房間空調(diào)系統(tǒng)的動態(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)成為了一個刻不容緩的大趨勢。建筑能耗在國民經(jīng)濟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。由于實際工況和設計工況的差別,消耗在輔助設備上的能耗不容小覷。因此,為了減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗,需要對暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中的水系統(tǒng)控制策略進行研究。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)外雖然對于空調(diào)系統(tǒng)變水量的控

2、制方法已經(jīng)有了許多報道,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)在工程中的應用才剛開始,很多問題還需要進一步的研究和探討。本文在前人工作的基礎上,對空調(diào)水系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法與節(jié)能措施進行了理論分析與實驗方面的研究。 本文首先分別建立了單個房間圍護結(jié)構(gòu)、窗戶、換熱器盤管、傳感器等部件的數(shù)學模型及其傳遞函數(shù)模型,組合后建立了整個房間空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)傳熱特性的數(shù)學模型及其傳遞函數(shù)模型。模型能夠準確地預測系統(tǒng)在沒有控制的情況下,

3、外擾對圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度分布和房間溫濕度的影響,并描繪出響應曲線。接著在原有模型的基礎上加了控制器,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控制對于線性定常系統(tǒng)非常有效,但是對于房間空調(diào)系統(tǒng)這種非線性的時變的復雜系統(tǒng)來說,并不能達到很好的控制效果。而利用模糊自適應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)動態(tài)響應

4、加快,超調(diào)量減小。最后通過實驗記錄了PID控制下房間的溫度的變化情況。根據(jù)實測值分析了實驗中出現(xiàn)的種種現(xiàn)象的原因并對實驗的不足之處做了說明。 文章還對空調(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)缺點和部分負荷下的能耗情況。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。通過實例,針對南京某商務樓建立

5、了整個大樓及其空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型,分析并計算了一天之內(nèi)負荷變化時,系統(tǒng)在各種控制方法下的水泵能耗情況。結(jié)果表明商務樓空調(diào)水系統(tǒng)具有很大的節(jié)能潛力。這一結(jié)論對于商務樓空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能有著實際的指導作用,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)了一套商務樓空調(diào)系統(tǒng)實時監(jiān)控程序。它能夠?qū)崟r地采集各房間的溫度,各空氣處理機組的水流量、進出水溫度、送回風溫度等參數(shù),還可以控制各機組的啟停、改變各房間溫度