简述常见空调智能控制方法.pdf
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简述常见空调智能控制方法空调系统是建筑重要组成部分,其能耗占整个建筑能耗的60%-70%,由于空调系统具有大滞后、大惯性、非线性特性,所以常规控制方法,有一定的局限性,使系统供给的能量与负载所需能量不匹配,能量供求不平衡,浪费大量电能。变风量空调的出现很大程度上解决了能源节约问题。变风量空调系统是通过改变送风量,而不是改变送风温度来调节和控制某一空调区域温度的一种空调系统[1]。随着科学技术的不断发展,空调技术也不断进行设备改进。传统的空调系统是通过调节送风温度来进行控制区域温度的,因此,传统的空调控制器需要安装在房间里。而变风量控制则采用专用的变风量末端设备进行送风量的控制。这样设计的目的是可以避免冷热抵消,降低能量消耗。另一方面,由于空调风量可以根据制冷或者制热负荷进行一个合理设置,根据负荷变化而调节风量,从这一角度讲可以提高风机的节能运行状态。相比较传统的通过调节送风温度调节室温的方法,其风量是固定不变的,无论负荷如何变化,其风量始终是处于一个较高负荷状态下,因此,大量的实际工程运行数据表明,变风量与传统的定风量系统相比可以大大降低能耗。1.变风量空调系统的控制及存在问题空调装置设备的容量一般是通过计算设计负荷确定的,设定之后不再变化。实际上,在不同季节或者不同时段,空调系统并不需要经常处于设计负荷状态。如果可以根据实际的运行情况调节负荷状态是可以进行节能的。空调自动控制的任务是在最大限度节能和安全生产的条件下,自动调节各种装置的实际输出量与实际负荷,使它们相适应,以满足生产工艺和人们在工作和生活中对空气参数(温度、湿度、压力以及清新度等)的要求[2]。因此,变风量空调系统并不是一种全新的问题调节方式,只是在空调设备上进行改造,使传统的定风量改造为根据实际情况变化的变风量。由于进行温度控制的空调系统本身具有较大的大滞后、非线性、湿度和温度耦合的复杂特性,基于变风量空调系统的自动控制方法很少有成功的应用。由于变风量空调系统有别于传统的定风量控制系统,无论是执行机构还是控制方法都有所区别[3]。为了最大限度地节约能源,变风量空调控制系统通过采集监测房间的实际温度,判断实际温度与设定值之间的偏差,不断调节变风量末端箱的风阀开度,从而改变送风量的大小,最终使得房间温度被控制在理想的设定值附近。可以在冷风风道设置电动调节风门,根据温度偏差进行冷风风门开度的调节。当室内温度偏高使,通过检测信号判断应该加大冷风风门开度,加大送入房间的冷风量,使室内温度下降到预先设定好的理想温度。为了保证室内空气质量,还需要对新风进行控制。这一控制可以通过在新风管道上设置送风温度传感器,通过检测送风温度和室外温度,从而决定混风阀门的开度大小。如果房间温度较高,则可以减少混风阀门开度,从而保证房间的新风温度被控制在一定范围内[4]。另一方面,风机的启停控制也可以提高空调系统的节能效果。设置临时或者永久设定是最简单的方法。实际上,可以根据不同的假期或者不同季节,设置合适的风机启停时间表。可以看出,变风量空调系统具有很多优点,但控制系统的设计很复杂。变风量空调系统的控制方法大部分仍采用传统的PID控制。如果房间处于比较恒定的环境之下,房间温度控制系统特性变化不大,这种情况下PID的控制可以取得较好的效果。但实际上房间环境不可能恒定不变,例如春夏秋冬四季对空调的风量要求不尽相同,变风量空调系统是一个大滞后、高度非线性、多变量耦合的复杂过程,采用传统的PID控制方法很难获得较好的温度控制。在空调控制过程中,经常会出现各种随机干扰,而PID算法对干扰较为敏感,容易产生积分饱和。如果自动控制器中的控制参数设置不当,有可能使系统产生震荡,影响系统的稳定性,控制器使整个温度控制过程产生更多的过程噪声。例如积分项、比例项参数设置不当会使得控制系统产生较大波动。2、在变风量空调系统引入智能控制策略随着在技术上日益成熟,特别是计算机工业的发展,使先进的控制方法引入到空调控制系统成为可能及趋势。传统的自动控制系统的理论得到极大发展,具有自适应能力,并走向智能控制的方向。将智能技术引入到空调控制系统中不仅推动了空调自动控制系统的发展和完善,而且可以进行智能技术的应用研究。由于空调控制系统很难用精确的数学模型进行描述,采用传统的控制技术很难获得较好的控制。而空调智能控制系统擅长处理具有变化环境、复杂控制目标的过程控制,并具有一定的智能行为,能够有效处理复杂过程的非线性映射。具体说,空调智能控制系统对于设定的温度,温度控制器具有一定的智能行为,能够找到合适的风量。温度与风量之间的关系不能用数学的方法精确的加以描述,因此,空调智能控制系统实际上是一