[精品]中央空调系统的节能设计探究.doc

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1、中央空调系统的节能设计探究中央空调系统的节能设计探究摘耍：本文针对中央空调系统的特点，探讨了节能技术的缺陷与不足，提出了一种基于模糊控制技术的智能控制方法。关键词：中央空调系统节能设计智能控制模糊控制中图分类号：TE08文献标识码：A1概述由于对环境舒适性的追求，中央空调系统已经成为智能建筑的必备子系统，但其能源消耗巨大，约占整个智能建筑能耗总量的40%—60%。因此中央空调系统的节能研究一直是设计人员和使用单位关注的焦点和致力改进的方向。但中央空调系统的能耗受季节、使用时间、环境条件、人流量以及设定的控制工况和控

2、制精度等多种因素的影响，过程耍素之间存在着严重的非线性、大滞后及强藕合关系。整个中央空调系统是一个随机的时变性的、非线性、多变量的复杂系统，难以用精确的数学模型或控制方法进行描述。因此本文拟从中央空调系统节能设计的角度，谈谈中央空调系统的节能设计技术及其应用。2节能设计技术2.1变流量调节随着大功率电子产品的出现，促进了变频器的小型化和实用化。为了降低中央空调的能源浪费，人们开始采用通用的直接数字控制器（DDC）或可编程序控制器（PLC）o通过对空调水系统压力或温度的采集进行PI（比例、积分）运算或PI口（比例、积

3、分、微分）运算后，再通过变频器去控制空调系统的水泵流量，以达到节能的戸的。这种控制方法的控制对象主耍是输送冷负荷的水泵系统。PTD（或PD控制历史悠久原理简单,使用方便投资成本低•具有一定的节能效果。但这种"PTD调节+通用变频器的简易控制方法具有较大的局限性。主耍在于：其一，PT或PTD调节器最重耍的工程参数Kp（比例系数）、T1（积分时间常数）和Td（微分时I'uJ常数）一旦整定之后，如果不作人为调节它是固定不变的，不可能跟随受控参量的变化而自动调整。实际上，它是一个时变性的动态系统，运行情况受季节、气候、温度

4、、人流量等多因素的影响，是随时变化的，因此静态参数的PI,控制方法不可能达到最佳的控制效果。其二，PTD调节多用于单参量（如温度或压力）的简单控制，当用于控制中央空调这样多参量、非线性、时变的复杂系统时，很容易引起中央空调系统振荡，使温度在大范围内起伏，长时间都达不到稳定状态，既影响了系统的稳定性，又降低了空调效果的舒适性。2.2变风量调节变风量调节与变流量调节的原理类似，只是控制调节的对象要从冷负荷传递者一水泵改为冷负荷实际使用者一末端的组合空调。强调末端的舒适性调节，以末端的温度/湿度控制为主，能获得较高的控制

5、精度和舒适度，有一定的节能效果。但变风量调节的前提是系统必须提供合适的冷负荷，否则冷负荷提供不够，风量调到最大也无法满足环境温度的控制要求,使变频器节能的效果无法发挥出来。而冷负荷提供过多，乂会造成风量调到最小，仍负荷过剩•控制温度偏低。其结果是既过度消耗了能源•乂让多余的冷负荷在系统中来回传递增加动力能耗。2.3大温差调节从冷负荷传递效率来看，当冷冻水供回水温差加大吋，同样冷负荷可以用较小的冷冻水量来传递这样可以大大减小冷冻水泵的选型和冷冻水的输送管道。这种大温差调节系统既可以减少冷冻水的传递总量，降低动力消耗，

6、乂可以提高空调主机的运行效率。因此大温差调节技术在近年来获得了一定的发展，并得到了一定的应用。但大温差调节技术对末端组合空调的热交换能力要求较高，对热交换用的换热器必须选用比常规换热器更细的铜管和更大的热交换面积，这将导致投入成本升高。因此，该技术的推广应用还有一定难度。2.4主机群控根据流量与温差来计算当前负荷，并以当前负荷大小、设计负荷、各主机的累计运行吋间、是否具备投入条件等判断确定当前应该投入的机组台数和哪儿台机组应该投入运行等。主机群控在…定程度上优化了主机的运行，减少了主机的累计运行时间，可以较好的节能

7、，但由于负荷调节采用机组投/切的方法控制比较粗糙只能简单地进行区段负荷的匹配，所以节能潜力有限。2.5冷负荷闭环控制冷负荷闭环控制实质是流量和温度的联合控制方案，是以未端冷负荷作为调节控制参数来调节冷冻水的流量和冷冻水的输出温度。这种调节方法的主要措施是优化中央空调主机的运行能耗实现节能效果比较显著，但简单的负荷闭环调节无法解决屮央空调系统的滞后因素和大惯性影响，往往会造成冷负荷供给与实际负荷需求不匹配，既影响舒适性调节乂不利于综合节能。3模糊控制的实施原理由于中央空调系统是一个多变量非线性、时变的复杂系统，不能用

8、简单的数学模型来描述，史无法实现精确的建模。为此本文提出一种基于模糊控制的智能控制方法，其基本原理参见图1。模糊控制的实施要点如下：（1）根据季节、节假日、吋间、室外环境温度、人流信息等事先构建一个标准的运行工况库。工况库屮毎，种T况的设定应有代表性如周周五上班T况、周六/周H休息工况，早晨气温低、中午气温高的工况、人流高峰期T况等应能体现对负荷需求的大致对