对于中央空调节能控制策略和控制模型的研究

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1、第22卷第2期机电产品开发与创新Vol．22,No．22009年3月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProducts·测试与控制Mar．,2009·中央空调节能控制策略和控制模型的研究12叶高文，刘墩东（1．厦门海洋职业技术学院机电工程系，福建厦门361012；2．厦门大学自动化系，福建厦门361005）摘要：应用Matlab仿真技术对中央空调节能的控制策略和模型建立进行研究，提出了将传统的PID控制与模糊控制技术相结合的策略，借助变频技术，从而控制冷冻水和冷却水流量，达到综合节能的目的。关键词：中央空调；Matlab；P

2、ID控制；模糊控制中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1002－6673（2009）02－159－03气，与热交换设备进行能量交换。热交换设备把热空气0引言变冷，同时把冷冻水（一般热交换前的温度是7℃）变中央空调是现代建筑中必不可少的能耗运行系统。热，由于建筑中温度的不同，水的流速不同，热交换后在有中央空调的建筑中，中央空调的能耗约占总能耗的的水温也会有所不同。70%，而且呈逐年增长的趋势。由此可见，对中央空调从上述的工作过程可以看出，中央空调系统传输的的能耗系统进行控制，可以减少无效能耗、减少热量排冷量是与水的流量和温差有关的，流量一定时，温差越放，对于提高能源利用

3、率具有重要的经济效益和社会效大，传输的冷量就越多，而冷冻水和冷却水系统消耗的益。使用变频器对电动机驱动进行技术改造成为电力企能量主要表现在水泵上，对于水泵来讲，流量越小消耗业节能降耗、提高效率的重要手段。变频调速技术用于的能量就越少，因此对于冷冻水和冷却水系统来讲，减可变转速的电机上，具有调速性能好、节能效果显著、少流量是一重要的节能措施。运行工艺安全可靠等优点。对于提高劳动生产率、降低按照设计要求，中央空调设备既可以通过调节冷冻能耗具有重大的现实意义。水的流量保证冷冻水的供回水温差维持在5℃，即7~变频器的一次投资虽然很大，但它的应用回报率很12℃，如果达不到这一设计要求，温

4、差小于5℃，带走高。采用变频调速技术改变流量后提高了电机的功率因相同的热量需要更多的水，加大流量就会造成浪费。一数，减少了无功功率的消耗，节电在30～60%，直接经般要求冷却水的供回水温差也是5℃，即32~37℃，如果济效益非常明显。而且由于电机转速普遍下降，电机运达不到这一设计要求，温差小于5℃，同样会产生能量行状况明显改善，延长了设备的使用寿命降低了设备的浪费。因此当室外温度较低，冷却水的回水温度低于维修费用。变频器启动和调速平稳，减少了对电网的冲32℃时，就可以适当减少冷却水的流量，使冷却泵的功击。变频调速器还具有十分灵敏的故障检测诊断、保护耗降低。因中央空调系统传递的热

5、量是冷冻水系统从建以及数字显示功能，大大提高了电机运行的安全性和可筑物中带来的，冷却水系统散失到空气中的热量是冷冻靠性。水系统传递过来的热量再加上制冷机自身消耗的能量而产生的热量，这些热量都是通过水来传递的，而水量和1节能控制问题概述温差的变化就反应了能耗的变化，因此消耗最少的能量将建筑物内的热量散失到空气中是最为节能的运行方中央空调系统主要由制冷机，冷却水系统、冷冻水式。通过变频可以改变流量从而达到节能目的。系统和末端能量交换设备（比如风机盘管、新风机组）此外当中央空调的负荷较低的时候，可以考虑关闭组成。在夏季，末端能量交换设备吸入建筑中的热空其中一两台制冷机组、冷却水泵、冷

6、冻水泵，也能达到收稿日期：2009－01－20节能目的。因此中央空调进行节能改造控制的对象有：作者简介：叶高文（1970-），男，讲师。主要从事自动控制①控制冷冻水泵的流量；②控制冷却水泵的流量；③选教学研究；刘暾东（1970-），男，博士；副教授，硕士生择关闭一定量的冷却水泵，冷冻水泵和制冷机组。导师。主要从事节能等自动控制方向研究。159·测试与控制·性影响了面向冷冻水供回水温差PID节能控制的节能效2冷冻水供回水温差的PID节能控制模型果。面向冷冻水供回水温差PID控制的不足，影响了面如图1所示，为冷冻水供回水温差的PID节能控制向冷冻水供回水温差PID节能控制的节能效果

7、。因此，模型simulink框图。由上节可知，中央空调设备既可以考虑在加入模糊控制方法进行控制。通过调节冷冻水的流量保证冷冻水的供回水温差维持在3面向人流量和室外温度的模糊节能控制模型5℃是最佳的控制方式。从实际生产调查的空调数据观察，供回水温差并没有达到5℃，基本都在3~4℃之间，说由上述可知人流量和室外温度是影响冷量需求的主明泵的流量还是过快，热量未能充分吸收，节能空间巨大。要因素，实现冷量的供求平衡就实现了最佳的能耗效能。因此针对人流量和室外温度产生的冷量需求，利用模糊控制[3]的思想