中央空调水系统节能控制研究

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1、摘要随着世界能源的日益短缺，节能问题已成为一个越来越迫切的问题。据相关统计，中央空调能耗约占建筑总能耗的50%，水系统的能耗占中央空调能耗的60%左右。中央空调的设计容量是系统的最大冷负荷，中央空调系统大部分时间是在部分负荷下运行，国内绝大多数的中央空调水系统采用定流量工作方式，在系统对冷量的需求发生变化时，水泵始终按照设计工况全速运行，水流量不能跟随实际负荷需求变化，导致水泵输送能耗浪费巨大。变流量是根据空调的实际负荷变化要求对水系统进行流量调节的方式，能够实现水流量跟踪实际负荷。本文通过对中央空调系统、水系统的工作原理的分析研究，对水泵进行变频调速以实现变水流量来满足部

2、分负荷下空调区域对冷量的需求，在满足系统要求下最大限度的降低能耗，针对中央空调系统的三个子系统分别设计了变频控制方案。中央空调冷水系统是典型的非线性、时变、多变量的复杂系统，难以建立其精确数学模型，常规控制手段因对精确数学模型的强烈依赖性，难以在中央空调水系统中取得满意的控制效果，模糊控制不需要被控对象精确的数学模型，对各种干扰、噪声都有较强的抑制能力。本文中提出了基于模糊推理方法对PID控制器参数进行整定，设计出相应的自适应模糊PID控制器。仿真研究表明，自适应模糊自整定PID控制器既具有常规PID高精度的优点，又具有模糊控制快速、适应性强的特点，使被控对象具有良好的动、

3、稳态特性。最后，针对合肥某公司生产车间的中央空调系统进行水系统改造，搭建了系统的硬件平台，利用Modbus协议实现了研华PAC与变频器之间的可靠通讯，降低了现场的干扰。在满足生产条件的基础上，取得了良好的节能效果。关键词：中央空调冷水系统变流量自适应模糊PID控制ModbusABSTRACTWiththeworldenergyshortagegrowth,energyissueshavebecomeanincreasinglypressingissue.Accordingtorelatedstatistics,centralair-conditioningenergycon

4、sumptionaccountsforabout50%ofthetotalbuildingenergyconsumption,theenergyconsumptionofwatersystemaccountsforaround60%ofthecentralair-conditioningenergyconsumption.Thedesigncapacityofthecentralairconditioningsystemisthemaximumcoolingload,butmostofthetimethesystemisrunningatpartload.Themajori

5、tytimeofcentralairconditioningwatersystemsareworkingatconstantflowmode,whentheloadchanges,thepumpisalwaysrunningatfullspeedunderdesignconditions,thewaterflowcannotfollowtheactualloaddemand,resultinginhugeenergywasted.Variableflowisbasedontheactualchangerequirementsforwaterflowinair-conditi

6、oningloadwhichmeansthesystemcantracktheactualload.Inthisarticle,throughtheanalysisofworkingprincipleofcentralairconditioningsystem,watersystem,weproposedthatfrequencycontrolforpumpscanmeetthedemandforcoolingcapacity.Thesystemwillprovidecorrespondingcoolingcapacity,tomeetthesystemrequiremen

7、tstoreduceenergyconsumptionatthemaximum.Designtheschemeforthreesubsystemofthecentralairconditioningsystem.Coolingwatersystemofcentralairconditioningisatypicalnon-linear,time-varying,multi-variablecomplexsystem,whichisdifficulttoestablishtheaccuratemathematical