基于设备实际特性的集中空调系统空调箱运行纠偏

发布时间：2020-09-01 14:19

　　目前,集中空调系统的能耗在建筑总能耗中所占比重巨大,在节能减排的大背景下,如何对集中空调系统运行进行控制优化,减小运行能耗成为业内学者研究的热点。空调箱作为集中空调系统重要的空气处理机组,其运行良好与否会大大地影响集中空调系统的能耗以及房间温湿度参数的稳定。模拟仿真是研究空调箱控制的有力工具,目前关于空调箱运行控制策略的模拟仿真大多没有关注空调箱各设备的实际工作特性,风阀、水阀等设备模型往往采用理想简化模型,本文研究发现这会导致控制策略应用在实际空调箱模型中运行效果与理想情况产生偏离,由此提出基于风阀、水阀实际特性对空调箱运行进行纠偏。本文首先搭建了集中空调系统空调箱控制实验台,对水阀、风机、风阀进行测试工作,得到其实际工作特性。其次在MATLAB/Simulink中基于空调箱各设备的数学模型建立了空调箱及其控制系统仿真模型,研究了不同进口参数对表冷器换热量、空气出口温湿度参数变化的影响,得出了表冷器换热影响规律。在系统PI控制调节中,参数K_p、K_i的整定对空调箱运行良好与否有至关重要的作用。空调箱按照风阀理想特性模型设计的新风比情况运行,会导致系统实际的新风量、混风温度、换热量与理想设计情况产生偏离,表冷器热交换效率降低。基于风阀实际工作特性,在控制环路中增加开度修正环节,降低参数K_p和K_i值,调节后的风环路参数符合理想情况。对于采用回风温度控制法的系统,依据系统理想简化模型整定的PI参数应用到实际空调箱模型时,会造成水阀振荡频繁、送风温度波动较大,最终导致房间温度出现振荡和超调。基于对水阀实际工作特性的了解,当水阀大部分时间运行在较高开度时,需适当降低K_p、K_i的值以减小系统的振荡;当水阀大部分时间运行在较低开度时,由于此时开度的微小变化会引起表冷器换热量的较大波动,K_p、K_i的值需调至比前种情况更小的值。当水阀大部分时间变化幅度大时,宜采用变风量控制房间温度,水阀用于控制送风温度,并适当增加K_p值,以增加响应速度。调整后水阀实际运行及房间温度均变平稳。本文的研究结果表明空调箱设备的实际工作特性往往与理想特性有差别,造成了系统实际运行时与理想工况产生偏离。通过对设备进行现场测试,基于其实际工作特性制定相应的控制方案显得尤为必要。
【学位单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU831.3
【部分图文】：

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11流量计等。图2-2 空调箱控制实验台架构Fig. 2-2 Control test bench structure of AHU2.3 空调箱监测数据点本文运用北京建筑大学中法能源中心搭建的集中空调系统空调箱，在原有控制系统的基础上，对其控制实验平台进行改进的设计和搭建，以对此系统关键点的温度压力等数据进行实时监控，通过控制器对风机、风阀、水阀等设备进行调节，使其依据已经编制好的控制策略运行。图2-3 空调箱测点分布图Fig. 2-3 Distribution points of AHU如图 2-3 所示，根据空调箱各设备的组成现状，本实验台监测数据点采集情况如

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力等数据进行实时监控，通过控制器对风机、风阀、水阀等设备进行调节，使其依据已经编制好的控制策略运行。图2-3 空调箱测点分布图Fig. 2-3 Distribution points of AHU如图 2-3 所示，根据空调箱各设备的组成现状，本实验台监测数据点采集情况如

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图 2-4 RWG1.M12D 控制器Fig.2-4 RWG1.M12D controller控制器的控制策略在通用控制器编程平台进行，其通过已经封装好的模块，根控制策略进行组合和拼接，最终形成整个控制逻辑。编程平台含有暖通空调控制系中常用的 PI 控制模块，如图 2-5 所示：图 2-5 PI 控制模块Fig.2-5 PI control module以空调箱中最常用的回风温度控制法为例，控制器编程平台的逻辑编程流程如2-6 所示：

【参考文献】