關(guān)于暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計的思考

沈陽華維工程有限公司 甄云亮 沈陽靈鏡醫(yī)療凈化工程有限公司 彭昊

關(guān)于暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計的思考

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由于能源十分緊張,同時暖通空調(diào)的能耗在國民經(jīng)濟(jì)總能耗中所占比重越來越大,生活水平的提高,空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普及,所以開發(fā)中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制技術(shù),使中央空調(diào)系統(tǒng)在不同負(fù)荷下、不同工況條件下,都能以最佳效率運(yùn)行,并且達(dá)到最好的控制效果,是非常迫切的并且具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

暖通空調(diào)系統(tǒng)控制設(shè)計

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)

(1)整體工藝。暖通空調(diào)工作原理就是制冷劑在制冷機(jī)組的蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱量的交換而汽化,從而使冷凍水的溫度降低,然后,被汽化的制冷劑在壓縮機(jī)作用下,變成高溫高壓氣體,流經(jīng)制冷機(jī)組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻,又從氣體變成了低溫低壓的液體,同時被降溫的冷凍水經(jīng)冷凍水水泵送到空氣處理單元的熱交換器中,與混風(fēng)進(jìn)行冷熱交換形成冷風(fēng)源,通過送風(fēng)管道送入被調(diào)房間。如此循環(huán),在夏季,房間的熱量就被冷卻水所帶走,在流經(jīng)冷卻塔時釋放到空氣中。

(2)供水系統(tǒng)。常用的冷凍水(水為載冷劑)系統(tǒng)的冷凍水管道均為循環(huán)式系統(tǒng)。變流量系統(tǒng)根據(jù)其組成裝置不同,又可分為“相對的變流量系統(tǒng)”,即冷量制備環(huán)路是定流量,而冷量輸送環(huán)路是變流量的;和“真正的變流量系統(tǒng)”,即冷水機(jī)組蒸發(fā)器變流量系統(tǒng),流過蒸發(fā)器的水量由負(fù)荷端的需求來確定,后者能夠充分發(fā)揮變流量系統(tǒng)的節(jié)能潛力。

(3)空氣處理單元。在暖通空調(diào)空氣處理單元中,首先是新風(fēng)與部分回風(fēng)混合,形成混風(fēng),混風(fēng)經(jīng)過熱交換器與冷凍水進(jìn)行熱交換形成送風(fēng),在冬天,混風(fēng)吸收能量溫度提高,在夏天,混風(fēng)溫度降低,送風(fēng)在風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)過送風(fēng)管道進(jìn)入房間,與房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱量的傳遞,最終調(diào)節(jié)房間的溫度到達(dá)所需要的設(shè)定點(diǎn)。房間內(nèi)的氣體在排風(fēng)機(jī)的作用下被排出,形成回風(fēng)。部分的回風(fēng)排出室外,部分回風(fēng)與新風(fēng)混合重復(fù)上述過程。混風(fēng)和冷凍水的熱交換是在空氣處理單元的熱交換器中進(jìn)行的,熱交換器是暖通空調(diào)系統(tǒng)空氣處理單元中的重要部分,熱交換器的工況處于部分負(fù)荷下時,并非與設(shè)計工況相同,而實際使用過程中,熱交換器絕大多數(shù)時間是在非設(shè)計工況,因此,應(yīng)了解熱交換器的特點(diǎn)。

二、暖通空調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計方案

1.空調(diào)系統(tǒng)方式

(1)按空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況分類:①集中系統(tǒng)。集中系統(tǒng)的所有空氣處理設(shè)備(包括風(fēng)機(jī)、冷卻器、加濕器、過濾器等)都設(shè)在一個集中的空調(diào)機(jī)房內(nèi)。②半集中系統(tǒng)。除了集中空調(diào)機(jī)房外,半集中系統(tǒng)還設(shè)有分散在被調(diào)房間的二次設(shè)備(又稱末端裝置),其中多半設(shè)有冷熱交換裝置(亦稱二次盤管),它的功能主要是在空氣進(jìn)入被調(diào)房間之前,對來自集中處理設(shè)備的空氣作進(jìn)一步補(bǔ)充處理,例如,誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)就屬于半集中系統(tǒng)。③全分散系統(tǒng)(局部機(jī)組)。這種機(jī)組把冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備(風(fēng)機(jī))集中設(shè)置在一個箱體內(nèi),形成一個緊湊的空調(diào)系統(tǒng)。可以按照需要,靈活而分散地設(shè)置在空調(diào)房間內(nèi),因此局部機(jī)組不需集中的機(jī)房。

(2)根據(jù)集中式空調(diào)處理的空氣來源分類:①封閉式系統(tǒng)。它所處理的空氣全部來自空調(diào)房間本身,沒有室外空氣補(bǔ)充,全部為再循環(huán)空氣。因此房間和空氣處理設(shè)備之間形成了一個封閉環(huán)路。封閉式系統(tǒng)用于密閉空間且無法(或不需)采用室外空氣的場合。這種系統(tǒng)冷、熱消耗量最省,但衛(wèi)生效果差。“非典”爆發(fā)后,我們更要注意避免建筑物內(nèi)部空氣封閉循環(huán)潛在的威脅。當(dāng)室內(nèi)有人長期停留時,必須考慮空氣的再生。這種系統(tǒng)應(yīng)用于戰(zhàn)時的地下蔽護(hù)所等戰(zhàn)備工程以及很少有人進(jìn)出的倉庫。②直流式系統(tǒng)。它所處理的空氣全部來自室外,室外空氣經(jīng)處理后送入室內(nèi),然后全部排出室外,因此與封閉系統(tǒng)相比,具有完全不同的特點(diǎn)。這種系統(tǒng)適用于不允許采用回風(fēng)的場合,如放射性實驗室以及散發(fā)大量有害物的車間等。為了回收排出空氣的熱量或冷量用來加熱或冷卻新風(fēng),可以在這種系統(tǒng)中設(shè)置熱回收設(shè)備。③混合式系統(tǒng)。從上述兩種系統(tǒng)可見,封閉式系統(tǒng)不能滿足衛(wèi)生要求,直流式系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)上不合理,所以兩者都只在特定情況下使用,對于絕大多數(shù)場合,往往需要綜合這兩者的利弊,采用混合一部分回風(fēng)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)既能滿足衛(wèi)生要求,又經(jīng)濟(jì)合理,故應(yīng)用最廣。

2.冷(熱)源設(shè)備

冷(熱)源設(shè)備是暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分,是主要的能耗設(shè)備,也是污染環(huán)境的主要噪聲源。冷(熱)源設(shè)計得好與否,直接影響到空調(diào)系統(tǒng)的使用效果、工程投資、環(huán)境保護(hù)和運(yùn)行管理。

三、暖通空調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化策略

對房間溫度進(jìn)行了合理的設(shè)定,然后建立合理的暖通空調(diào)控制器,使暖通空調(diào)控制系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確的調(diào)解房間溫度到達(dá)設(shè)定的房間最佳溫度值,并有效的抑制房間內(nèi)部和外部的干擾對房間內(nèi)溫度的影響,同時節(jié)省暖通空調(diào)系統(tǒng)能量的消耗。由于暖通空調(diào)具有時滯和大慣性,當(dāng)前的控制信號要等到很長時間才能在系統(tǒng)的輸出中反映,而廣義預(yù)測控制可以利用現(xiàn)在時刻的控制變量使未來時刻系統(tǒng)的輸出快速準(zhǔn)確的跟蹤期望的輸出。同時暖通空調(diào)的工況環(huán)境不斷變化且有干擾作用,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)學(xué)習(xí)能力使暖通空調(diào)控制系統(tǒng)有效的抑制工況變化和干擾帶來的對控制效果不利的影響。暖通空調(diào)系統(tǒng)具有非線性,時變性、大滯后和大慣性等特點(diǎn),還受到許多的干擾。要實現(xiàn)暖通空調(diào)的廣義預(yù)測控制,要有準(zhǔn)確的暖通空調(diào)輸出預(yù)測,在提供暖通空調(diào)預(yù)測輸出的基礎(chǔ)上,建立準(zhǔn)確快速的在線優(yōu)化策略和有效的反饋校正。

[1]暖通空調(diào)技術(shù)在室內(nèi)空氣環(huán)境品質(zhì)控制中的應(yīng)用宋清弟福建建筑2008/01

[2]暖通空調(diào)的模糊控制研究田亞雷工程與建設(shè)2007/05

[3]暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)建模與控制現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢李樹江沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報2007/03

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