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对暖通空调优化控制技术的探究

发布日期:2017-06-17 来源: 本网 查看次数: 65 作者:admin

核心提示:  一、进行暖通空调系统优化控制的必要性暖通空调控制一般是指通过调节冷冻水调节阀的电压来调节冷冻水的流量,调节混风温度,最终实现对房间温度的有效控制。对控制效果产生影响的因素是多方面的,不仅包括冷冻水温度、露点温度,而且包括新风与回风的混风温度,还包括湿度、送风量以及房间负荷等因素。当混合空气到达热交换器时,由于自身温度比露点温度要低,从而导致热交换系统的非线性关系。  热交换过程中不仅存在温度显

  一、进行暖通空调系统优化控制的必要性暖通空调控制一般是指通过调节冷冻水调节阀的电压来调节冷冻水的流量,调节混风温度,最终实现对房间温度的有效控制。对控制效果产生影响的因素是多方面的,不仅包括冷冻水温度、露点温度,而且包括新风与回风的混风温度,还包括湿度、送风量以及房间负荷等因素。当混合空气到达热交换器时,由于自身温度比露点温度要低,从而导致热交换系统的非线性关系。

  热交换过程中不仅存在温度显热问题,还存在温度潜热问题,再加上冷热源的差异性,导致温度在上升及下降阶段具有不同的特性,即存在非线性关系。被控房间、空气处理单元之间的送风管道一般较长,造成了两大弊端,一是暖通空调的纯滞性,二是暖通空调的大惯性。管道因为长期服役,有可能导致内部阻力的时变性。另外,外界某些强烈干扰也会影响暖通空调的有效控制,如盘管中冷/热水流量、室外气温以及被调房间人员的进出等等。通过前面的分析可知,暖通空调具有如下特性:1)强非线性;2)时变性;3)大滞后性;4)大惯性;5)强干扰性。这些特性加大了暖通空调的控制难度,不仅造成被控房间舒适度不足,而且造成能量的部分浪费。为了营造良好的房间环境,同时降低能量的不必要损耗,对暖通空调优化控制技术进行深入的探究便显得尤为重要。

  二、暖通空调优化控制技术分析(一)进行制冷子系统的优化。冷冻水温度、冷却水温度以及制冷量是影响制冷机COP的三大主要因素。将冷冻水温度的影响排除在外,如果将冷却水温度视为一个的常量,那么制COP和制冷量成反比关系;如果提供相同的制冷量条件,那么COP和冷却水温度成正比关系,换而言之,通过降低冷却水温度的方法,能够较好地减少制冷机的能耗。制冷机COP和冷冻水温度、冷却水温度及制冷量的关系如公式(1)所示:量。

  (二)进行调节子系统的优化。暖通空调系统的调节子系统主要包括三大部分:1)热交换器;2)送风系统;3)回风系统。新风和回风相互影响,形成混合气体,混合气体先进入热交换器(在此过程中,混合气体将会有一定的热量损失),然后通过送风管道被送入房间和其中的空气完成热交换,最后在回风机的作用下把气体排出室外。至此,暖通空调系统便完成了一个完整的循环。做好电动调节阀的有效控制能够实现对目标温度的良好调节。另外,还应注意其他因素对目标温度控制的影响,不仅包括露点温度、冷冻水温度以及混合空气温度,还包括送风量、湿度以及房间负荷等。

  混合空气在热交换器中完成到露点温度的转变,该环节的相对湿度如果过大,那么将会导致热交换器产生不良的非线性关系。值得一提的是,热交换环节通常伴有潜热和显热两大问题,进而导致温度下降或上升过程中表现出不同的特点,使得非线性关系问题“雪上加霜”。空气处理单元与房间是通过送风管道连接而成的,送风管道较长,惯性较大,使温度控制存在较大的滞后性。冷负荷在一定范围之内,水泵和风扇之间的能耗曲线很难做到相对一致,通常情况下存在一个最适宜的运行工作点,能够实现冷冻水泵、供风风扇二者的总能耗最低。在负荷相对稳定的情况下,进入房间的混合空气如果发生温度变化,那么如下两点也会随之发生相应的变化,一是换热器的热交换效率,二是风系统能耗最小工作点。(三)优化开关控制以及控制器参数校正。优化开关控制指的是利用设定温度范围和实际温度范围之间的差分来实现对空调各个设备最优开关时间的准确计算与控制,即通过控制设备的待机状态以达到能耗的有效降低。优化开关控制(待机状态控制)要以房间温度舒适宜人为基本前提。暖通空调系统的控制,不仅涉及众多对象,而且普遍较为复杂。相当数量的控制环节不但涉及时滞性的问题,而且涉及时变性的问题,还涉及非线性问题。所以,在优化控制空调温度、湿度以及空气污染度的过程中,需要采取独立控制的对策与模式,如使用PID控制器实现对控制对象的有效控制,能够在线及实时校正控制器的相关参数。当室外环境发生较大变化时,特别是外界湿度或者房间负荷发生较大变化时,暖通空调系统的静压力控制效果以及送风温度控制效果将会表现出下降的趋势。房间的温度场是暖通空调的控制对象,二者之间的热交换工作是一个极为复杂的过程。影响暖通空调正常工作的因素是多方面的,如强滞后性、强扰动性以及强时变性,因此对被控对象实施常规的PID控制常常难以取得令人满意的效果。所以,有必要对常规PID控制进行优化,最终建立能够在线、实时校正参数的PID控制模式。

  三、结语通过对暖通空调的系统构成和运行方式进行深入分析之后发现,暖通空调的管理、计量与优化控制过程涉及众多的变量,在加上系统的多变量动态响应时间以及要求也不尽相同,除此之外,还要做好系统控制器参数的自我调整以及优化算法的工作。

  以上种种因素,使得软件系统无论在数据结构方面,还是在数据类型方面都变得极为复杂。将空调各个环节的能耗特点作为主要量管理;2)设定点的在线优化;3)控制器参数校正。通过三大功能模块的有机、高效整合,可实现暖通空调系统的最佳运行状态,从而达到节能降耗的目的。这不仅关系着空调生产企业的可持续发展问题,更是世界能源危机背景下的迫切需求。

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