空调的温度控制系统的设计

ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＤＲＩＶＥ　２００８　Ｖｏ１．３８　Ｎｏ．１２　电气传动　２００８年　第３８卷　第１２期　

基于ＶＣ＋＋和Ｍａｔｌａｂ的中央空调温度　

控制系统设计　

王贵刚，王艳　（北京交通大学电气工程学院，北京１０００４４）　

摘要：针对中央空调传统控制方法损耗较大以及调速控制策略上的缺点，结合被控对象温度具有大惯性、　响应慢的特点，提出了在ＶＣ＋＋中调用Ｍａｔｌａｂ脚本的方法来实现对温度的模糊控制的方法；再加上ＣＡＮ网　络系统对循环水系统进行整体的优化控制功能，节能效果会更为明显。应用表明该系统设计合理、性价比高，　具有很强的实际应用价值与广阔的前景。　关键词：中央空诃；模糊控制；温度；Ｖｃ＋＋和Ｍａｔｌａｂ；节能　中图分类号：ＴＰ２７２　文献标识码：Ａ　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ａｉｒ‘ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＶＣ＋＋ａｎｄ　Ｍａｔｌａｂ　ＷＡＮＧ　Ｇｕｉ—ｇａｎｇ。ＷＡＮＧ　Ｙａｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｒｅｓｐｅｃｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｓｐｅｅｄ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　ｃｅｎｔｒａｌ　ａｉｒ—ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｈａｔ　Ｍａｔｌａｂ　Ｓｃｒｉｐｔ　ｉｓ　ｃａｌｌｅｄ　ｉｎ　ＶＣ＋＋ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｂｉｇ　ｉｎｅｒｔｉａ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ＣＡＮ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｃｉｒｃｕｌａｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｖｉｅｗ，ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｂｅｃｏｍｉｎｇ　ｍｏｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．　Ｔｈｅ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　ｖａｌｕａｂｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｒａｌ　ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｆｕｚｚｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ＶＣ＋＋＆Ｍａｔｌａｂ；ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　

科技情报开发与经济　ＳＣＩ—ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００８年第ｌ８卷第３５期　文章编号：１００５—６０３３（２００８）３５—０Ｉ９１—０２　收稿日期：２００８一１０－２８　缇湿度独立控制皇调．系统的设计方法　张原　（太原市建筑设计研究院，山两太原，０３０００２）　摘要：分析了传统空调设计方法存在的一些问题，介绍了温湿度独立控制系统的优　点，将温湿度独立控割空调系统与常规空调系统的设计方法进行了比较。　关键词：传统空调；温湿度独立控制空调；设计方法　中图分类号：ＴＵ８３ｌ－３　文献标识码：Ａ　１传统空调设计方法存在的问题　暖通空调沿川几十年的空凋系统，主要有全空气系统和风盘加新风　系统。全空气系统利　空气承担室内负荷，它具有空气品质好的特点。但　由于空气的比热较小，为消除余热余湿，负荷送风量大，风道的截面积也　大，占用较大的建筑空间；风盘加新风系统同时利刷空气和水承担室内　负荷的介质，新风量仅为了稀释室内污浊空气，满足人员的新风需求．因　此它具有较小的尺寸，具有更大的适应性。　现有的空调系统经过多年的发展，人们对湿空气理论研究比较成熟，　空气处理过程采用焓湿网进行分析。空涮系统普遍采Ｊｌ手Ｊ温湿度耦合的控制　方法．风盘及空调机组采刚湿工况运行，采川７℃的冷冻水对空气同时进　行降温与除湿处理，制冷机采　Ｌ｝Ｊ电制冷或吸收性制冷机同时去除建筑的显　热负荷与湿热负荷，冷却除湿后，表冷器把空气处理到机器露点　但南于表　冷器去除显热负荷与潜热负荷之比与各个空渊ｌＸ域的炝湿比不匹配，需要　采州再热。但交际Ｔ程巾，我们通常将冷却除湿后的空气直接送入空测房　间，采用优先焓值控制，而牺牲对湿度的控制，造成房间的湿度达不到设计　要求。传统的空涮设计方法在发展巾也暴露了以下一些问题：　（１）温湿度耦合控制造成的损失。夏季舒适性空调室内空气的参数　为２６℃，相对湿度为５０％，此时露点温度为１６．６　ｏＣ。如果空调送风需满　足室内排热的要求，冷源的温度低于室内空气的干球温度即可。弩虑传　热温差与冷冻水的输送损失温差，冷源的温度只需ｌ５℃一ｌ８℃；如果空　凋送风需满足室内排湿的要求，冷源的温度应低于室内空气的露点温　度，考虑５℃传热温差和５　ｑＣ冷冻水的输送温差，冷源的温度为６．６℃，　这就是要求制冷机提供７　ｑＣ冷冻水的原Ｉ大ｌ。可以看Ⅲ，由于消除　热负　荷与消除潜热负荷要求的冷冻水温度不同，所需能源的品位也就不同。　而我们采刚冷冻降温除湿的方法，统一采州７℃冷冻水除热除湿，不仅　造成能源品位上的浪费，而且有些场合需对空气进行冉热处理，使之满　足送风要求，这就造成了能源的进一步浪费与损失。　（２）难以适应室内温湿度的变化。建筑冷负荷包括　热负荷和潜热　负荷，显热负荷包括嗣护结构负荷、太阳光辐射负荷及人员设备负荷；潜　热负荷包括人员产湿及液体、植体散湿。其中艟热负荷中各项逐时发生　变化．潜热负荷也随人员变化等原　发生变化，造成热湿比会在较大的　范嗣内变化，而空调末端处理时，热湿比基本同定，这就造成空调末端难　以适应室内温湿度的变化。　（３）对室内外环境的影响。电制冷机大量使　氟利昂作为媒介，产生　大量的温室气体，引发全球气候变暖；大多数空调采州冷冻降温除温，这　导致冷表面潮湿，甚至积水，导致霉菌及细菌在这里滋生繁殖。另外南于　大气污染，从室外引入室内的新风也含有大量的可吸人颗粒物，需要有　效的过滤方可引入，而过滤器南于聚积了大量的粉尘，如果疏于清洗，溅　过一些冷凝水，便会成为微生物滋生的最好场所。室内污浊气体需要大　量的新风换气去稀释置换，而大量的新风义会引起空凋能耗的加大，所　以引入最小新风的概念，这实际上是两者妥协的产物。　（４）能源供给与品位问题。随着城市化及现代化的进程加快，空调逐　渐普及，建筑能耗占总能耗的比例越来越大，许多城市夏季都｝｛；现拉闸　限电的情况，能源成为经济发展的瓶颈，峰电负荷与谷电负荷差距越拉　越大，导致电网极不平衡，而其他形式的能源夏季“；现低谷，供热管网停　止使川，造成大量低品位能源富裕而高品位能源短缺。　２温湿度独立控制空调系统的组成及特点　综上所述，空渊的广泛需求、人居环境健康的需求和能源系统平衡　的要求都对目前的空ｉ周方式提ｆ１；了挑战。新空渊应该具备的特点是：加　大室内新风量，能够通过有效的热同收方式，有效地降低由于新风量增　加带来的能耗增大问题；减少室内送风量，部分采刚与供暖系统合州的　末端方式；取消潮湿表面，采用新的除湿途径；不川空气过滤式过滤器，　●’●●●●　巾应该注意：宜选州与被试互感器电压等级相近的标准和合适的感应分　［２］赵修民．电压比例标准［Ｍ］．太原：山两科学技术｝ｆｌ版社，１９９３．　压器；应注意在升压时互感器的二次电压不应超过感应分压器二次额定　［３］赵修民，赵屹涛．互感器校验仪［Ｍ］．太原：山两科学技术　版社，　电压的ｌ２０％；如果不能测到被试互感器的１２０％Ｕ　，则可用“低较高”　１９９６．　（责任编辑：张红）　法来推箅其误差。　参考文献　［１］赵修民．电压互感器［Ｍ］．太原：山两科学教育｝¨版社，１９８７　第一作者简介：闰宪峰，男，１９７２年ｌＯ月生，１９９６年毕业于太原Ｔ　业大学，Ｔ程师，山两省机电设汁研究院，山两省太原市，０３０００９．　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅｒｒｏｒ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｗｉｔｈ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒａｔｉｏ　ＹＡＮ　Ｘｉａｎ－ｆｅｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｅｒｒｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａ　ｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｒａｔｉｏ，ａｎｄ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｓｏｍｅ　ｓｏｌｖｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｓｐｅｃｉａｌ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｒａｔｉｏ；ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｅｒｒｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌ９ｌ

中央空调的温湿度控制

一．温度控制

本文介绍的空调由冷水机组和锅炉房热交换器作为冷热源。

夏季，空调系统由冷水机组提供冷冻水作为冷源，控制房间内的温度；冬季，空调系统由锅炉房热交换器提供热水作为热源，控制房间内温度。

影响空调温度的因素：

1. 冷冻水或热水的温度；(检查冷水机组或热交换器是否运行正常。)

2. 空调机组的水管路阀门是否开启；

3. 空调机组的水管路是否排气；

4. 空调机组的水管路过滤器是否堵塞；（清洗过滤器）

5. 空调机组所供给的房间大小；

房间太大，超出设计范围，空调机组就不能满足工艺要求。

6. 空调机组的开启时间；

如同家用空调一样，长时间停机，刚开始运行时，温度也不能保证；为满足生产需求，可以适当提前开启。

7. 空调机组的风机是否运行正常；

风机是否正常运转，风量大小是否正常，这些都会影响温度；对于风机的检查包括：①皮带是否老化；②380V电机是否反转。

二．湿度控制

正常情况，夏季需要除湿，冬季需要加湿；对于自带除湿和加湿功能的空调系统，只需按工艺要求开启相应的设备即可；如果没有除湿和加湿功能，可在房间内安装除湿机或加湿器等设备，或者调节温度控制湿度的变化（此方法对湿度的影响不大，且可能导致温度超出工艺范围。）

温度变化对湿度的影响：

1. 温度升高，湿度降低

绝对湿度不变，随着温度的升高，空气的水蒸气饱和含量将增加，所以温度升高，相对湿度降低。

2. 温度降低，湿度升高（房间内无热源）

在房间内无热源的情况下，空调机组的回风与送风温度差较小，在空调机组内部盘管处产生的冷凝水较少，所以绝对湿度基本不变，温度降低，相对湿度升高。

3. 温度降低，湿度降低（房间内有热源）

在房间内有热源的情况下，空调机组的回风与送风温度差较大，在空调机组内部盘管处产生的冷凝水较多，所以绝对湿度会降低，导致房间内空气中水蒸气减少，相对湿度会有所下降。

暖通空调（HVAC）系统的控制算法是用来监测和调节建筑内部的温度、湿度、空气质量和空气质量参数的一套规则和逻辑。这些算法通常基于预设的舒适度标准和节能要求，通过传感器收集的数据来动态调整系统的运行状态。以下是一些常见的暖通空调控制算法：

1. 温度控制：这是最基本的控制算法之一，它通过调节加热器或冷却器的输出，以及通风系统的风速，来维持室内温度在设定的舒适范围内。

2. 湿度控制：在某些场合，如实验室或数据中心，湿度控制非常重要。控制系统会监测室内湿度，并调节空调的除湿或加湿功能，以保持湿度在合适的水平。

3. 空气质量控制：为了确保室内空气质量，控制系统会监测空气质量指标，如二氧化碳（CO2）水平、颗粒物浓度等，并相应地调整通风系统的运行。

4. 能效优化：为了节约能源，控制系统会采用各种策略，如预测控制、自适应控制和多变量控制，以优化暖通空调系统的能源消耗。

5. 分区控制：在大型建筑中，不同区域可能有不同的温度和湿度需求。分区控制系统可以根据各个区域的实际需求独立控制各个区域的暖通空调设备。

6. 季节性调整：随着季节的变化，室外温度和湿度的变化也需要调整室内舒适度。控制系统会根据季节变化自动调整设定点和运行策略。

7. 故障检测与诊断：控制系统还包括故障检测和诊断算法，用于监测系统性能，及时发现并报告任何故障或异常情况。

8. 远程监控和智能控制：现代暖通空调系统可以通过互联网进行远程监控和控制，实现智能化的运行和管理。

这些控制算法通常由专业的控制系统设计师根据建筑的特点和用户需求来设计和编程。在实际应用中，这些算法可以结合人工智能和机器学习技术，以实现更加精细和高效的控制。