针对商场集中空调水系统节能控制模型探讨

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1、专题研讨RefrigerationAirConditioning制冷空调&ElectricPowerMachinery与电力机械商场集中空调水系统节能控制模型探讨洪晓军（厦门海洋职业技术学院，福建厦门361012）摘要：在现有商场集中空调水系统中，普遍存在流量过大导致能量浪费的情况，本文就水流量节能控制进行探讨，分析了面向供回水温度的PID模型和面向负荷的模糊控制模型的优劣，并提出了结合两者的新模型，为集中空调节能控制提供了一种新思路。关键词：集中空调；节能；PID；模糊控制中图分类号：TU83，TP273文献标识码：A文章编号：1006-8449（2009）03-

2、0011-040引言商场集中空调系统主要由制冷机、冷却水系统、冷如果达不到这个设计要求，温差小于5℃，同样会产生水系统和末端设备组成，如图1所示。在夏季，末端设能量浪费。因此当室外温度较低，冷却水的回水温度低备吸入建筑中的热空气，通过换热盘管内的冷水把热于32℃时，就可以适当减少冷却水的流量，使冷却泵空气变冷，同时把冷水（一般热交换前的温度是7℃）的功耗降低。因集中空调系统传递的热量是冷水系统变热。由于建筑中温度的不同，水的流速不同，热交换从建筑物中带来的，冷却水系统散失到空气中的热量后的水温也会有所不同。当建筑中的温度较低时，回水是冷水系统传递过来的热量再加上制冷

3、机自身消耗能温度可能为9℃，较高时可能会达到12℃甚至更高。在量而产生的热量，这些热量都是通过水来传递的，而水同样的建筑温度下若水的流速变慢，进行热交换的时量和温差的变化就反映了能耗的变化，因此消耗最少间就变长了，相应的回水温度就会高于流速快时的温的能量将建筑物内的热量散失到空气中是最为节能的度。变热后的冷水经过冷水系统的管道，利用水泵提供运行方式。的动力流回到制冷机，制冷机内部经过两次热交换把此外当集中空调的负荷较低的时候，在不影响制冷水带来的热量传递给冷却水，冷却水将制冷机带来冷的情况下，关闭其中一二台制冷机组、冷却水泵、冷的热量利用冷却塔散发到空气中。制冷机内

4、部的热交水泵，也能达到节能目的。换过程与末端能量交换设备的热交换原理完全相同。因此集中空调水系统进行节能改造控制的对象有从上述的工作过程可以看出，集中空调系统传输以下3个：的冷量与水的流量和温差有关：流量一定时，温差越大，传输的冷量就越多，而冷水和冷却水系统消耗的能量主要表现在水泵上。对于水泵来讲，流量越小消耗的能量就越少，因此对于冷水和冷却水系统来讲，减少流量是一个重要的节能措施。按照设计要求，集中空调设备既可以通过调节冷水的流量以保证冷水的供回水温差维持在5℃，即7℃/12℃。如果达不到这个设计要求，温差小于5℃，带走相同的热量需要更多的水，加大流量就会造成能量

5、浪费。一般要求冷却水的供回水温差也是5℃，即32℃/37℃，No.3/2009总第127期第30卷11制冷空调RefrigerationAirConditioning专题研讨与电力机械&ElectricPowerMachinery（1）控制冷水泵的流量；PID三个常数的整定，在实际操作中，先大致设定（2）控制冷却水泵的流量；一个经验值，再根据实际情况进行调节。一般先调比例（3）选择关闭一定量的冷却水泵、冷水泵和制冷系数，再调积分系数，最后调微分系数。原则是避免震机组。荡，减少超调，缩短上升时间。对冷却水泵的节能控制同样也可以用PID控制1冷水供回水温差的PID节能控

6、制模型方法。冷水供回水温差PID控制的优势：冷量供给是否集中空调设备通过调节冷水的流量来保证冷水满足需求最终是体现在冷水的供回水温差，控制器可的供回水温差维持在5℃是最佳的控制方式。一般商以对供回水温差进行准确实时的采集，实现控制的准场集中空调的供回水温差并没有达到5℃，基本都在确性。2~4℃之间，说明泵的流量还是过大，热量未能充分吸冷水供回水温差PID控制的不足：集中空调系统收，有一定的节能空间。从制冷机产生冷量到传送至末端发挥作用，有较大的冷水供回水温差的PID节能控制模型如图2所延迟，通常为20~30min。另外由于大型商场的人流变示。商场的集中空调供回水温差

7、的模型可以认为是一化很大，瞬时就会引起冷负荷的较大变化。正是这种滞个一阶惯性系统，被控对象的传递函数式为：后性影响了冷水供回水温差PID节能控制的节能效-τsKG（rs）=eTs+1（1）果。式中G（rs）—传递函数；s—复变量；2人流量和室外温度的模糊节能控制模型T—惯性时间常数，s；从商场冷负荷分析可知人流量和室外温度是影响K—增益系数；冷量需求的主要因素，实现冷量的供求平衡就实现了τ—滞后时间常数，s。最佳的能耗效能。因此针对人流量和室外温度产生的人流量和室外温度的变化都会产生扰动，故系统冷量需求，利用模糊控制的思想建立如下模糊节能控引入一个随机扰动。系统