地板辐射供冷系统的控制方法的探讨.pdf

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1、2矗髫；三《萝龇A懈磊立焉苞纪砌如昙氅李蠹三撮地板辐射供冷系统的控制方法的探讨韩钊1，呼志强2，陈磊3(1．天津市房屋鉴定勘测设计院，天津300072；2．天津市建筑设计院，天津300074；3．中国建筑上海设计研究院有限公司，上海200063)摘要：地板辐射供冷系统属于辐射空调的一种形式，该系统因其节能、舒适的特点，成为了近些年暖通空调领域研究的热点。由于该系统传热过程复杂，数学模型难以建立，影响室温波动的因素多，大滞后、慢时变，非线性，使得应用于地板辐射供冷的控制系统与传统空调存在很大差异。本文通过分析地板辐射供冷的特点，回顾以前提出的各种控制策略，

2、分别探讨了传统PID控制、神经网络控制及模糊控制在地板辐射供冷系统中的应用。关键词：地板辐射供冷；PID控制；神经网络控制；模糊控制中图分类号：TU831．7文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)02—0248—021地板辐射供冷系统与传统全空气系统的异同传统的空调系统通过向房间送风，以对流换热的形式来消除室内的热、湿和污染物。由于空调房间的风量较大，使得房间内垂直温度梯度过高，有较大的“吹风感”问题，再加上回风的利用使室内空气粉尘浓度得不到降低，引起空气品质下降，最终引起“空调病”，不能满足人们对室内环境舒适性的要求。并且这种空调系统的

3、风机及制冷设备还消耗了大量的能源，以设备完善的办公楼为例，其中空调能耗约占其总能耗的47％左右。1J。并且空调送风系统，特别是采用全新风的空调系统风管截面积大、占用建筑空间大，难于布置。地板辐射供冷属于辐射空调的一种形式，起源于欧洲，目前在北欧的一些国家如瑞典、德国等已有许多应用，它可以创造舒适的室内环境。其节能与热舒适性得到了一致的好评，正越来越得到广泛地应用。被许多空调专家称为“未来的空调系统”呤J。地板辐射供冷系统中，冷水盘管敷设于地面面层内，通过冷却地面，使地面成为辐射面，以辐射换热的形式降低人体、家具及围护结构表面的温度，以对流换热的形式降低室

4、内空气的温度，其中，辐射换热承担大部分余热。并且为防止辐射面结露，辐射面表面温度应高于露点温度。传统中央空调控制系统中，主要通过控制送风温度或送风量等参数实现对室内温度的控制。这种控制系统中，控制参数少，传热过程相对简单，易于建立数学模型，当改变送风温度或送风量时房间温度会在相对较短时间内发生变化，响应时间快。辐射空调的传热过程可分为冷媒与管壁的传热，管壁向辐射面的传热和辐射面表面向室内的传热三个过程，这三个传热过程是同时进行的。如图1所示。由于传热过程复杂，地面惯性大，当改变水温或水量后，要经历很长时间才能反映在房间温度的变化上。显然这是大滞后、慢时作

5、者简介：韩钊(1985一)，男，助理工程师，硕士，天津市房屋鉴定勘测设计院，主要从事民用建筑暖通空调及给排水设计研究。变系统。图1冷媒与室内换热过程图对流由以上对比可见，辐射空调与传统空调系统从制冷原理到传热过程都有很大差异，因此，针对地板辐射供冷系统的控制方法也应有很大差异。2控制策略的研究回顾自上世纪50年代，欧美国家已经开始了辐射供暖／供冷控制策略的相关研究：1949年，Adlam提出辐射供暖的控制方式可分为供水温度控制和流量控制方式。1989年，Bourne的研究认为辐射空调根据室外温度的变化补偿供水温度的方式是最理想的室内温度控制方式。1991

6、年，MaeCluer研究表明：将控制方式分为室内温度控制法、室外温度补偿法及室外温度补偿控制+流量控制，并新推出流量比例调节控制方式。1991年，S．B．Leigh建立了两个埋管地板辐射供暖的实验小室，分别采用流量控制和供回水温度与室外温度曲线偏移联合控制，结果表明两种控制方式对于埋管地板辐射室温控制效果相当，但前者反应较快。1994年D．RGibbs利用集总热容法建立埋管地板辐射模型，利用该模型分别研究了基于室温的间歇开启分区控制，基于室外温度和室内温度反馈的单区控制，基于室外温度和室内温度的分区控制三种控制效果。天津大学于燕玲，宗杰等人对地板辐射供暖

7、房间的温度调节方法中指出采用室内温度、地板表面温度，及两者综合为控制参数，通过实验与分析得出单纯采用室内温度或地板表面温度作为控制参数，都存在着不足之处，双参数控制较为稳妥。天津大学凌继红提出分阶段量调节和分阶段质调节相结合的方式，并拟合了供水温度与室外温度之间的关系，指出地板辐射供暖系统的调节应充分考虑热惰性。哈尔滨工程大学孙刚，刘涛在关于地板辐射采暖控制方式中指出回水与供水用三通阀连接，根据室内的温度的变化来调节混合比，并指出调节过程中根据外网水压图来进行。T．Y．Chen将广义预测控制的改进算法应用于地板辐射供暖，并对GPC、on一罐和PI控制方式

8、进行了实验比较，发现在响应速度、室内温度最小偏差和开关循环频率等方面都优于传统控