关于暖通空调控制系统设计的思考

沈阳华维工程有限公司 甄云亮 沈阳灵镜医疗净化工程有限公司 彭昊

关于暖通空调控制系统设计的思考

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由于能源十分紧张,同时暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大,生活水平的提高,空调系统的应用越来越普及,所以开发中央空调系统的优化控制技术,使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下,都能以最佳效率运行,并且达到最好的控制效果,是非常迫切的并且具有非常广阔的应用前景。

暖通空调系统控制设计

一、暖通空调系统

(1)整体工艺。暖通空调工作原理就是制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化,从而使冷冻水的温度降低,然后,被汽化的制冷剂在压缩机作用下,变成高温高压气体,流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却,又从气体变成了低温低压的液体,同时被降温的冷冻水经冷冻水水泵送到空气处理单元的热交换器中,与混风进行冷热交换形成冷风源,通过送风管道送入被调房间。如此循环,在夏季,房间的热量就被冷却水所带走,在流经冷却塔时释放到空气中。

(2)供水系统。常用的冷冻水(水为载冷剂)系统的冷冻水管道均为循环式系统。变流量系统根据其组成装置不同,又可分为“相对的变流量系统”,即冷量制备环路是定流量,而冷量输送环路是变流量的;和“真正的变流量系统”,即冷水机组蒸发器变流量系统,流过蒸发器的水量由负荷端的需求来确定,后者能够充分发挥变流量系统的节能潜力。

(3)空气处理单元。在暖通空调空气处理单元中,首先是新风与部分回风混合,形成混风,混风经过热交换器与冷冻水进行热交换形成送风,在冬天,混风吸收能量温度提高,在夏天,混风温度降低,送风在风机的作用下经过送风管道进入房间,与房间内的空气进行热量的传递,最终调节房间的温度到达所需要的设定点。房间内的气体在排风机的作用下被排出,形成回风。部分的回风排出室外,部分回风与新风混合重复上述过程。混风和冷冻水的热交换是在空气处理单元的热交换器中进行的,热交换器是暖通空调系统空气处理单元中的重要部分,热交换器的工况处于部分负荷下时,并非与设计工况相同,而实际使用过程中,热交换器绝大多数时间是在非设计工况,因此,应了解热交换器的特点。

二、暖通空调优化控制系统设计方案

1.空调系统方式

(1)按空气处理设备的设置情况分类:①集中系统。集中系统的所有空气处理设备(包括风机、冷却器、加湿器、过滤器等)都设在一个集中的空调机房内。②半集中系统。除了集中空调机房外,半集中系统还设有分散在被调房间的二次设备(又称末端装置),其中多半设有冷热交换装置(亦称二次盘管),它的功能主要是在空气进入被调房间之前,对来自集中处理设备的空气作进一步补充处理,例如,诱导空调系统就属于半集中系统。③全分散系统(局部机组)。这种机组把冷、热源和空气处理、输送设备(风机)集中设置在一个箱体内,形成一个紧凑的空调系统。可以按照需要,灵活而分散地设置在空调房间内,因此局部机组不需集中的机房。

(2)根据集中式空调处理的空气来源分类:①封闭式系统。它所处理的空气全部来自空调房间本身,没有室外空气补充,全部为再循环空气。因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。封闭式系统用于密闭空间且无法(或不需)采用室外空气的场合。这种系统冷、热消耗量最省,但卫生效果差。“非典”爆发后,我们更要注意避免建筑物内部空气封闭循环潜在的威胁。当室内有人长期停留时,必须考虑空气的再生。这种系统应用于战时的地下蔽护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。②直流式系统。它所处理的空气全部来自室外,室外空气经处理后送入室内,然后全部排出室外,因此与封闭系统相比,具有完全不同的特点。这种系统适用于不允许采用回风的场合,如放射性实验室以及散发大量有害物的车间等。为了回收排出空气的热量或冷量用来加热或冷却新风,可以在这种系统中设置热回收设备。③混合式系统。从上述两种系统可见,封闭式系统不能满足卫生要求,直流式系统经济上不合理,所以两者都只在特定情况下使用,对于绝大多数场合,往往需要综合这两者的利弊,采用混合一部分回风的系统。这种系统既能满足卫生要求,又经济合理,故应用最广。

2.冷(热)源设备

冷(热)源设备是暖通空调系统的重要组成部分,是主要的能耗设备,也是污染环境的主要噪声源。冷(热)源设计得好与否,直接影响到空调系统的使用效果、工程投资、环境保护和运行管理。

三、暖通空调优化控制系统设计优化策略

对房间温度进行了合理的设定,然后建立合理的暖通空调控制器,使暖通空调控制系统能快速准确的调解房间温度到达设定的房间最佳温度值,并有效的抑制房间内部和外部的干扰对房间内温度的影响,同时节省暖通空调系统能量的消耗。由于暖通空调具有时滞和大惯性,当前的控制信号要等到很长时间才能在系统的输出中反映,而广义预测控制可以利用现在时刻的控制变量使未来时刻系统的输出快速准确的跟踪期望的输出。同时暖通空调的工况环境不断变化且有干扰作用,用神经网络的强学习能力使暖通空调控制系统有效的抑制工况变化和干扰带来的对控制效果不利的影响。暖通空调系统具有非线性,时变性、大滞后和大惯性等特点,还受到许多的干扰。要实现暖通空调的广义预测控制,要有准确的暖通空调输出预测,在提供暖通空调预测输出的基础上,建立准确快速的在线优化策略和有效的反馈校正。

[1]暖通空调技术在室内空气环境品质控制中的应用宋清弟福建建筑2008/01

[2]暖通空调的模糊控制研究田亚雷工程与建设2007/05

[3]暖通空调制冷系统建模与控制现状及发展趋势李树江沈阳工业大学学报2007/03

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