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篇1

[關(guān)鍵詞] EDA技術(shù) 空調(diào)控制系統(tǒng) VHDL語言 仿真

引言

空調(diào)控制系統(tǒng)是智能建筑樓宇自動控制的一個重要組成部分。系統(tǒng)占據(jù)整個樓宇自動化系統(tǒng)的30%以上的監(jiān)控點(diǎn)，而且空調(diào)的能耗也占整個建筑物能耗的50%以上。因此，空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計是整個樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計的重點(diǎn)之一，也是節(jié)電節(jié)能的重點(diǎn)，特別對于大型建筑而言，更是如此。本文設(shè)計一種新型空調(diào)控制器，并采用了電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)，用目前廣泛應(yīng)用的VHDL硬件電路描述語言，在Altera公司的MAX+PLUSⅡ集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行綜合、仿真，并下載到可編程邏輯器件中，以實(shí)現(xiàn)控制功能。

一、空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，首先由傳感器檢測室內(nèi)溫度，并將采集來的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)的預(yù)處理單元，在預(yù)處理單元將采集來的溫度信號與設(shè)定值相比較，來判斷當(dāng)前的狀態(tài)（太熱、太冷或適中），然后將處理結(jié)果傳輸?shù)娇刂茊卧詈笥蓤?zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制單元輸出的控制信號，控制室內(nèi)空調(diào)。

二、控制單元的EDA實(shí)現(xiàn)

1.控制單元的芯片功能

控制芯片如圖2，有三個輸入端時鐘端clk，temp_high和temp_low，兩個輸出端heat和cool，高電平有效。如果室內(nèi)溫度正常， temp_high和temp_low均為‘0’，則輸出端heat和cool均為‘0’。如果室內(nèi)溫度過高，temp_high為‘1’，temp_low為‘0’，則heat和cool分別為‘1’和‘0’,空調(diào)制冷。如果室內(nèi)溫度過低，temp_high為‘0’，temp_low為‘1’,則heat和cool分別為‘0’和‘1’，空調(diào)制熱。

2.控制單元芯片的VHDL代碼

VHDL(Very-High-Speed integrated Circuit Hardware Description Language)是IEEE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，是隨著可編程邏輯器件(PLD)的發(fā)展而發(fā)展起來的。這種用語言描述硬件電路的方式，容易修改和保存，且具有很強(qiáng)的行為描述能力，所以在電路設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。以下是描述控制單元VHDL代碼.

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity air_conditioner is

port (clk:in std_logic;--時鐘輸入信號

temp_low:in std_logic; --過冷傳感器輸入信號

temp_high:in std_logic;--過熱傳感器輸入信號

heat:out std_logic;--制熱輸出信號

cool:out std_logic); --制冷輸出信號

end air_conditioner;

architecture style_b of air_conditioner is

type state_type is (just_right,too_cold,too_hot);

attribute sequential_encoding :string;--定義state_type的屬性sequential_encoding

attribute sequential_encoding of state_type:type is"00 01 10";

signal stvar:state_type;

attribute state_vector:string; --定義stvar的屬性state_vector

attribute state_vector of style_b:architecture is "stvar";

begin

controller1:process

--clk是該進(jìn)程的敏感信號，當(dāng)clk變?yōu)椤?’時，激活進(jìn)程

Begin

--等待clk變?yōu)椤?’

wait until clk=’1’;

--根據(jù)temp_low和temp_high的值決定stvar的值

if (temp_low=‘1’) then stvar

elsif (temp_high=‘1’) then stvar

else stvar

end if;

--根據(jù)stvar的值決定heat和cool的值，從而控制空調(diào)制冷、制熱或保持不變

case stvar is

when just_right=>heat

when too_cold=>heat

when too_hot=>heat

end case;

end process controller1;

end style_b;

3.控制單元芯片的功能仿真

控制單元芯片系統(tǒng)采用ALTERA公司的EPF8282ALC84-2芯片，所有程序在MAX+PLUSⅡ中開發(fā)。設(shè)計輸入完成后，進(jìn)行整體的編譯和邏輯仿真，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換、布局、布線，延時仿真生成配置文件，最后下載至FPGA器件，完成結(jié)構(gòu)功能配置，實(shí)現(xiàn)其硬件功能?？刂菩酒南到y(tǒng)邏輯功能仿真波形如圖3所示。各信號的邏輯功能和時序配置完全達(dá)到設(shè)計要求。

三、結(jié)束語

本文設(shè)計的空調(diào)控制系統(tǒng)，可以根據(jù)室溫的變化控制空調(diào)制冷或制熱，起到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的作用，特別是大大降低了空調(diào)的能耗。本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)方便，成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此極具市場競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯伯亨:VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999

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關(guān)鍵詞：暖通空調(diào);低效運(yùn)行;控制系統(tǒng)

一、引言

隨著社會發(fā)展過程中人們生活水平的提高，空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普及，在空調(diào)的使用過程中，中央空調(diào)系統(tǒng)的能最消耗一般占整個建筑耗能的50％以上。在當(dāng)前人們要求不斷增加的過程中，當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們需求。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中是按滿足用戶最大需求，因此在空調(diào)系統(tǒng)工作的過程中一般都處于一種低負(fù)荷狀態(tài)之下進(jìn)行。由于能源十分緊張，空調(diào)在當(dāng)前使用過程中的不斷增加使得其能源消耗在國民經(jīng)濟(jì)中的比重也逐漸增大，所以開發(fā)中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制技術(shù)，增加其運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，使中央空調(diào)系統(tǒng)在不同負(fù)荷下、不同工況條件下，都能以最佳效率運(yùn)行，并且在其使用的過程中能夠保證其能夠做到空氣控制的最佳效果是當(dāng)前人們生活需求和工作中的主要需求，有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

二、暖通空調(diào)系統(tǒng)

1、暖通空調(diào)工作原理

暖通空調(diào)生活中使用最為廣泛的空調(diào)系統(tǒng)之一，是采用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對空調(diào)進(jìn)行改進(jìn)的前提基礎(chǔ)。其在使用的過程中是當(dāng)前人們工作原理就是制冷劑在制冷機(jī)組的蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱量的交換而汽化，使得在工作的過程中通過冷冰水使得空氣溫度降低，然后，被汽化的制冷劑在壓縮機(jī)作用下，變成高溫高壓氣體，使得空氣在流通的過程中，流經(jīng)制冷機(jī)組的冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻，通過氣體變成低溫低壓的液體，利用這些液體經(jīng)過降溫冰水來運(yùn)送到水泵空氣的處理和加熱交換器中，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)房間。

2、暖通空調(diào)供水系統(tǒng)

在當(dāng)前社會科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，控制技術(shù)與電子技術(shù)也在飛速發(fā)展中，自動控制設(shè)備的造價不斷的下降，各種系統(tǒng)在空調(diào)設(shè)計和使用中的問題不斷增加，各種流經(jīng)方式和變換問題逐步的到解決。變流量系統(tǒng)可以使系統(tǒng)全年以定溫差、變流量的方式運(yùn)行，盡量節(jié)約冷凍水泵的能耗，使得其得以越來越廣泛的應(yīng)用。目前，通常所說的變流量系統(tǒng)是指在水路系統(tǒng)的空調(diào)末端使用二通閥的系統(tǒng)，是與水路系統(tǒng)的空調(diào)末端使用三通閥的定流量系統(tǒng)相對而言的，所謂變流量與定流量均是指送冷凍水的水路系統(tǒng)的流量，而不是通過末端的流量，通過末端的流量變流量與定流量均是變化的。變流量系統(tǒng)的目的是要冷源輸出的流量所載的冷量與經(jīng)常變化的末端所需的冷量相匹配，從而節(jié)約冷量的輸送動力和冷源的運(yùn)行費(fèi)用。由于目前大多數(shù)冷水機(jī)組的水流量要求恒定，所以變流量系統(tǒng)實(shí)際上是供冷(水)量與需冷(水)量相對匹配的。即供冷(水)量只能隨冷水機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)的不同產(chǎn)生變化。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時間都處于設(shè)計負(fù)荷的60％以下運(yùn)行，且負(fù)荷隨著時問在不斷地變化，為了使冷水所載的冷量與經(jīng)常變化的負(fù)荷相匹配，從而節(jié)約冷量輸送動力和冷源的運(yùn)行費(fèi)用，采用變冷水流量控制便成了理所當(dāng)然的做法。

3、暖通空凋空氣處理單元

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)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(jī)的作用下經(jīng)過送風(fēng)管道進(jìn)入房間，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(diǎn)。房間內(nèi)的氣體在排風(fēng)機(jī)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。

混風(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，熱交換器是暖通空調(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(shí)際使用過程中，熱交換器絕大多數(shù)時間是在非設(shè)計工況。

三、暖通空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計

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間才能在系統(tǒng)的輸出中反映，而廣義預(yù)測控制可以利用現(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(qiáng)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。

1.暖通空調(diào)廣義預(yù)測控制結(jié)構(gòu)

這里選取的基于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)，基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的暖通空調(diào)廣義預(yù)測控制主要由三部分構(gòu)成。要實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的廣義預(yù)測控制，要有準(zhǔn)確的暖通空調(diào)輸出預(yù)測，在提供暖通空調(diào)預(yù)測輸出的基礎(chǔ)上，建立準(zhǔn)確快速的在線優(yōu)化策略和有效的反饋校正。即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(shí)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(shí)際房間溫度和設(shè)定房間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。

篇3

對變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的研究開始于上世紀(jì)七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空調(diào)系統(tǒng)的能耗問題，通過與定風(fēng)量系統(tǒng)(CAV)與常規(guī)的風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的能耗比較來改善VAV空調(diào)系統(tǒng)。相對CAV空調(diào)系統(tǒng)而言，VAV空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量和送風(fēng)再熱量都有較大變化，較低的風(fēng)機(jī)能耗及制冷負(fù)荷更加符合節(jié)能要求，對風(fēng)機(jī)采用有效的調(diào)控措施，降低風(fēng)機(jī)能耗是提高VAV空調(diào)系統(tǒng)能效的重要方法。通過對送風(fēng)靜壓的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對送風(fēng)量的控制，送風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速與DDC控制相結(jié)合是這一時期VAV空調(diào)系統(tǒng)研究的主要方向，變頻調(diào)速與變靜壓控制的有機(jī)結(jié)合使VAV空調(diào)系統(tǒng)具有了更大的節(jié)能空間。

2 變風(fēng)量空調(diào)(VAV)系統(tǒng)控制發(fā)展

VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制方式的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個階段：第一個階段，80年代開發(fā)并實(shí)際投入使用的定靜壓定溫度控制形式；第二個階段，90年代前中期開發(fā)并實(shí)際運(yùn)用的定靜壓變溫度控制形式；第三個階段，90年代后期開發(fā)并實(shí)際運(yùn)用的變靜壓變溫度控制形式，在此階段同時并存的還有總風(fēng)量控制形式，已運(yùn)用于實(shí)踐。

目前，VAV空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為歐美發(fā)達(dá)國家集中空調(diào)系統(tǒng)的主流模式。進(jìn)入九十年代后，能源危機(jī)的緊迫使得日本對國內(nèi)七十年代以前建設(shè)的中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改建或重建，將原有的定風(fēng)量系統(tǒng)改造為變風(fēng)量系統(tǒng)，并加大了對VAV空調(diào)控制系統(tǒng)的研究力度，形成了自己的控制模式及標(biāo)準(zhǔn)。目前，在我國發(fā)達(dá)地區(qū)新建公建項(xiàng)目中采用VAV空調(diào)系統(tǒng)者已占到較大比例。

我國雖然在VAV空調(diào)系統(tǒng)的理論研究上取得了不小的成績，但具體到實(shí)踐上與國外同類研究還有不小的差距，由于VAV空調(diào)系統(tǒng)真正在國內(nèi)大范圍得以推廣使用的時間還很短，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加之該控制技術(shù)相對復(fù)雜，控制環(huán)節(jié)多，尤其是對VAV空調(diào)系統(tǒng)控制部件的復(fù)雜性還存在研究上的困難，關(guān)鍵部件還需國外產(chǎn)品支持，另外價格較高、實(shí)際工程效果不理想等客觀原因也阻礙了VAV空調(diào)系統(tǒng)的推廣使用。

3 變風(fēng)量空調(diào)(VAV)系統(tǒng)末端控制與裝置

VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制機(jī)理并不是很復(fù)雜，末端送風(fēng)裝置是實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量功能的關(guān)鍵，而選擇何種控制系統(tǒng)并與末端送風(fēng)裝置進(jìn)行有機(jī)結(jié)合是整個VAV空調(diào)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)之一。VAV空調(diào)系統(tǒng)并非是簡單地在定風(fēng)量系統(tǒng)上加裝可調(diào)變速風(fēng)機(jī)及末端裝置，它還包括由多個控制回路所組成的控制系統(tǒng)，要保證VAV空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行隨著空調(diào)負(fù)荷變化而進(jìn)行相應(yīng)改變就必須依靠自動控制系統(tǒng)。變風(fēng)量控制系統(tǒng)的主要作用是：自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風(fēng)量以適應(yīng)房間空調(diào)負(fù)荷變化；通過相對獨(dú)立的控制單元分別實(shí)現(xiàn)對不同房間、不同功能區(qū)域的不同溫度參數(shù)要求；能夠根據(jù)負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)送風(fēng)主機(jī)的運(yùn)行頻率以降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

目前在過程控制領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的控制器是常規(guī)PID(比例，積分，微分)控制器，簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高等特點(diǎn)使其對于線性定常的控制是非常有效的，一般都能夠得到比較滿意的控制效果，至今在全世界的過程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系統(tǒng)末端裝置也大多采用PID)控制器。

PID控制以其巧妙的構(gòu)思和良好的控制效果一度成為應(yīng)用最廣泛，實(shí)現(xiàn)最簡單的控制策略。PID控制理論內(nèi)涵給人們留下了較大的研究空間，關(guān)于PID參數(shù)自整定的方法也相繼問世，但隨著控制理論及應(yīng)用范圍的不斷發(fā)展，控制對象也日趨復(fù)雜，有些系統(tǒng)的過程模型難以建立，并且具有高度的非線性、時變性；比如VAV變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的時變控制，因此傳統(tǒng)的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優(yōu)化集合控制等來解決這一不足，但效果并不很理想。

基于PID控制所存在的問題，相關(guān)研究人員根據(jù)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)結(jié)合控制技術(shù)在不斷改進(jìn)PID控制算法的基礎(chǔ)上積極尋找其它更為高級的控制方式，通過實(shí)踐，逐步將最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能化控制手段應(yīng)用于VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制實(shí)踐。

隨著控制技術(shù)、空調(diào)技術(shù)的發(fā)展以及將二者相結(jié)合運(yùn)用于建筑系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，VAV空調(diào)系統(tǒng)控制技術(shù)從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數(shù)字控制、總風(fēng)量控制再到智能化控制已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，其中清華大學(xué)有關(guān)學(xué)者提出的總風(fēng)量控制法具有一定影響，該方法不采用靜壓送風(fēng)量，而是根據(jù)壓力無關(guān)型VAV空調(diào)系統(tǒng)末端裝置的設(shè)定風(fēng)量來確定系統(tǒng)送風(fēng)總量并據(jù)此計算出送風(fēng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而對送風(fēng)量進(jìn)行控制。他們通過對總風(fēng)量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節(jié)能效果比較，認(rèn)為雖然總風(fēng)量控制法的節(jié)能效果雖不如變靜壓控制法，但因其沒有壓力控制環(huán)節(jié)，所以運(yùn)行穩(wěn)定性很好。另外，還有學(xué)者通過分析變VAV空調(diào)系統(tǒng)的局部控制，利用其送風(fēng)末端裝置風(fēng)閥的開度作為各空調(diào)區(qū)域相關(guān)負(fù)荷的指示信號，提出送風(fēng)靜壓優(yōu)化控制方法。

4 變風(fēng)量空調(diào)(VAV)控制系統(tǒng)模型

VAV空調(diào)系統(tǒng)主要應(yīng)用于大中型建筑物，它是全空氣空調(diào)系統(tǒng)與控制技術(shù)相結(jié)合并不斷發(fā)展的產(chǎn)物。與常規(guī)的全空氣空調(diào)系統(tǒng)相比，VAV空調(diào)系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)就是在每個空調(diào)房間的送風(fēng)管處設(shè)置一個VAV空調(diào)系統(tǒng)末端裝置(VAV Box)，該末端裝置的主要功能部件是一個風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門或末端調(diào)速風(fēng)機(jī)。

在總風(fēng)量控制下的VAV系統(tǒng)中, 當(dāng)室內(nèi)溫空器實(shí)時監(jiān)測到實(shí)際溫度超出設(shè)定溫度時，通過A／D轉(zhuǎn)換將溫差信號由各分支饋線傳輸給末端裝置控制器，并同時將信號傳輸給VAV系統(tǒng)主控制器。通過對信號的比較處理，改變送風(fēng)主機(jī)運(yùn)行頻率，改變送風(fēng)量。而末端裝置通過調(diào)整閥門開度或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制進(jìn)入房間的送風(fēng)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對各個房間的溫度控制。末端裝置的風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過其自身的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，最簡單的控制方式就是根據(jù)比較房間內(nèi)實(shí)際溫度值與設(shè)定溫度值之間的差值來調(diào)節(jié)末端裝置的風(fēng)閥開度。但這種控制也存在一些問題：當(dāng)某個房間達(dá)到設(shè)定溫度而相應(yīng)末端裝置風(fēng)閥開度保持穩(wěn)定時，由于其它房間末端裝置響應(yīng)相應(yīng)空調(diào)狀況而做出調(diào)整時就會影響整個VAV空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)壓力，進(jìn)而改變已調(diào)整穩(wěn)定的房間末端裝置，而空調(diào)負(fù)荷的熱惰性又致使末端裝置不會立刻進(jìn)行調(diào)整性動作，等房間空調(diào)負(fù)荷交得較大并出現(xiàn)溫度波動時，末端裝置才采取動作，而動作的結(jié)果又反過來影響其它房間末端裝置的控制效果。這樣一種以動態(tài)響應(yīng)為主連續(xù)參量、多環(huán)節(jié)的控制方式來保證環(huán)境溫度與設(shè)定溫度相一致是很困難的，其中任何一個環(huán)節(jié)年問題都會導(dǎo)致運(yùn)行出現(xiàn)故障或是令系統(tǒng)功能大打折扣。比如，在送風(fēng)管道上選擇檢測點(diǎn)的位置如何，能否準(zhǔn)確代表系統(tǒng)送風(fēng)狀況，是否失真，再比如送風(fēng)管道異常漏風(fēng)時，還有，假如信號抗電磁干擾能力差等都會導(dǎo)致系統(tǒng)送風(fēng)紊亂，送風(fēng)主機(jī)運(yùn)行頻率異常，原有送風(fēng)平衡被破壞，甚至無法進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整等等問題。

篇4

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；變頻；電氣控制

中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1簡述

某國賓館建筑面積約10000平方米，中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍出水溫度設(shè)計為7℃，

冷卻進(jìn)水溫度設(shè)計為37℃，系統(tǒng)配置如下：一用一備冷凍機(jī)組系統(tǒng)、兩用一備冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、兩用一備冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、兩用兩備冷卻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及一些相關(guān)的輔助設(shè)備。中央調(diào)控工藝流程如下：

圖1：中央空調(diào)控制工藝流程圖

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

本中央空調(diào)控制系統(tǒng)包括：鍋爐控制系統(tǒng)、冷凍機(jī)組控制系統(tǒng)、冷卻水控制系統(tǒng)、冷卻水控制系統(tǒng)和末端設(shè)備控制控系統(tǒng)。為了對以上幾個系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，本控制系統(tǒng)采用S7300(PLC)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制，采用Wincc作為上位機(jī)控制軟件?？照{(diào)機(jī)組、冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵、冷卻風(fēng)機(jī)通過標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS協(xié)議經(jīng)MODBUS-DP轉(zhuǎn)換設(shè)備和PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC和上位機(jī)通過DP通訊實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

整個中央空調(diào)系統(tǒng)控制策略如下：當(dāng)外界環(huán)境溫度上升時，機(jī)組排氣壓力相應(yīng)上升,系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)流程圖如圖3。

圖3 PID調(diào)節(jié)流程圖

反之，則控制流程相反。

3 結(jié)論

從功能實(shí)現(xiàn)和實(shí)際運(yùn)行情況看，中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計完成后，能夠根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化，通過對變頻器進(jìn)行調(diào)速實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足系統(tǒng)的運(yùn)行要求。特別是空調(diào)系統(tǒng)和自控系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用，整個空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)全自動控制，提高了自動化水平，運(yùn)行安全可靠、實(shí)現(xiàn)了無人值守，在保證了某國賓館舒適度的同事并節(jié)約了能源。

4 參考文獻(xiàn)

《中央空調(diào)工程設(shè)計與施工》，吳繼紅等 高等教育出版社

篇5

[關(guān)鍵詞]空調(diào) 電控控制 設(shè)計

中圖分類號：TM921151 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）21-0121-01

前言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對于生活的要求也越來越高，近年來，隨著空調(diào)的設(shè)計技術(shù)的不斷提高，空調(diào)在我國的普及率越來越高。有研究調(diào)查，人們用于生活的電量正在逐步地上升，其中空調(diào)的用電量是人們生活用電的主要部分之一?？照{(diào)作為人們生活的必要電器，其設(shè)計的舒適度和人性化越來越受到人們的關(guān)注，其電控控制系統(tǒng)也在向著越來越理想化的方向發(fā)展。

1.空調(diào)分體機(jī)控制器設(shè)計

空調(diào)的電控控制系統(tǒng)分為好幾個部分，其中，空調(diào)分體機(jī)控制器的設(shè)計比較復(fù)雜。空調(diào)分體機(jī)控制器的主要工作就是將一些輸入的信息，經(jīng)過空調(diào)分體機(jī)控制系統(tǒng)的分析和處理，將輸入的信息反饋給需要執(zhí)行命令的元件，使得空調(diào)分體機(jī)控制器的其他部分能夠按照命令完成操作。

1.1 主要的元器件

空調(diào)分體機(jī)的控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，包含的元件非常多，因此是一個比較多元的系統(tǒng)。主芯片MCU是主要的元件，在空調(diào)分體機(jī)正常運(yùn)行的過程中，主芯片能夠采集到空調(diào)周圍運(yùn)行環(huán)境的一些信息，并且將這些信息進(jìn)行分析和處理，并且根據(jù)人們實(shí)際的要求以及空調(diào)分體機(jī)的系統(tǒng)要求進(jìn)行操作控制。在空調(diào)的運(yùn)行過程中，難免會因?yàn)椴僮鞑划?dāng)，或者系統(tǒng)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致主芯片的運(yùn)行出現(xiàn)問題。在主芯片出現(xiàn)故障時，復(fù)位芯片能夠及時發(fā)揮作用，保證主芯片能夠迅速的恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)?？照{(diào)分體機(jī)控制系統(tǒng)的變壓器，能夠?qū)⑤斎氲碾妷恨D(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的電壓，一般來說正常用電的電壓為220V，但是不同的電器對電壓要求不同，因此，空調(diào)分體機(jī)在運(yùn)行的時候也需要合適的電壓。變壓器能夠?qū)?20V的電壓通過整流和穩(wěn)壓為空調(diào)分體機(jī)控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定的低壓直流供電。除了以上元器件之外，在空調(diào)分體機(jī)的控制器中所用的元器件還有晶振和陶瓷諧振器、繼電器、壓敏電阻、穩(wěn)壓管以及光耦和可控硅，這些元器件在控制器中缺一不可，共同保證空調(diào)控制器的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 電路設(shè)計要求

除了必要的元器件之外，空調(diào)的分體機(jī)控制器要想正常穩(wěn)定的運(yùn)行時，必須有一個完整的電路設(shè)計。首先是電源電路設(shè)計，一般來說，在電源電路的設(shè)計中，還要注意變壓器的應(yīng)用，在以上的兩種電路中都需要使用變壓器對輸入電壓進(jìn)行調(diào)整，最后輸出元器件所需的電壓。其次是芯片電路，這部分的電路設(shè)計關(guān)系著空調(diào)分體機(jī)控制器的使用情況，主要包括復(fù)位電路和時鐘電路。時鐘電路中主要工作的元器件是晶振或者是陶瓷諧振器，這兩種元器件在電路的運(yùn)行中，能夠產(chǎn)生時鐘，并且將這種時鐘信息傳給芯片。而復(fù)位電路的設(shè)計不但是保障空調(diào)分體機(jī)設(shè)計運(yùn)行的必要設(shè)計，并且其設(shè)計工藝也是比較復(fù)雜的。一旦主芯片出現(xiàn)了故障，復(fù)位電路能夠使得控制器能夠迅速的復(fù)位，繼續(xù)工作。在空調(diào)分體機(jī)控制器的電路設(shè)計中，除了以上兩種電路，還有采樣電路，功率驅(qū)動電路，負(fù)載強(qiáng)電電路等的設(shè)計，都是支持整個控制器運(yùn)行的重要電路。

1.3 分體機(jī)的設(shè)計工藝

空調(diào)分體機(jī)控制器的設(shè)計影響著整個空調(diào)的使用，因此不管是元器件還是電路其設(shè)計工藝必須嚴(yán)格要求。在設(shè)計空調(diào)分體機(jī)控制器的過程中，首先任務(wù)是選擇元器件，在選擇元器件的過程中，一定要選擇比設(shè)計中的元器件的額定容量還要大的元器件，這樣一來，控制器在工作的過程中，一旦發(fā)生了超負(fù)荷運(yùn)行時，能夠保障電路正常運(yùn)行，還能提高元器件的工作壽命。其次是，設(shè)計控制器的工作環(huán)境，工作環(huán)境對于空調(diào)分體機(jī)控制器的正常工作有很大的影響作用，在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)盡可能地保證散熱功效。在空調(diào)分體機(jī)控制器的運(yùn)行中，難免會出現(xiàn)一些故障問題，在設(shè)計的過程中一定要提前設(shè)計好電路保護(hù)，一般的設(shè)計就是增加嵌位二極管，以此來保護(hù)其它元器件。

2. 空調(diào)遙控器設(shè)計

空調(diào)的遙控器是人們控制空調(diào)的最重要的一部分，空調(diào)遙控器的設(shè)計與控制空調(diào)的功能聯(lián)系密切。平時看似很小的空調(diào)遙控器，其工作機(jī)理以及內(nèi)部構(gòu)造都是相當(dāng)復(fù)雜的，空調(diào)遙控器的系統(tǒng)包括集成電路、液晶顯示電路鍵盤、芯片電路、隨身感測溫電路背光工程電路以及紅外發(fā)射電路等，其工作起來每個部分結(jié)合成為一個整體，是非常高端的設(shè)計。在空調(diào)遙控器的設(shè)計過程中，要認(rèn)真分析每個電路的工作原理和元器件的作用，然后再選擇一些比較高質(zhì)量的元器件進(jìn)行組合，最后設(shè)計的空調(diào)遙控器在精準(zhǔn)和功能方面都要達(dá)到技術(shù)的要求。

3.變頻空調(diào)的電控設(shè)計

3.1 直流變頻空調(diào)的電控設(shè)計

直流變頻空調(diào)在人們的生活和生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，這類空調(diào)的電控設(shè)計也是非常有特色的，所謂的直流變頻空調(diào)并不是需要直流電直接供電的，而是采用一種直流變頻設(shè)備，將所供的電進(jìn)行交流與直流之間的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到系統(tǒng)所需的供電。直流變頻空調(diào)在運(yùn)行的過程中，調(diào)速性能非常好，并且噪音低，運(yùn)行效率高，是人們所中意的一類空調(diào)。直流變頻空調(diào)分為正弦波驅(qū)動和方波驅(qū)動兩類，這兩類驅(qū)動方式與空調(diào)的壓縮機(jī)設(shè)計有關(guān)。

3.2 交流變頻空調(diào)的電控設(shè)計

交流變頻空調(diào)的電控設(shè)計更加嚴(yán)格，交流變頻空調(diào)的電控系統(tǒng)需要改變壓縮機(jī)供電頻率而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。之所以說交流變頻空調(diào)的電控設(shè)計更加嚴(yán)格是因?yàn)樵撟冾l空調(diào)的壓縮機(jī)供電頻率與電壓的變化都是有嚴(yán)格控制的，二者的變化必須是等比例的，即壓縮機(jī)供電頻率在改變的時候，輸出給壓縮機(jī)的電壓也必須同時作出改變，并且改變的比例是相等的。交流變頻空調(diào)的電控設(shè)計非常關(guān)鍵，如果設(shè)計的不合格，將會出現(xiàn)一些故障，例如壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不良現(xiàn)象，整個電控系統(tǒng)的能效比降低，整個空調(diào)機(jī)功率因素低，并且容易出現(xiàn)較大的振動等現(xiàn)象。因此，在交流變頻空調(diào)的電控設(shè)計過程中，必須對每個元器件和電路的設(shè)計都要做到嚴(yán)格要求。

3.3 變頻空調(diào)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵元件

不管是直流變頻空調(diào)還是交流變頻空調(diào)，其電控系統(tǒng)的設(shè)計中都有一些關(guān)鍵的元件，這些元件不僅發(fā)揮著重要的作用，而且也是空調(diào)出現(xiàn)故障的重要一部分。與常規(guī)的空調(diào)相比，變頻空調(diào)的室內(nèi)機(jī)部分都是相似的，唯一不同的地方就是變頻空調(diào)比常規(guī)空調(diào)多了另外一種電路，這種電路就是室外通訊電路。正由于這種額外的電路增加了，因此變頻空調(diào)需要更多的元器件和更高的技術(shù)要求，也導(dǎo)致變頻空調(diào)的電控設(shè)計價格要更高一些。在變頻空調(diào)的電控設(shè)計中，變頻室外的主要的元器件包括變頻模塊組件、光耦、大電抗器、室外主控芯片等，這些元器件能夠保障空調(diào)在運(yùn)行的過程中，速度以及處理分析能力也有了很大的進(jìn)步，使得變頻空調(diào)的電控系統(tǒng)更加可靠。

4.結(jié)語

在人們的日常生活與生產(chǎn)中，空調(diào)占據(jù)著重要的地位，并且逐漸發(fā)展成為人們生活中不可或缺的一種家用電器。提高空調(diào)的設(shè)計，使之成為更加符合人們要求的家用電器是空調(diào)生產(chǎn)設(shè)計商的重要的研究方面。空調(diào)的電控設(shè)計與空調(diào)的功能及人性化設(shè)計都是密切相關(guān)的，因此完善空調(diào)的電控設(shè)計是非常有意義的。要想完善空調(diào)的電控設(shè)計，必須深入了解空調(diào)電控系統(tǒng)的各個元器件、電路以及工作原理。

參考文獻(xiàn)

篇6

關(guān)鍵詞：車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)；新能源汽車；需求分析

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）010-0-01

一、前言

隨著新型能源汽車的誕生和普及，與汽車相關(guān)的科學(xué)技術(shù)也發(fā)生了不同程度的改變，變化最顯著的技術(shù)之一就是車載空調(diào)技術(shù)。傳統(tǒng)的燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)利用發(fā)動機(jī)來驅(qū)動空調(diào)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作，以達(dá)到車室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)和空氣流通的效果。新型能源汽車發(fā)動機(jī)的驅(qū)動方式多種多樣，很多新型能源汽車不再有驅(qū)動車載空調(diào)運(yùn)行的燃油發(fā)動機(jī)，因此有必要對車載空調(diào)技術(shù)進(jìn)行研究，使用其它技術(shù)實(shí)現(xiàn)對新型能源汽車車載空調(diào)進(jìn)行驅(qū)動控制。

二、車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

各國政府及其汽車廠商都投入了大量的人力財力用于新型能源汽車車載空調(diào)研發(fā)，同時得益于微機(jī)控制、微電子技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)控制技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于新型能源汽車空調(diào)的設(shè)計。目前，美國生產(chǎn)的油電混合型汽車載空調(diào)系統(tǒng)全部由電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動。美國通用汽車公司和日本五十鈴汽車公司（后合并到三菱集團(tuán)）一起聯(lián)合研究智能型車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)來控制的電動客車空調(diào)系統(tǒng)，將新型能源汽車車載空調(diào)技術(shù)推到一個新的高度。法國露絡(luò)路易斯公司將模糊控制理論應(yīng)用于車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了新型能源汽車空調(diào)變頻技術(shù)。歐美等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車公司也相繼開發(fā)出各自的基于電機(jī)控制的車載電動空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)品。

我國的電機(jī)控制技術(shù)起步較晚，新型能源汽車的研究水平較發(fā)達(dá)國家相比仍然比較落后，所以車載電動空調(diào)電機(jī)控制技術(shù)一直發(fā)展緩慢。目前我國現(xiàn)有主要車載電動空調(diào)生產(chǎn)廠家有20多家，這些空調(diào)生產(chǎn)廠家絕大部分是引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，沒有自主研發(fā)能力。另外我國各知名空調(diào)企業(yè)聯(lián)手各科研機(jī)構(gòu)以及部分高校投入了大量的人力物力財力致力于車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)研究，但是汽車復(fù)雜的工況環(huán)境對系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高的要求，給研發(fā)帶來了很大難度。國內(nèi)已經(jīng)有少數(shù)幾款車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品，但是難以適應(yīng)新型能源汽車震動頻繁和強(qiáng)電磁干擾復(fù)雜的工作環(huán)境，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。

三、車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)解決方案

學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外較成熟的應(yīng)用技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)要求，以車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)為設(shè)計對象，進(jìn)一步分析討論用于車載電動空調(diào)電機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計用于車載電動空調(diào)的基于ST7FMC系列單片機(jī)的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，目前該控制系統(tǒng)還在研發(fā)試驗(yàn)中，并已取得一定進(jìn)展。具體解決方案如下：

1.分析研究無刷直流電機(jī)位置新檢測方法

對Y型三相全橋式電機(jī)電路進(jìn)行分析，研究基于導(dǎo)通二相繞組的等電感電勢的轉(zhuǎn)子位置檢測方法。使用這種方法解決了在BLDCM（無刷直流電機(jī)）低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子位置信號難以提取的問題。

2.控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

根據(jù)新的轉(zhuǎn)子位置檢測方法提出硬件電路設(shè)計方案?？刂葡到y(tǒng)采以意法公司生產(chǎn)的ST7FMC2S6單片機(jī)為主控芯片實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計。硬件電路設(shè)計主要包括位置信號檢測模塊電路設(shè)計、總線通信模塊電路設(shè)計，驅(qū)動電路模塊設(shè)計等。

3.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

結(jié)合系統(tǒng)功能進(jìn)行相關(guān)的軟件設(shè)計。需實(shí)現(xiàn)BLDCM的啟動、調(diào)速功能以及CAN總線的通信功能。

4.樣機(jī)的調(diào)試軟件設(shè)計

為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)對電機(jī)控制的精準(zhǔn)性，需要設(shè)計開發(fā)一套基于CAN總線的車載電動空調(diào)控制監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件，通過本軟件可實(shí)現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)顯示與控制、車身工作環(huán)境顯示模擬等功能。

四、車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用價值

目前我國的車載電動空調(diào)電機(jī)控制技術(shù)相對比較落后，國產(chǎn)車載電動空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，產(chǎn)品質(zhì)量整體不高。以上現(xiàn)象直接導(dǎo)致國產(chǎn)車載電動空調(diào)成本高，產(chǎn)品競爭力差。因此，我們需要研發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本，改善產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高我國車載電動空調(diào)產(chǎn)品的市場競爭力。

電動汽車要求電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)響應(yīng)快，對系統(tǒng)的動態(tài)性能以及穩(wěn)態(tài)性能要求都比較高。但是電動汽車系統(tǒng)的復(fù)雜性，加上振動，干擾等問題的影響，導(dǎo)致低轉(zhuǎn)速下難以提取車載電動空調(diào)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號，最終電機(jī)無法正常啟動嚴(yán)重影響空調(diào)穩(wěn)定性。在電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時，我們采用了一種新的位置檢測方法實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號的有效提取，提高整個空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

另外，針對復(fù)雜項(xiàng)目復(fù)雜的工作環(huán)境，在產(chǎn)品的研發(fā)過程中，設(shè)計人員和產(chǎn)品測試人員需要在各類模擬環(huán)境（如復(fù)雜路況、極端的天氣情況環(huán)境）對車載電動空調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)對車載電動空調(diào)的精準(zhǔn)控制。本設(shè)計利用CAN總線通信模塊設(shè)計了樣機(jī)的調(diào)試監(jiān)控軟件。通過本樣機(jī)的調(diào)試監(jiān)控軟件測試人員可以透明的觀測到空調(diào)電機(jī)的運(yùn)行情況，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制提供了有數(shù)據(jù)。

篇7

關(guān)鍵詞：恒溫恒濕；空調(diào)系統(tǒng)；全年運(yùn)行；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TB657文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械、紡織、電子、化學(xué)等行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求愈來愈高，與產(chǎn)品質(zhì)量緊密相關(guān)的空氣環(huán)境要求也越來越嚴(yán)格，因此越來越多的行業(yè)應(yīng)用恒溫恒濕空調(diào)來滿足生產(chǎn)工藝的要求。而為了實(shí)現(xiàn)工藝要求的溫濕度條件，對空調(diào)系統(tǒng)做相應(yīng)的調(diào)節(jié)，就需要對溫濕度進(jìn)行有效的控制。常規(guī)的恒溫恒濕空調(diào)機(jī)對室內(nèi)溫濕度的控制是通過采取頻繁啟動壓縮機(jī)、精確調(diào)節(jié)控制電加熱器和加濕器等措施實(shí)現(xiàn)的。這直接導(dǎo)致其負(fù)荷適應(yīng)性較差、能源消耗巨大、加熱加濕控制系統(tǒng)復(fù)雜、壓縮機(jī)頻繁啟動影響其壽命及對電網(wǎng)造成巨大沖擊。實(shí)際上，有許多手段可以影響房間的溫濕度，但影響的程度是不一樣的。本文重點(diǎn)論述恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行控制。

1.空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

1.1冷熱源的選擇

由于絕對濕度控制精度為(7.8±1)(g/kg干空氣),根據(jù)室內(nèi)熱濕負(fù)荷分布情況,機(jī)器露點(diǎn)溫度必須低于10℃,那么表冷器的進(jìn)水溫度要求低于4℃。為了得到低溫水,恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的冷源選擇使用乙二醇水溶液冷水機(jī)組。根據(jù)夏季室外條件計算恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的最大冷負(fù)荷,選擇制冷量為386kw的活塞式冷水機(jī)組,經(jīng)過溫控和低溫保護(hù)改造的雙工況冷水機(jī)組可用于冷卻乙二醇水溶液,冷水機(jī)組通過溶液泵和管道向空氣處理機(jī)組提供低溫乙二醇水溶液。

為了節(jié)能和調(diào)節(jié)方便,熱源選用臥式燃?xì)獬盒蜔崴仩t,省去蒸汽一水換熱器,熱水鍋爐出水溫度為65一80℃,供熱系統(tǒng)通過熱水泵和管道分別向空氣處理機(jī)組的預(yù)熱、再熱和加熱盤管提供熱水。

1.2空調(diào)水系統(tǒng)

水系統(tǒng)采用同程式四管制。乙二醇水溶液循環(huán)系統(tǒng)由乙二醇水溶液泵,乙二醇水溶液箱和送回水管組成。循環(huán)泵自乙二醇水溶液箱將水溶液吸人,經(jīng)輸液管道與空氣處理機(jī)組的冷卻盤管相連接,經(jīng)冷卻盤管后通往冷水機(jī)組的蒸發(fā)器冷卻,再返回水溶液箱。乙二醇水溶液箱用來存放乙二醇水溶液,并在控制調(diào)節(jié)時穩(wěn)定工況用。熱水循環(huán)系統(tǒng)由熱水泵,熱水膨脹水箱和送回水管組成。熱水泵自熱水鍋爐將熱水吸人,分別通過空氣處理機(jī)組的熱水盤管加熱空氣后返回至熱水鍋爐。熱水膨脹水箱設(shè)于熱水循環(huán)系統(tǒng)的最高處。為排出冷水機(jī)組的冷凝熱,設(shè)置冷卻系統(tǒng),該系統(tǒng)由冷卻塔,冷卻水泵和供回水管組成。由于全年恒溫恒濕運(yùn)行調(diào)節(jié)控制的需要,冬季亦需冷水機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行,此時冷卻塔的風(fēng)機(jī)由冷卻水溫度控制停/開,水溫控制在15℃以上;若冬季發(fā)現(xiàn)冷卻水溫低于5℃時,冷卻水泵必須連續(xù)自循環(huán)運(yùn)行,利用水泵的功耗防凍。此外水管系統(tǒng)增加旁通控制,以便在寒冬季節(jié)時減少通往冷卻塔的水量。

1.3空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

空氣處理機(jī)組由混合段、初中效過濾段、檢修段、預(yù)熱段、加濕段、冷卻段、檢修段、再熱段和風(fēng)機(jī)段組成。為了提高溫濕度的控制精度,在各檢修段中加裝了均流裝置,并增加傳感器插人孔,混合段配有新回風(fēng)混合調(diào)節(jié)風(fēng)門,即可電動設(shè)定也可手動調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比例。

通風(fēng)系統(tǒng)由新風(fēng)管和送風(fēng)管二個部分組成。采用一根新風(fēng)管向空氣處理機(jī)組提供新風(fēng),空氣處理機(jī)組由送風(fēng)管將已經(jīng)處理好的空氣按送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)經(jīng)總風(fēng)管和支風(fēng)管通至控制區(qū)域,采用圓形和方形散流器,并通過線控調(diào)節(jié)風(fēng)門,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和熱負(fù)荷分布情況來調(diào)節(jié)風(fēng)量以使整個空調(diào)系統(tǒng)獲得比較均勻的溫度場。

新風(fēng)管設(shè)置在屋頂,采用百葉式進(jìn)風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口裝有空氣過濾器。新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口用風(fēng)管和空氣處理機(jī)組新風(fēng)口相連,在分支口設(shè)置了調(diào)節(jié)風(fēng)門,用來調(diào)節(jié)空氣處理機(jī)組的進(jìn)風(fēng)量。不設(shè)回風(fēng)管,回風(fēng)直接從控制區(qū)域進(jìn)人空氣處理機(jī)組的回風(fēng)口。

2.空調(diào)系統(tǒng)的自動控制

為了使空調(diào)區(qū)域的溫度和濕度能維持在允許的波動范圍內(nèi),本恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)采用全年自動控制的運(yùn)行調(diào)節(jié)。此外還配有空氣處理過程溫濕度記錄儀的實(shí)時記錄?？照{(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)安裝DDG控制器,對應(yīng)著現(xiàn)場的空氣處理機(jī)組,控制器以一條通訊總線連接回監(jiān)控作為信息傳送,再由計算機(jī)監(jiān)控中心監(jiān)測。圖像化的中央監(jiān)控中心設(shè)在辦公室內(nèi),用一臺PC機(jī)為核心,以Wnidows為操作系統(tǒng),通過C一BUS總線將DDG控制器與中央監(jiān)控中心相連,完成空調(diào)的溫濕度信號檢測盒控制、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)測、故障報警以及參數(shù)修正、指令和修改程序等功能。系統(tǒng)還備有記錄儀記錄重要信息如恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)外溫度、濕度等。

為了保證全年實(shí)現(xiàn)對空氣處理機(jī)組的自動控制,以達(dá)到室內(nèi)恒溫恒濕的目的,濕度控制采用變露點(diǎn)直接控制法。濕度控制由加濕器和冷卻盤管共同完成。系統(tǒng)運(yùn)行后,室內(nèi)絕對濕度傳感器的模擬量信號進(jìn)入DDG,通過與設(shè)定值進(jìn)行比較,若存在偏差,則根據(jù)PID算法決定冷卻盤管的露點(diǎn)溫度設(shè)定值,再依據(jù)實(shí)際露點(diǎn)溫度與設(shè)定溫度值的偏差通過PID控制來調(diào)節(jié)冷卻盤管回水電動三通閥的開度,使室內(nèi)絕對濕度達(dá)到要求范圍。濕膜式加濕器的進(jìn)水電磁閥的控制由加濕器后的絕對濕度傳感器的實(shí)測值和設(shè)定值的偏差,通過電磁閥開關(guān)動作來實(shí)現(xiàn),以達(dá)到等焙加濕的目的。

溫度控制由預(yù)熱段、冷卻段和再熱段三部分共同執(zhí)行。預(yù)熱段出口的空氣溫度傳感器控制調(diào)節(jié)預(yù)熱盤管回水電動三通閥的開度,以保證經(jīng)過預(yù)熱段的新回混合風(fēng)達(dá)到一定的溫度,經(jīng)等燴加濕再經(jīng)冷卻段冷卻至室內(nèi)狀態(tài)空氣的露點(diǎn),此時空氣經(jīng)再熱段進(jìn)行再熱,根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定值的比較偏差,自動調(diào)節(jié)再熱盤管回水電動三通閥的開度以保證送風(fēng)空氣狀態(tài)達(dá)到室內(nèi)溫度范圍。為了防止外界環(huán)境空氣滲入空調(diào)區(qū)域,干擾空調(diào)室內(nèi)的溫、濕度,空調(diào)系統(tǒng)要求保持一定的正壓,室內(nèi)的正壓控制是根據(jù)排風(fēng)量的要求,利用壓差傳感器控制新風(fēng)門和回風(fēng)門的比例調(diào)節(jié)以期達(dá)到目的。

此外同時進(jìn)人記錄儀進(jìn)行溫濕度記錄的傳感器以標(biāo)準(zhǔn)電壓信號輸出,與控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)并聯(lián)使用該信號。

作為顯示監(jiān)測系統(tǒng)的計算機(jī),在屏幕上顯示控制系統(tǒng)圖、各點(diǎn)溫度、絕對濕度、閥門開度、風(fēng)門開度等信息,從而方便了操作人員的觀測。

3. 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行控制重點(diǎn)

(1)采用變露點(diǎn)直接控制方法可以實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的全年四季運(yùn)行調(diào)節(jié)。

(2)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)采用一次回風(fēng)循環(huán),可合理地利用回風(fēng),不僅能節(jié)約冷、熱能源,而且由于回風(fēng)溫、濕度接近空調(diào)房間的溫、濕度,補(bǔ)充適當(dāng)?shù)氖彝庑嘛L(fēng),使混合風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)相對穩(wěn)定,減少空氣處理所需的冷熱負(fù)荷,保證了冷卻盤管的露點(diǎn)溫度的恒定。

(3)采用新型的潔凈、節(jié)能加濕設(shè)備―濕膜加濕器,在實(shí)際運(yùn)行過程中,運(yùn)行費(fèi)用低,無通常加濕器產(chǎn)生的白粉現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了干凈的加濕;控制方式簡單,節(jié)能高效。

(4)設(shè)計的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)自運(yùn)轉(zhuǎn)以來,各項(xiàng)性能參數(shù)均達(dá)到設(shè)計和工藝的要求。經(jīng)測試結(jié)果表明,24小時內(nèi),溫度控制精度一般為土0.9℃,絕對濕度控制精度為±0.79(g/kg干空氣)。

(5)在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中曾對恒溫恒濕區(qū)域的幾個重要控制點(diǎn)進(jìn)行了溫、濕度的測量,結(jié)果表明,控制區(qū)域內(nèi)不同地點(diǎn)的溫、濕度略有偏差,但偏差均在允許的波動范圍內(nèi)。說明布風(fēng)系統(tǒng)的氣流組織均勻性有待進(jìn)一步的提高。建議溫、濕度控制精度要求更高、更均勻的空調(diào)系統(tǒng)采取能使空氣充分混合的專用通風(fēng)系統(tǒng)。

4.結(jié)語

本文對變頻恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度控制方面進(jìn)行了分析，設(shè)計和研究，分析了恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行控制系統(tǒng)，可以取得較為滿意的控制效果，為系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了一種有效的方法。

參考文獻(xiàn)

［1］GB 50019 －2003a，采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范［S］．

［2］趙榮義，等 . 空氣調(diào)節(jié)［M］． 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2009．

［3］陸耀慶 . 實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊［M］． 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2007．

篇8

關(guān)鍵詞：模糊控制；PID控制；變頻空調(diào)系統(tǒng)

中圖分類號：TB657 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

空調(diào)系統(tǒng)具有非線性，時變，滯后性等特性，同時由于房間不同，環(huán)境不同，建立精確的空調(diào)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型極其困難。因此選用合適的控制方案以滿足人們對空調(diào)性能越來越高的要求成為空調(diào)控制器技術(shù)的關(guān)鍵。

本文使用DSP芯片作為控制內(nèi)核，采用模糊控制和PID控制相結(jié)合的智能控制方法，用于空調(diào)系統(tǒng)中，得到了很好的控制效果。

2 智能控制器的設(shè)計

空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度時，需要很高的動態(tài)品質(zhì)和穩(wěn)定精度。由于空調(diào)系統(tǒng)模型及房間模型都不能精確地確定，而單純的采用模糊控制和PID控制，控制效果都不夠理想。因此采用將模糊控制和PID控制相結(jié)合，共同調(diào)節(jié)輸出的控制方法。此方法集中了模糊控制的魯棒性強(qiáng)和PID控制的控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠達(dá)到很好的控制效果。

控制方案如圖1所示，根據(jù)實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度兩者差值大小，選擇模糊控制和PID控制所占比例，當(dāng)溫差較大時（|e|≥e0），模糊控制器的控制量乘以系數(shù)K1，PID控制器的控制量乘以系數(shù)K3，同理當(dāng)溫差較小時（|e|≤e0），模糊控制器的控制量乘以系數(shù)K2，PID控制器的控制量乘以系數(shù)K4，然后將兩控制器的輸出相加作為最終的控制量。通過仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，最終確定兩個控制器在總的控制輸出中占的比例的比例系數(shù)K1，K2，K3，K4。

2.1 模糊控制器的設(shè)計

溫差e和溫差變化率ec作為模糊控制器的兩個輸入，壓縮機(jī)頻率作為控制器的輸出u。e和ec對應(yīng)的論域?yàn)閇-3，+3]，選用語言變量為{PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB}，含義依次為：正大、正中、正小、零、負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大?？刂屏縰的語言變量為{PB，PM，PS，ZO，NS，NM}，含義依次為：正大、正中、正小、零、負(fù)小、負(fù)中。e，ec，u的隸屬函數(shù)圖如圖2、圖3所示。

其中e的基本論域?yàn)閇-2，+6]，ec的基本論域?yàn)閇-0.3，+0.2]，u的基本論域?yàn)閇-6，+10]，模糊規(guī)則選用的形式為：if e and ec then u 。

通過仿真由相應(yīng)的輸入組合可以得到相應(yīng)的解模糊輸出，解模糊選用面積重心法，即可以得到模糊控制表，見表1。

2.2 PID控制器的設(shè)計

當(dāng)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度之差較小時，進(jìn)入PID控制模式。PID控制的關(guān)鍵內(nèi)容在于整定PID參數(shù)。

PID控制器輸出的一般形式為：

U[PID]=（ e×Kp+∫e + ec×Kd）×Kpid

數(shù)字離散化后的表達(dá)式為：

U[PID]=（ e（k）×Kp+Ki×+ ec（k） × Kd）× Kpid

其中：e（k）表示第k次采樣時的溫差，表示從采樣開始累積到k時刻的采樣值之和；ec（k）表示當(dāng)前采樣偏差與上一次采樣偏差的差值；Kp，Ki，Kd分別表示比例、積分、微分的系數(shù)；Kpid則表示PID控制器的比例增益，其值根據(jù)當(dāng)前溫差大小決定Kpid等于K3還是K4。

由于系統(tǒng)可設(shè)定的溫度范圍較寬，溫差及溫差變化速率不同，PID參數(shù)不同，且由于空調(diào)系統(tǒng)的比例帶較大，本文使用臨界比例帶法調(diào)整PID參數(shù)的整定方向。鑒于在空調(diào)系統(tǒng)中用PID控制容易產(chǎn)生的積分飽和問題以及選取合適的積分增益，本文采用積分分離和變速積分相結(jié)合的方案。當(dāng)溫差較大時，取消積分作用，即Ki=0，增大KP，使溫差很快降到某一范圍內(nèi)，此時再引入積分，并使用積分變速函數(shù)根據(jù)溫差改變積分累加速度，以消除靜差，達(dá)到高控制精度。Kd的調(diào)整則根據(jù)溫差變化率，并設(shè)置Kd限值，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。

3 硬件的實(shí)現(xiàn)

控制方案的硬件實(shí)現(xiàn)如圖4所示，由于需要實(shí)時處理信號，使用復(fù)雜的控制方案則需要很高的運(yùn)算速度。本文選用TI公司針對空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)的專用DSP芯片作處理器，將檢測到的模擬信號經(jīng)芯片內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理，通過通訊模塊將檢測到實(shí)時溫度與設(shè)定溫度傳遞給芯片，并與設(shè)定溫度實(shí)時比較，經(jīng)過運(yùn)算后輸出PWM信號控制壓縮機(jī)頻率，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。

4 軟件的實(shí)現(xiàn)

軟件的控制流程圖如圖5所示，首先對溫度進(jìn)行采集，通過計算得到溫度偏差e和偏差變化率ec，然后分別進(jìn)行模糊控制和PID控制，將兩個控制器計算出的輸出頻率相加，根據(jù)|e|和設(shè)定值e0之差的大小，決定兩算法控制器在總輸出中的比例分量，得到最終的輸出控制頻率。

5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

此控制方案用于空調(diào)系統(tǒng)中，設(shè)定室內(nèi)溫度為25℃，實(shí)驗(yàn)開始時室內(nèi)溫度為30℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。結(jié)果表明，使用本控制方案，溫度調(diào)節(jié)速度快，超調(diào)小，穩(wěn)定性好，滿足了空調(diào)的舒適性與穩(wěn)定性。

結(jié)語

本文將模糊控制和PID控制兩種控制方法相結(jié)合，根據(jù)采樣溫度與設(shè)定溫度差值的大小選擇兩個控制器輸出所占比例，充分發(fā)揮兩控制方法的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)具有魯棒性、靈敏性、適應(yīng)性。設(shè)計了基于DSP芯片作處理器的硬件方案，給出軟件控制流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)控制精度高，穩(wěn)定性好，滿足設(shè)計要求，證明此控制方案適合非線性、時變性，滯后性特點(diǎn)的系統(tǒng)，實(shí)用性很高。

參考文獻(xiàn)

[1]李國勇.智能控制及其MATLAB實(shí)現(xiàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：252-256.

篇9

關(guān)鍵詞：DDC；廠房空調(diào)系統(tǒng)；應(yīng)用研究；

中圖分類號： TK323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

0.引言

在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，暖通空調(diào)系統(tǒng)所消耗的能量越來越呈現(xiàn)出上升的趨勢，在整體能耗中所占的比例越來越大，就目前而言民用建筑中空調(diào)系統(tǒng)的能耗占總能耗的50%-70%左右。所以有必要發(fā)展一種有效的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方法，尤其應(yīng)用在改善現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)自動化程度方面。在工業(yè)化設(shè)計中許多地方對環(huán)境有著極為嚴(yán)格的要求，對于一些放置精密設(shè)備的地方對溫、濕度都有著非常高的控制要求，同時現(xiàn)代工廠管理也對空調(diào)系統(tǒng)提出了較高的要求，一種可以遠(yuǎn)程集中管理的空調(diào)控制系統(tǒng)也因此孕育而生。DDC直接數(shù)字化控制方法是一項(xiàng)構(gòu)造簡單操作容易的控制設(shè)備，它可借由接口轉(zhuǎn)接設(shè)備隨負(fù)荷變化作系統(tǒng)控制，如空調(diào)冷水循環(huán)系統(tǒng)、空調(diào)箱變頻自動風(fēng)量調(diào)整及冷卻水塔散熱風(fēng)扇的變頻操控等，可以讓空調(diào)系統(tǒng)更有效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣不僅節(jié)省了大量能耗和人力，而且還可使系統(tǒng)在設(shè)計要求的工況下穩(wěn)定運(yùn)行，從而延長設(shè)備的使用壽命以及達(dá)到工藝系統(tǒng)對環(huán)境的要求和節(jié)能目的。

1.DDC控制系統(tǒng)概述

DDC系統(tǒng)是直接數(shù)字控制系統(tǒng)（Direct Digital Control，縮寫成DDC）。這是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為泛的計算機(jī)控制系統(tǒng)。其基本框圖如圖1所示。控制系統(tǒng)中引入計算機(jī)，運(yùn)用微機(jī)指令系統(tǒng)編出符合某種規(guī)律的程序，實(shí)現(xiàn)對被控參數(shù)的控制。

圖1微機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖

在常規(guī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律由硬件決定，若改變控制規(guī)律，則必需改變硬件；而計算機(jī)控制系統(tǒng)，控制規(guī)律的改變只需改變軟件的編制。在計算機(jī)控制系統(tǒng)中輸入輸出信號都是數(shù)字信號，因此在輸入端經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；在輸出端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器， 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。通過計算機(jī)對控制規(guī)律的數(shù)值計算，并以其結(jié)果（數(shù)字形式或轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量）直接控制生產(chǎn)過程。信號的輸入輸出又按能否直接被微機(jī)或執(zhí)行器接受而分為數(shù)字量輸入、輸出（DI/DO）和模擬量輸入、輸出（AI/AO）。模擬量信號所對應(yīng)的是一定量的電壓或電流值，這與傳感器輸出信號的特征有關(guān)。一般情況下，空調(diào)自控系統(tǒng)中常見的模擬量輸入有：溫度、濕度、壓力、流量、壓差等。模擬量輸出要進(jìn)行P、PI、PID 控制的電動水閥和風(fēng)閥。

數(shù)字量的輸入有：電動機(jī)狀態(tài)、水泵和風(fēng)機(jī)狀態(tài)、過濾器報警狀態(tài)、壓差開關(guān)、水位開關(guān)、防凍保護(hù)等。數(shù)字量的輸出有：電磁閥控制、二位電動水閥控制、水泵及風(fēng)機(jī)等設(shè)備的起?？刂啤D2是DDC系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)利用多路采樣器按順序?qū)Χ嗦繁粶y參數(shù)進(jìn)行采樣。經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入到計算機(jī)；再按編制的控制程序?qū)Ω鲄?shù)進(jìn)行比較、分析和計算；最后將計算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器、輸出掃描器按程序送至相應(yīng)的執(zhí)行器。實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程各被控參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，使其保持在預(yù)定值或最佳值上，以選到預(yù)期的控制效果。

圖2 DDC系統(tǒng)框圖

DDC系統(tǒng)還具有巡回檢測功能，能顯示、修改參數(shù)值、打印制表、越限報警、故障診斷和故障報警。當(dāng)計算機(jī)或系統(tǒng)的某個部件發(fā)生故障時，能及時通知操作人員切換至手動位置或更換部件。

2.建筑物空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一般建筑物常用的空調(diào)系統(tǒng)有CAV、VAV、VWV等，各有不同的操控方式，都可以用DDC控制。

2.1 定風(fēng)量系統(tǒng)（CAV）

定風(fēng)量系統(tǒng)（Constant Air Volume），顧名思義即是風(fēng)量維持一定之意。定風(fēng)量系統(tǒng)為空調(diào)機(jī)吹出的風(fēng)量一定，以提供空調(diào)區(qū)域所需要的冷（暖）氣。當(dāng)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷變動時，則以改變送風(fēng)溫度應(yīng)付室內(nèi)負(fù)荷，并達(dá)到維持室內(nèi)溫度于舒適區(qū)的要求。常用的廠房空調(diào)系統(tǒng)為：AHU空調(diào)機(jī)與FCU冰水管系統(tǒng)。這兩者一般均以定風(fēng)量（CAV）來供應(yīng)空調(diào)區(qū)，為了應(yīng)付室內(nèi)部分負(fù)荷的變動，在AHU定風(fēng)量系統(tǒng)以空調(diào)機(jī)的變溫送風(fēng)來處理，在一般FCU系統(tǒng)則以冰水閥開關(guān)控制來調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度。

2.2 變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）

變風(fēng)量系統(tǒng)（Variable Air Volume，簡稱VAV），即是空調(diào)機(jī)（AHU或FCU）可以調(diào)變風(fēng)量。然而AHU及FCU在送風(fēng)系統(tǒng)上會浪費(fèi)大量能源：因?yàn)樵陂L期低負(fù)荷時送風(fēng)機(jī)仍要執(zhí)行全風(fēng)量運(yùn)轉(zhuǎn)，這不但不易維持穩(wěn)定的室內(nèi)溫濕條件，也浪費(fèi)大量的送風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)能源。變風(fēng)量系統(tǒng)就是針對送風(fēng)系統(tǒng)耗電缺點(diǎn)的節(jié)能對策。變風(fēng)量系統(tǒng)可分為兩種：一種為AHU風(fēng)管系統(tǒng)中的空調(diào)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)（AHU-VAV系統(tǒng)）；一種為FCU系統(tǒng)中的室內(nèi)風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)（FCU-VAV系統(tǒng)）。AHU-VAV系統(tǒng)是在全風(fēng)管系統(tǒng)中將送風(fēng)溫度固定，而以調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的方式來應(yīng)付室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的變動。FCU-VAV系統(tǒng)則是將冰水供應(yīng)量固定，而在室內(nèi)FCU加裝無段變功率控制器改變送風(fēng)量，亦即改變FCU的熱交換率來調(diào)節(jié)室內(nèi)負(fù)荷變動。這兩種方式通過調(diào)量來減少送風(fēng)機(jī)的耗電量，同時也可增加熱源機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率而節(jié)約熱源耗電，因此可在送風(fēng)及熱源兩方面同時獲得節(jié)能效果。圖3是DDC變風(fēng)量系統(tǒng)控制組態(tài)圖。

圖3 DDC變風(fēng)量系統(tǒng)控制組態(tài)

2.3 變流量系統(tǒng)（VWV）

變流量系統(tǒng)（Variable Water Volume，簡稱VWV），是用一定的水溫供應(yīng)空調(diào)機(jī)以提高熱源機(jī)器的效率，用特殊的水泵來改變送水量，從而達(dá)到節(jié)約水泵用電的功效。變水量系統(tǒng)對水泵系統(tǒng)的節(jié)能效率根據(jù)水泵的控制方式和VWV使用比例而異，一般VWV的控制方式有無段變速與雙向閥控制方式。以上三種空調(diào)系統(tǒng)是目前廠房空調(diào)最常被設(shè)計的系統(tǒng)。廠房空調(diào)控制也就是把管路、管件、閥體或閥門集中設(shè)定控制流體提供冷氣。所以有效組合廠房空調(diào)控制即能有效控制耗能，設(shè)計合乎節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。

3.廠房空調(diào)系統(tǒng)的DDC控制方法

DDC設(shè)備在市面上的產(chǎn)品，各廠家的型號、套件都有所不同，但系統(tǒng)大同小異。只要將類比訊號輸入電腦，就能作控制與設(shè)定。當(dāng)這些控制運(yùn)用在空調(diào)設(shè)備時，整合方式有下列幾種方式：

3.1 定風(fēng)量系統(tǒng)（CAV）的DDC控制

因?yàn)槭嵌L(fēng)量系統(tǒng)，所以可以控制冰水系統(tǒng)上的二通閥。當(dāng)室溫升高，室內(nèi)傳感器送出信號給控制器，控制器接到信號與設(shè)定的溫度比較，輸出信號給冰水管上的二通閥，控制二通閥打開，使循環(huán)風(fēng)變冷送入室內(nèi)。如室內(nèi)溫度下降過多，盤管風(fēng)機(jī)作卸載。室內(nèi)溫度傳感器傳送信號至控制器為模擬輸入，控制器與設(shè)定溫度比較，輸出模擬信號至冰水管上，二通閥關(guān)閉。二通閥也有比例型式，這種比例式二通閥控制冰水大小進(jìn)入冷排使空調(diào)更有彈性控制，維持室溫在設(shè)定值上下。

3.2 變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）的DDC控制

箱型空調(diào)機(jī)則以出風(fēng)溫度及預(yù)設(shè)定的比值為控制方式?？總魉汀⒒仫L(fēng)及外氣溫度傳感器來控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。控制程序如下：

（1）出風(fēng)溫度感應(yīng)到傳感器（設(shè)定在13℃)控制二通閥打開。

（2）送冷氣時，冰水傳感器測得冰水離開冷排的溫度，調(diào)整出風(fēng)溫度狀況，陸續(xù)利用DDC控制變頻器，改變馬達(dá)轉(zhuǎn)速送出理想出風(fēng)溫度。

（3）當(dāng)冰水閥門關(guān)小至13℃，DDC控制器打開外氣及回風(fēng)風(fēng)門，混合送風(fēng)溫度，直到外氣風(fēng)門關(guān)至最小，以維持13℃送風(fēng)風(fēng)溫，并可兼外氣空調(diào)利用。

（4）低溫限制感應(yīng)混合溫度控制以保護(hù)冷排不結(jié)冰。一般建筑物空調(diào)系統(tǒng)每天的冰水主機(jī)開關(guān)機(jī)，使用DDC來操控可以設(shè)定所有開關(guān)機(jī)程序并且標(biāo)準(zhǔn)一致。主機(jī)控制系統(tǒng)加裝模擬信號適配卡轉(zhuǎn)換傳遞信息，再加一臺列表機(jī)，就能把一天中所有運(yùn)轉(zhuǎn)情形顯示出來。遇有跳機(jī)時又能及時通知技術(shù)人員前往查看。

4.變頻器節(jié)能計算方法

4.1 計算全負(fù)載的容量

全負(fù)載容量一般是以馬達(dá)的馬力數(shù)（HP）×0.746/馬達(dá)效率（%），單位為（kW）。

調(diào)查空調(diào)系統(tǒng)所需的空調(diào)能量，并完整地記錄一個周期內(nèi)詳細(xì)的變化數(shù)據(jù)。通常周期是以一周為單位或是以一天而重復(fù)，但須隨氣溫的變化和季節(jié)的更替作調(diào)整。統(tǒng)計一個完整的周斯中各種不同負(fù)載的所有操作時間，單位為小時（h）。在此基礎(chǔ)上，查表得到不同負(fù)載在未使用高功率變頻器前及使用高功率變頻器后所需動力百分比，此值是相對于全負(fù)載下的實(shí)際所需動力值。計算后可得不同負(fù)載下所需的實(shí)際動力值，單位為kW。

4.2 計算全年可節(jié)省電力

將前述不同負(fù)載所需之動力值，依未使用高功率變頻器所得之值減去使用高功率變頻器后所需之值，差值即為單位小時可省之電力。將不同負(fù)載可省之單位小時電力乘上一年內(nèi)該負(fù)載所需操作之時數(shù)，所得之值即為該負(fù)載一年內(nèi)可省下之電力，單位為千瓦小時745×68。將所有不同負(fù)載可省之電力累計，即可得使用高功率變頻器后一年內(nèi)可省之電力總量，單位為kW·h。將全年可省之電力總量乘上單位電價即可得全年可省之電費(fèi)，單位電價之單位為元3 千瓦小時。在此并未考慮基本電價或流動電價，也未分峰電價或谷電價。

5.結(jié)語

建筑物智能化是21世紀(jì)的趨勢，在建筑物的運(yùn)行管理中，減低其運(yùn)行費(fèi)用，是智能化發(fā)展的要求。而空調(diào)設(shè)備的節(jié)能改造，正是減低運(yùn)行費(fèi)用的捷徑，在發(fā)達(dá)國家，DDC控制的變風(fēng)量系統(tǒng)占空調(diào)系統(tǒng)的八成以上，公認(rèn)的節(jié)能效果是降低能耗達(dá)五成。利用DDC系統(tǒng)來控制廠房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能，主要是通過改善不理想的控制方式來實(shí)現(xiàn)。目前所需要的實(shí)施措施就是整合DDC自動控制系統(tǒng)，利用其隨負(fù)荷變化進(jìn)行快速有效地調(diào)機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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篇10

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)；能量管理；優(yōu)化控制；系統(tǒng)設(shè)計

目前暖通空調(diào)系統(tǒng)作為建筑應(yīng)用中極為重要的功能裝置，正在逐步擴(kuò)大其在建筑中的使用范圍，暖通空調(diào)的使用為建筑用戶提供了諸多的便利。但是，暖通空調(diào)系統(tǒng)具有極為復(fù)雜的系統(tǒng)配備，維持空調(diào)的健康運(yùn)行必須依賴足夠的能耗，這就就使得建筑使用者的總能耗在極大的程度被提升了，積極推動暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能工作的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)今社會的熱點(diǎn)話題。本文通過分別分析暖通空調(diào)的能量管理以及優(yōu)化控制系統(tǒng)兩個方面的問題，談?wù)摿死枚邅磉_(dá)到暖通空調(diào)節(jié)能目的的相關(guān)內(nèi)容。

1．暖通空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)理論分析

當(dāng)前時期，隨著我國建筑建設(shè)水平的不斷提升，住戶逐漸加強(qiáng)了對于建筑舒適度的要求，而暖通空調(diào)系統(tǒng)作為國際化的一種重要空調(diào)設(shè)備，目前正在以極為火熱的態(tài)勢推動其在建筑中的應(yīng)用。本文下面主要分析一下有關(guān)暖通空調(diào)的相關(guān)理論問題：

暖通空調(diào)系統(tǒng)（縮寫：HVAC），其名稱源于其自身的三個功能，即Heating、Ventilating 、Air Conditioning，就是為建筑提供采暖、通風(fēng)與調(diào)節(jié)空氣的作用。暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用，能夠極為有效地達(dá)到對于空氣的溫度、濕度以及室內(nèi)舒適度的調(diào)節(jié)，幫助建筑用戶獲得最高程度的居住享受，是目前國內(nèi)外中大型的工業(yè)建筑和辦公建筑中的重要應(yīng)用設(shè)備。

然而，暖通空調(diào)系統(tǒng)由諸多的管道和換熱設(shè)備組成，其各個部位在集體運(yùn)行的過程中往往不能使暖通空調(diào)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行條件。而且，暖通空調(diào)基礎(chǔ)單元的控制器的參數(shù)一般也只在幾種特定的氣候環(huán)境以及負(fù)荷點(diǎn)中，才能被運(yùn)營商調(diào)整到最佳的狀態(tài)。這樣一來，暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行就會造成極大的能耗，既加大了建筑使用者的經(jīng)濟(jì)支出，又浪費(fèi)了國家的能源。

但是，就暖通空調(diào)產(chǎn)生能耗的兩個方面的問題來看，其能耗的產(chǎn)生無非就是空調(diào)各環(huán)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)的不夠優(yōu)化協(xié)調(diào)，以及空調(diào)基礎(chǔ)參數(shù)的不合理。這就為空調(diào)優(yōu)化節(jié)能工作人員提供了一定的節(jié)能啟示，工作人員只要能夠推動空調(diào)各個部分的優(yōu)化運(yùn)行，并將空調(diào)運(yùn)行的基礎(chǔ)參數(shù)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的節(jié)能目的。

2.暖通空調(diào)的能量管理和控制系統(tǒng)優(yōu)化

未來時期，建筑用戶對于居住舒適度的要求只會逐步提升，這就為暖通空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化使用提出了極大的需求。本文下面就針對上文所說的兩個方面的問題，從空調(diào)系統(tǒng)的能量管理、自我調(diào)節(jié)以及控制系統(tǒng)優(yōu)化三個環(huán)節(jié)來談?wù)撘幌屡照{(diào)的節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計。

2.1暖通空調(diào)的能量管理工作

在當(dāng)前的建筑總的能源消耗中，暖通空調(diào)的能耗比例大致占到了60%左右，推動暖通空調(diào)的能源管理，對于國家能源節(jié)約事業(yè)的發(fā)展而言刻不容緩。首先，工作人員可以通過將空調(diào)的溫度設(shè)定與實(shí)際的溫度控制在一定的差值范圍內(nèi)，對暖通空調(diào)的各個設(shè)備的啟動和停止時間進(jìn)行優(yōu)化，繼而推動空調(diào)各部分最佳待機(jī)狀態(tài)的最短時間內(nèi)的實(shí)現(xiàn)，從而為空調(diào)節(jié)省能源消耗。其次，工作人員還可以在用戶需求的指示下對空調(diào)使用時間進(jìn)行調(diào)度，比如在周末、節(jié)假日以及工作日對不同設(shè)備的應(yīng)用設(shè)定不同的時間方案，從而達(dá)到對于空調(diào)各程序的優(yōu)化使用，使空調(diào)節(jié)能得以實(shí)現(xiàn)。再者，工作人員還可以通過對空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施負(fù)載循環(huán)，即在某一個時間周期內(nèi)將空調(diào)的指定設(shè)備關(guān)閉，以降低空調(diào)的能耗?；蛘撸ぷ魅藛T可以通過將建筑用戶的空調(diào)能量消耗、成本和用電量等公布給用戶，進(jìn)而為用戶制定一個優(yōu)化的數(shù)據(jù)方案，引導(dǎo)用戶在日后的使用中達(dá)到對空調(diào)能量消耗的有效管理。此外，工作人員還能夠在夜間等室外溫度降低的時候，將室外的空氣引入到清洗建筑的工作中來，比如將所有的選定排風(fēng)扇都打開并同時管壁回風(fēng)扇等；力爭在節(jié)能的前提下達(dá)到對于建筑空氣的凈化。

2.2暖通空調(diào)運(yùn)行的自我調(diào)節(jié)

推動暖通空調(diào)的節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，必須通過系統(tǒng)的設(shè)計方案的優(yōu)化，使系統(tǒng)做到自我調(diào)節(jié)。首先，暖通空調(diào)的系統(tǒng)控制中具有數(shù)量極多的回路，工作人員不能夠做到對于這些控制回路逐一地在線調(diào)節(jié)，就必須通過分類等系統(tǒng)方法，使空調(diào)的控制回路在系統(tǒng)自身的溫度、送風(fēng)壓力及混風(fēng)比例的條件下實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。通過房間溫度濕的要求變化的數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)主機(jī)以及相關(guān)水泵等設(shè)備的運(yùn)行功率，變頻等處理達(dá)到節(jié)能胡說效果，這樣一來，需要工作人員進(jìn)行控制的回路進(jìn)行會大大減少，從而實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。其次，工作人員還可以通過分組監(jiān)視的相關(guān)方法來評價和提升控制回路的系統(tǒng)控制效果，在此項(xiàng)工作中，系統(tǒng)通過屏蔽控制效果低劣的單元控制器，并將單元控制器中的控制信息和數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)現(xiàn)場總線輸入到計算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)工作人員對于這些控制器的在線優(yōu)化調(diào)節(jié)。此外，暖通空調(diào)系統(tǒng)還要實(shí)現(xiàn)對于其自身的控制器運(yùn)行的參數(shù)的在線調(diào)節(jié)及校正。暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制過程及控制對象都極為復(fù)雜，各控制環(huán)節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)時滯以及時變等特性，在室外環(huán)境發(fā)生變化時，室內(nèi)的濕度及負(fù)荷值就會發(fā)生變化，從而影響到空調(diào)的送風(fēng)溫度以及靜壓力。因此，工作人員必須通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計方案，實(shí)現(xiàn)對于當(dāng)前時期最常使用的PID控制器的參數(shù)優(yōu)化，進(jìn)而使空調(diào)在最佳參數(shù)的控制器工作中，實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的自我調(diào)節(jié)。

2.3暖通空調(diào)的控制系統(tǒng)優(yōu)化

工作人員為了提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)作效率，以通過將整體系統(tǒng)劃分為調(diào)節(jié)空氣以及制冷兩個方面的子系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對于暖通空調(diào)控制系統(tǒng)各回路的設(shè)定點(diǎn)的優(yōu)化。首先，就暖通空調(diào)控制系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)方面來講，它主要由送風(fēng)、回風(fēng)以及熱交換這三個部分組成，新風(fēng)和回風(fēng)通過熱交換系統(tǒng)變成了混風(fēng)，而混風(fēng)也會在熱交換中實(shí)現(xiàn)對于溫度的降低，已經(jīng)降低的混風(fēng)通過送風(fēng)管道輸入到房間內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)新的熱交換，進(jìn)而將熱風(fēng)通過回風(fēng)系統(tǒng)排到室外，再進(jìn)行新一輪地循環(huán)。工作人員要做的就是在循環(huán)過程中，找到各環(huán)節(jié)的最佳節(jié)點(diǎn)來實(shí)施工作。比如，空調(diào)在穩(wěn)定的冷負(fù)荷狀態(tài)下進(jìn)行工作，混風(fēng)溫度會在進(jìn)入空氣處理器時產(chǎn)生溫度變化，從而應(yīng)影響到熱交換效率的變化，繼而使風(fēng)系統(tǒng)的能耗達(dá)到最小的工作點(diǎn)。其次，工作人員還要通過空調(diào)的制冷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對于控制系統(tǒng)的優(yōu)化。空調(diào)制冷與水溫密切相關(guān)，制冷工作的四個變量：制冷機(jī)COP、制冷量、冷卻水、冷凍水之間存在著相互的牽制。比如，冷卻水的供水溫度提高時，在制冷量不變的前提下，制冷機(jī)COP就會越大，工作人員可以通過優(yōu)化各個變量搭配，以實(shí)現(xiàn)對于能耗的控制。同時對設(shè)備的選型也會考慮設(shè)備的負(fù)荷在什么樣的情況下能耗比最高。例如冰水主機(jī)的選型，螺桿機(jī)組的能耗比在400RT以下的時候使用率高，如果高于400RT的時候離心機(jī)組的能耗比高。風(fēng)柜、水泵的選擇也要考慮在設(shè)備風(fēng)機(jī)曲線以及泵的曲線能耗比高的區(qū)間等一系列的考慮。

3.結(jié)語

暖通空調(diào)在現(xiàn)代的建筑應(yīng)用中正在趨于普遍，其在將來也必將獲得更為普遍的使用，我國要切實(shí)推動暖通空調(diào)的健康應(yīng)用，就必須對暖通空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施節(jié)能工作，通過對導(dǎo)致暖通空調(diào)能耗產(chǎn)生的各系統(tǒng)搭配的不和諧，以及控制系統(tǒng)工作參數(shù)不夠合理的兩個因素進(jìn)行分析，以采取有效的措施實(shí)現(xiàn)對于暖通空調(diào)的能源管理以及控制系統(tǒng)的優(yōu)化。

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