、加快,超調(diào)量減小。最后通過實(shí)驗(yàn)記錄了PID控制下房間的溫度的變化情況。根據(jù)實(shí)測(cè)值分析了實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的種種現(xiàn)象的原因并對(duì)實(shí)驗(yàn)的不足之處做了說明。 文章還對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)中一次泵定流量系統(tǒng)、二次泵變流量系統(tǒng)和一次泵變流量系統(tǒng)的特點(diǎn)做了比較和分析。著重分析了變水量系統(tǒng)中壓差控制、溫差控制和閥門開度最大化控制的優(yōu)缺點(diǎn)和部分負(fù)荷下的能耗情況。結(jié)果表明一次泵變流量系統(tǒng)中閥門開度最大化控制方法的控制效果和節(jié)能效果最好。通過實(shí)例,針對(duì)南京某商務(wù)樓建立

5、了整個(gè)大樓及其空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型,分析并計(jì)算了一天之內(nèi)負(fù)荷變化時(shí),系統(tǒng)在各種控制方法下的水泵能耗情況。結(jié)果表明商務(wù)樓空調(diào)水系統(tǒng)具有很大的節(jié)能潛力。這一結(jié)論對(duì)于商務(wù)樓空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能有著實(shí)際的指導(dǎo)作用,最大限度地挖掘出了系統(tǒng)內(nèi)在的節(jié)能潛力。 最后,本文還用組態(tài)軟件開發(fā)了一套商務(wù)樓空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控程序。它能夠?qū)崟r(shí)地采集各房間的溫度,各空氣處理機(jī)組的水流量、進(jìn)出水溫度、送回風(fēng)溫度等參數(shù),還可以控制各機(jī)組的啟停、改變各房間溫度