变风量空调系统送风温度优化及容错控制_杜志敏

过渡季节VAV空调系统送风温度的优化控制策略
晋欣桥;柴小峰;杜志敏
【期刊名称】《天津大学学报》
【年(卷),期】2009(042)007
【摘要】于改善空气品质.
【总页数】5页(P586-590)
【作者】晋欣桥;柴小峰;杜志敏
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200240【正文语种】中文
【中图分类】TU8
【相关文献】
1.VAV空调系统控制策略的研究 [J], 童锡东;程大章
2.VAV空调系统的几个控制策略 [J], 荣剑文
3.舒适性空调系统AHU送风温度优化仿真研究 [J], 蔡盼盼;李利文;曾亮华
4.多区域变风量空调系统送风温度的优化节能控制 [J], 晋欣桥;夏凊;周兴禧;王盛卫
5.变风量空调系统送风温度优化及容错控制 [J], 杜志敏;晋欣桥;郭轶波;柴小峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

空调变风量控制系统中模糊控制技术研究【摘要】本文探讨了空调变风量控制系统中模糊控制技术的研究。

在我们分析了研究背景、研究意义和现有问题。

正文内容包括模糊控制技术的介绍，空调系统结构分析，模糊控制在空调系统中的应用，实验设计与结果分析，以及性能优劣比较。

通过实验结果分析，我们得出了模糊控制技术在空调系统中的效果及其优势，指出了未来研究方向。

最后在结论部分进行总结。

本研究旨在提高空调系统的控制效率和舒适性，为空调系统优化设计提供理论支持。

【关键词】空调系统、变风量控制、模糊控制技术、研究背景、研究意义、现有问题、空调系统结构、实验设计、结果分析、性能比较、效果、未来研究方向、总结。

1. 引言1.1 研究背景空调变风量控制系统中模糊控制技术研究引言：研究背景随着社会经济的发展和科技水平的提升，空调系统在各种场合中被广泛应用，为人们提供了舒适的室内环境。

传统的空调系统在控制风量时存在一些问题，例如在不同环境下无法精确调节风量，导致能耗增加和环境温度波动较大。

研究如何改进空调系统的风量控制技术已经成为当前空调领域的一个热门问题。

基于以上背景，本文将研究空调变风量控制系统中模糊控制技术的应用，探讨其在提高空调系统性能和节能方面的潜力。

通过实验设计和结果分析，以期为空调系统的风量控制问题提供新的解决思路，为相关领域的研究和应用提供借鉴和启示。

1.2 研究意义研究指出，模糊控制技术可以更好地适应多变的室内环境条件，提高空调系统的控制精度和灵活性。

通过模糊控制技术，可以有效地实现对空调系统的自适应调节，提升系统的稳定性和性能表现。

模糊控制技术还可以帮助空调系统更好地适应不同用户需求，提供个性化的舒适体验。

研究空调变风量控制系统中模糊控制技术的意义在于提升空调系统的控制效果和性能，进一步提高舒适度和节能效果，为空调系统的智能化发展提供了一种重要的技术支持。

通过深入研究模糊控制技术在空调系统中的应用，可以为未来空调系统的设计和改进提供更多的参考和借鉴，推动空调技术的不断进步和创新。

第36卷第6期2016年12月葛宣鸣等：基于多传感器信息融合的空调系统变风量优化控制研究Vol.36, No.6 Dec. 201636(1): 14-19.[7]王喜春.夏热冬冷地区居住建筑围护结构节能技术气候适应性研究J]•制冷技术,2016, 36(2): 26-29.[8]赵爱国，祝用华，晋欣桥•多联机与新风机复合空调系统优化控制研究J]•制冷技术,2015, 35(1): 6-10.[9] LI K, SU H, CHU J. A CFD-based test method for controlof indoor environment in air-conditioned rooms[C]//Control Conference (CCC), 31s t Chinese IEEE, Hefei,2012: 6933-6937.[10] NARDECCHIA F, GUGLIERMETTI F, BISEGNA F.How temperature affects the airflow around asingle-block isolated building[J]. Energy and Buildings,2016, 118: 142-151.[11] GILANI S, MONTAZERI H, BLOCKEN B. CFDsimulation of stratified indoor environment in displacementventilation: Validation and sensitivity analysis[J]. Buildingand Environment, 2016, 95: 299-313.[12] DU Z, XU P, JIN X, et al. Temperature sensor placementoptimization for VAV control using CFD-BESco-simulation strategy[J]. Building and Environment,2015, 85: 104-113.[13]刘巧玲，杜志敏，晋欣桥.VAV空调系统室内温度传感器位置的影响研究[J]•建筑热能通风空调，2013,32(1): 11-14.[14]晋欣桥•变风量空调系统的仿真及其实时优化控制研究[D]•上海：上海交通大学,1999.[15]晋欣桥，柴小峰，杜志敏•过渡季节VAV空调系统送风温度的优化控制策略[J].天津大学学报,2009, 42(7): 587-590. [16]任晓利，陈小砖，袁东升•办公室空调房间不同送风速度的数值模拟[J]•制冷与空调,2008,22(1):80-83.[17] POURSHAGHAGHY A, OMIDVARI M. Examination ofthermal comfort in a hospital using PMV-PPD model[J].Applied Ergonomics, 2012, 43(6): 1089-1095.[18] 赵军，狄育慧，李健，等•建筑节能热舒适的发展现状[J]•洁净与空调技术,2009(3): 51-55.[19] FANGER P O. Thermal Comfort-Analysis andApplications in Environment Engineering[M]. New York:McGraw-Hill, 1972.上海制冷空调与节能减排应用论坛召开11月30日，由上海冷冻空调行业协会主办、上海市制冷学会等协办的第三届2016上海制冷 空调与节能减排应用论坛如期举行。

智能建筑中暖通空调的优化方法杜立志摘要：在全国节能环保意识越来越强的今天，做好智能建筑暖通空调的优化设计意义重大。

因此作为相关的设计人员，需要不断学习和总结暖通空调优化设计的要点，确保在今后的工作过程中能够将智能建筑暖通空调的优化工作做得更好。

这样不仅能够更好地满足人们的生产和生活需求，同时还能提高能源的利用率，最终实现我国可持续社会的建设与发展。

关键词：智能建筑；暖通空调；优化方法一、智能建筑概述随着科学技术的不断发展，使得智能建筑的应用极大的方便了人们的生活。

所谓智能建筑，是以建筑为平台，利用计算机技术、通信技术、软件技术、自动控制技术等开发建筑信息管理系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等、集优化控制、故障诊断、远程控制为一体，为人们提供安全、舒适、环保、健康、节能的室内环境。

在整个智能建筑中，所包含的运行系统和管理系统是非常众多的，不仅包括日常的照明、电梯、给排水系统，同时还包含暖通空调系统、火灾报警与消防系统以及监控系统等。

由这些系统组成的智能建筑，不仅能够很大程度的减少建筑的能源消耗，同时还能对用户的室内和室外环境进行全天候的监控，从而为人们提供更加安全、可靠的建筑环境。

随着人们生活水平的不断提高和对室内外环境的越来越重视，暖通空调系统在智能建筑中的作用也越来越重要，优化智能建筑中的暖通空调系统意义重大。

二、智能建筑暖通空调优化思路1、暖通空调与自控双方面的配合暖通空调与自控双方面的配合可以从暖通空调系统的需要出发通过自控的优化，从而在系统的各种可能结构和参数中找到最佳匹配，使整体效能最佳，从而提高系统的效率，降低投资和运行费用；可以对系统及其过程进行定量化的状态模拟，减少控制环节，提高可靠性与稳定性，发生故障概率降到最低可能限度，系统响应输出最优化。

2、科学合理选用DDC和PID参数目前，BA系统的生产厂家可以提供大中小不同处理能力的DDC。

就建筑的使用功能而言，空气处理机、新风机、通风机常常用中小型的控制器即可满足需求，对于大型的热力站、冷冻机房应优先采用大型控制器来提高控制器间的通讯和降低使用的故障率。

变风量空调系统的优化控制算法邓小飞;黄光亚;宋志国;张银行【摘要】变风量空调系统因为控制过程复杂,所以目前难以推广,市场上广泛使用的是定风量空调系统.针对这种情况,从理论上提出了变风量空气处理机组送风温度的优化控制算法,并用Matlab仿真软件对其进行了仿真分析,仿真结果表明,该算法以更低的能耗达到更佳的运行效果.【期刊名称】《吉首大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】4页(P61-63,96)【关键词】变风量空调系统;变风量空气处理机组;送风温度;优化控制【作者】邓小飞;黄光亚;宋志国;张银行【作者单位】吉首大学信息科学与工程学院,湖南吉首416000;吉首大学信息科学与工程学院,湖南吉首416000;吉首大学物理与机电工程学院,湖南吉首416000;吉首大学物理与机电工程学院,湖南吉首416000【正文语种】中文【中图分类】TU831.3能源危机日益成为当今世界共同关注的问题，人们正致力于寻找新的能源和提高能源利用效率［1］.据统计，变风量空调系统(Variable Air Volume Air Conditioning System，简称VAV)比常规的定风量系统可节能30%～50%，在节能、热舒适性和灵活性等方面远远优于其他空调系统.［2］然而变风量空调系统的控制比较复杂，对系统的自动控制程度有较高的要求，研究变风量空调系统的优化控制具有重要的现实意义，从而引起了国内外学者的广泛关注［3-7］.Fredrik等［3］分析了送风温度的优化控制对系统各方面的影响，并建立了以能耗为目标的目标函数，比较了优化送风温度和持续送风温度2种情况的能耗情况，调节变送风温度能够减少暖通空调系统的能耗.程加堂等［4］针对变风量空调系统存在耦合并难以稳定运行的情况，把空调系统分解为机组部分和末端部分来考虑.对机组部分采用最小二乘法建模，提出了基于单神经元自适应PID控制方案.徐新华等［5］提出了变风量系统的送风静压和送风温度优化控制方法以及多区域新风量优化控制方法，这些控制方案及控制程序在变风量空调系统的动态仿真平台上进行测试以评估它们的动态控制性能、节能及空气品质特性.刘平等［6］介绍了冷却塔的已有模型及其参数辨识，提出了一种能降低冷却塔风机和水泵的能耗较低优化控制方法.宋虹等［7］采用闭环间接辨识法研究了变风量空调末端部分控制系统的节能优化问题.笔者利用优化控制理论，根据压力无关型末端的负荷率和最小风量的要求，提出了一种新的送风温度优化控制策略，仿真结果表明新的控制策略能够在很大程度上节约了风机能耗.变风量空气处理机组(Air Handling Unit，简称AHU)是变风量空调系统的重要设备，其主要功能是为空调系统提供足量的新风、维持送风温度和送风管道静压在其设定值等.空气处理机组对空调系统能耗和室内热湿环境有较大的影响，系统总风量通过对管道静压的控制来实现，即在负荷变化的情况下，维持管道某处的静压在某一设定值附近(当然这一设定值可以根据具体需要而改变)即变静压控制，其原则是尽量使风阀开度开大，使系统阻力减小，在满足风量要求的前提下使得静压设定值最小，这样就要降低风机转速，实现节能的目的.另一方面，当负荷减少时，系统所需的风量也随之减少，但当风量减少到一点程度时，会造成新风量不足，室内空气流动不畅混合不均匀等现象，这时就要提高送风温度以增大所需风量.因此，研究变风量空调空气处理机组送风温度的优化控制方法，对节约空调系统能耗、改善室内热舒适性和空气品质、提高工作人员的工作效率均具有现实意义.2.1送风温度优化控制理论变风量空调系统的最佳送风温度与风机的运行能耗、供冷和供热的运行能耗一同综合考虑，使其综合能耗为最小，然而这几项能耗值都在动态变化中，所以这种综合考虑是个十分复杂的过程.在某一供冷负荷要求下，送风温度越高，送风温差就变小，需要的风量就越大，送风机运行能耗升高，但此时冷水温度不必维持得太低，制冷效率可以升高，供冷的能耗就可以降低.在炎热的夏季正午时刻，送风温度可以接近最佳设计温度如13℃，那么在负荷比较小的早晨或傍晚，送风温度则可再调为1 7～18℃，而在午后则有可能将送风温度再调至13℃以下.在稍凉爽的季节日子里，则全天都可能将送风温度设置在17～18℃范围内，虽然风机的能耗可能会稍有增加，但供冷的能耗则会降低，总的综合能耗会变小.可见，并不是系统只要处于供冷状态，送风温度就要维持在较低的温度，若这样运行的话，不仅会使某些空调区域出现过冷现象，还可能引起室内空气流动不畅、新风量不足等问题，甚至还可能出现再热能耗，从而使综合能耗增加.2.2送风温度优化控制策略在VAV空调系统中，当区域处于部分负荷时，AHU送风量减少，可降低风机能耗.但是送风量的减少会带来不利的影响，如送风混合欠充分、室内空气流动欠佳、送风直接下落等现象，这样会影响室内的热舒适性.有效的解决方法是在保证室内热舒适性的前提下设定一个最小风量，当实际送风量小于这个最小风量时，就通过提高送风温度来增大送风量.如果设计送风温度为Tsa，送风温度设定值Tsasp，系统的压力无关型末端(VAVBOX)个数为N，且为每个VAVBOX设定了最小风量，当检测到实际送风量(MFL)小于设定最小风量(MNFL)的VAVBOX个数为N时，就将送风温度提高.这种方法旨在通过提高送风温度增大送风量来解决室内空气流动问题，即送风温度设定值只能提高，而没有控制规则来使设定值减小.鉴于此，根据VAVBOX的负荷率和最小风量的要求，提出了一种新的送风温度优化控制策略:当室内负荷增大到某一程度时，则降低送风温度设定值，当室内风量不足时，则提高送风温度设定值来增大风量.末端控制回路如图1所示.由图1可知，末端有3个控制回路，即风量控制回路、负荷控制回路和温度控制回路.由于风量控制回路的存在，由温度控制器给出的设定送风量就能得到保障，而不受风道静压变化的影响，具有较高的精确性.同时负荷控制回路的存在，当室内负荷增大到某一程度时，能通过降低送风温度设定值来提高室内的热舒适性. 利用Matlab工具箱进行优化控制仿真时，设定各个末端相关的数据，如阀门开关控制信号DCL、末端的实际送风量MFL(单位为L/s)和需风量RFL(单位为L/s)、最小风量设定值MNFL(单位为L/s)、最大负荷设定值(单位为W/m2)、送风温度设定值Tsatsp(单位为℃)等，送风温度最高值设为18℃，送风温度的最低值设为13℃.图2，3为送风温度随室内负荷及风量的变化曲线.由图2，3可知:当室内负荷增大到每平方米0.235 W时，则送风温度设定值下降，直到下降到送风温度的最低设定值13℃;当室内送风量不足28 L/s时，送风温度设定值升高，直到上升到送风温度的最高设定值18℃.图4为某一时段AHU送风机变频器频率的仿真输出.由图4可知，优化前输出频率基本保持不变即为50 Hz，优化后的变化范围为45.45～48 Hz.设风机的转速为n、频率为f、风量为L，功率为N，则其相互关系为又令风机的额定功率为N0，最大输出频率为fmax，则输出功率和输出频率的关系为在送风温度设定值优化后，风机的频率输出值减小，再由(1)式可知，风机的输出功率减小，优化后的系统比原系统更节约风机能耗.提出一种AHU送风温度优化控制的新方法.根据VAVbox的负荷率和最小风量的要求，为了最大限度地节省风机能耗，当室内负荷增大到某一程度时，则降低送风温度设定值;当室内风量不足时，则提高送风温度设定值来增大风量.因此，送风温度的优化控制是暖通设计者优先选择的控制方法.【相关文献】［1］蔡敬琅.变风量空调设计［M］.北京:中国建筑工业出版社，2007:1-22.［2］叶大法，杨国荣，董涛.国外变风量空调系统设计理念探讨与借鉴［J］.暖通空调，2008，38(3):62-67.［3］ FREDRIK ENGDAHL，DENNIS JOHANSSON.Optimal Supply Air Temperature with Respect to Energy Use in a Variable Air Volume System［J］.Energy and Buildings，2004，36(3):205-218.［4］程加堂，艾莉，段志梅.变风量空调系统机组部分的建模与仿真［J］.自动化技术与应用，2009(4):8-9.［5］ XU Xin-hua，WANG Sheng-wei，SUN Zhong-wei，et al.A Model-Based Optimal Ventilation Control Strategy of Multi-Zone VAV Air-Conditioning Systems［J］.Applied Thermal Engineering，2009，29(1):91-104.［6］刘平，李树江，王向东.空调冷却塔的建模与优化控制［J］.暖通空调，2011(3):152-155. ［7］宋虹，任庆昌，白燕，等.变风量空调末端双闭环系统的模型辨识和仿真［J］.计算机仿真，2012(10):396-399.。