暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計

1、口城市媳2011年2月下旬暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計邊惠葵(中國市政工程西南設(shè)計研究總院。四川成都610081)摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)和生活水平的提高，暖通空調(diào)的應(yīng)用已得到普及。如何才能有效的控制暖通空調(diào)能源損耗。是我國目前急需解決的問題。為此，文章通過對暖通空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)涵做了分析。同時就暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計方案及策略進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；優(yōu)化控制；變流量系統(tǒng)；空氣處理中圖分類號：TU831文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674781X

2、(2011)06—0197—02隨著人民生活水平的提高空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣，目前由于我國空調(diào)系統(tǒng)大都是按滿足用戶最大需求撼而設(shè)計但事實上是所有的空調(diào)系統(tǒng)都處在長時間低負(fù)筒運行。在我岡能源十分緊張的情況下，暖通空調(diào)的能耗所占的比重越來越大。因此，開發(fā)空凋系統(tǒng)的優(yōu)化控制技術(shù)是控制能源損耗的最佳選擇。使巾央空調(diào)系統(tǒng)在不I1負(fù)荷、不同工況的條件下，都能以最佳效率運行，且能達(dá)到最好的控制效果是我同R前非常迫切研究的課題。一、暖通空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)涵(

3、一)暖通空調(diào)整體工藝暖通空凋工作原理就是制冷劑在制冷機組的蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱最的交換而汽化，從而使冷凍水的溫度降低，然后。被汽化的制冷劑在壓縮機作用下，變成高溫高壓氣體，流經(jīng)制冷機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)房問。如此循環(huán)，在夏季房問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。I二

4、)曖通空調(diào)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“相對的變流件。新建任務(wù)選擇坐標(biāo)系，然后保存任務(wù)。2基準(zhǔn)站選擇與設(shè)蹬基準(zhǔn)站的選擇有兩種：第一，任意選擇合適的地方作為基準(zhǔn)站；第二，選擇在已知點上設(shè)置基準(zhǔn)站。本次測量采取的是第一種?；鶞?zhǔn)站選擇很霞要一般選擇測區(qū)內(nèi)位置較高且無線電干擾較小地方，而且要避免周圍存在GPS信號反射物(例如大面積的水域等)。此次測量我們基準(zhǔn)站選在村中一

5、座5層樓的樓頂。基準(zhǔn)站設(shè)置需設(shè)置廣播模式(一般為CMR格式)，高度角(限制默認(rèn)情況為10度)天線高，天線類型等。以上設(shè)置正常情況下在一次設(shè)置后不需做更改。3啟動基準(zhǔn)站設(shè)置好之后就可以啟動基準(zhǔn)站?；鶞?zhǔn)站的啟動可以用手簿進(jìn)行啟動也可以設(shè)置為自啟動即開機即自i，啟動基準(zhǔn)站。4設(shè)置并肩動移動站移動站設(shè)置內(nèi)容與基準(zhǔn)站基本一致由于移動站接收機是安置在對巾桿頂端裝好后高度為2m，可選擇測量到天線t部、底部一般選擇測量到天線底部。設(shè)置之后啟動移動站接收

6、機如電臺發(fā)射信號正常，手簿上會先后顯示“正在搜星”一“單點定位”一“浮動”一“固定”。在固定后方可測量。5點校正點校正是非常霞要的為了我們能夠得到所需要的地方坐標(biāo)系坐標(biāo)我們必須要將wGs84坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系進(jìn)行一個轉(zhuǎn)換。本次測區(qū)范圍較小所以選取2個已知控制點做點校正另外選取一個已知點做檢核用。具體做法是先將2點PNlPN2坐標(biāo)輸入手簿，然后在基準(zhǔn)站啟動后測出2點坐標(biāo)儲存為PNI—l，PN2—1。在手簿軟件q1選擇點校正將對應(yīng)的這兩點的

7、坐標(biāo)分別輸入。校正方法選擇“水平和垂直”進(jìn)行校正。此時去測縫第3個已知點檢查坐標(biāo)是否符合符合即可進(jìn)行測量。6測撼點攜帶移動站到需要采集坐標(biāo)的點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。(三)內(nèi)業(yè)處理將手簿巾數(shù)據(jù)導(dǎo)人電腦，將其格式轉(zhuǎn)換為所應(yīng)用的繪圖軟件支持的數(shù)據(jù)格式，即可進(jìn)行內(nèi)業(yè)工作。此次測量工作由于采用RTK測量，使原本比較繁瑣的工作得以簡化，快速準(zhǔn)確的完成了測量任務(wù)。四、結(jié)語RTK測量技術(shù)在測量的各個方面都有廣泛的應(yīng)用它有著省時省力且精度高等特點是測量技術(shù)發(fā)展的

8、一項重要的技術(shù)。當(dāng)然RTK技術(shù)也存在一些不足由于RTK也是依靠衛(wèi)星定位在碎部點采集的過程中房腳，茂密樹陰下等處很難采集到精確坐標(biāo)。在遇到高壓輸電線由于磁場的影響不能及時獲得固定解。另外。在RTK測量中有時會受到衛(wèi)星的空間分布狀態(tài)的影響不能及時達(dá)到固定解的狀態(tài)為了保證測量精度需要等候測量時段?？傮w而言RTK技術(shù)是測量技術(shù)發(fā)展中的一次飛躍隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟完善RTK技術(shù)也將更加廣泛深人的應(yīng)用于各個領(lǐng)域中。為測量提供更方便、更快捷、更準(zhǔn)確的

9、工作方式。參考文獻(xiàn)【1】鄔曉光，黃北新丁銳GPSRTK技術(shù)在城市測量中的應(yīng)用Ⅱ】城市勘測2004。(1)【2】江金霞江麗鈞。GPS—KTK在小城市測量中的應(yīng)用Ⅱ】華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，20034(6l【3】3李征航，黃勁松GPS測量與數(shù)據(jù)處理【M】武漢大學(xué)出版社2005一197—萬方數(shù)據(jù)量系統(tǒng)”，即冷量制備環(huán)路是定流鼉。而冷量輸送環(huán)路是變流量的：和“真正的變流量系統(tǒng)”，即冷水機組蒸發(fā)器變流擐系統(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

10、充分發(fā)揮變流量系統(tǒng)的節(jié)能潛力。變流量冷水系統(tǒng)的基本理論是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)：Q=WCAfkW式中：旦L一系統(tǒng)冷負(fù)荷kw；降。一水泵流量m3，s；C——水得比熱kJ／kg；At——冷水供回水溫差℃。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化時按熱力學(xué)第一定律可以通過改變冷水流世W、改變供回水溫差A(yù)t或者同時改變流量和供回水溫差來適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷的變化。(三)暖通空調(diào)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)

11、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)機的作用下經(jīng)過送風(fēng)管道進(jìn)入房問與房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱量的傳遞，最終調(diào)節(jié)房問的溫度到達(dá)所需要的設(shè)定點。房間內(nèi)的氣體在排風(fēng)機的作用下被排出，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?；祜L(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，熱交換器是暖通窄調(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

12、過程中，熱交換器絕大多數(shù)時問是在非設(shè)計工況。因此，應(yīng)了解熱交換器的特點。二、暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計方案I一)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)集巾系統(tǒng)。集巾系統(tǒng)的所有空氣處理設(shè)備(包括風(fēng)機、冷卻器、加濕器、過濾器等)都設(shè)在一個集巾的宅調(diào)機房內(nèi)。(2)半集巾系統(tǒng)。除了集中空調(diào)機房外，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)房問之前對來自

13、集中處理設(shè)備的空氣作進(jìn)一步補充處理例如，誘導(dǎo)空調(diào)系統(tǒng)就屬于半集巾系統(tǒng)。(3)全分散系統(tǒng)(局部機組)。這種機組把冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備(風(fēng)機)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)房問內(nèi)，因此局部機組不需集中的機房。2根據(jù)集中式空調(diào)處理的窄氣來源分類。(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

14、式系統(tǒng)用于密閉空問且無法(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?！胺堑洹北l(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。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

15、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。一198(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。(二)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

16、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)和運行管理。三、暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計策略對房間溫度進(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問才能在系統(tǒng)的輸出中反映，而廣義預(yù)測控

17、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。因此本文把廣義預(yù)測控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合對暖通空調(diào)進(jìn)行控制。本文選取的基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)暖通空調(diào)廣義預(yù)測控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：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，還受到許多的干擾。圖巾1所示干擾l為冷熱水干擾，主要

18、有盤管中冷／熱水流量、壓力變化。這些干擾折合成冷／熱水溫度變化就會對系統(tǒng)造成一定的影響。干擾2為外界干擾主要有日照、室外氣溫、外部空氣侵入以及新風(fēng)溫度變化和風(fēng)機轉(zhuǎn)速變化這些干擾可以看成窄凋的送風(fēng)風(fēng)星變化。干擾3為房問內(nèi)部干擾，主要有人員的頻繁進(jìn)出、房問內(nèi)部各種耗能發(fā)熱設(shè)備的使用。由圖可見，基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的暖通空凋廣義預(yù)測控制主要由三部分構(gòu)成。要實現(xiàn)暖通宅調(diào)的廣義預(yù)測控制，要有準(zhǔn)確的暖通卒凋輸出預(yù)測，在提供暖通空調(diào)預(yù)測輸出的基礎(chǔ)上

19、，建立準(zhǔn)確快速的在線優(yōu)化策略和有效的反饋校正。通過所得到的未來溫度輸出和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)利用梯度下降法對實現(xiàn)滾動優(yōu)化控制功能的RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行修正從而得到最佳的控制規(guī)律。此RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)的輸入是實際房間溫度和設(shè)定房問溫度的差值和差值變化率，輸出是暖通空調(diào)調(diào)節(jié)閥電壓。下面詳細(xì)介紹暖通空凋廣義預(yù)測控制的各個組成部分的設(shè)計。四、結(jié)論目前在基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)的暖通空調(diào)預(yù)測控制的分析中還沒考慮到在線辨識和滾動優(yōu)化對控制系統(tǒng)性能的影響。同時還要