暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計(jì)

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(jì)邊惠葵(中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院。四川成都610081)摘要：隨著國(guó)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(guó)目前急需解決的問(wèn)題。為此，文章通過(guò)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)涵做了分析。同時(shí)就暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計(jì)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(hào)：TU831文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(lái)越廣，目前由于我國(guó)空調(diào)系統(tǒng)大都是按滿足用戶最大需求撼而設(shè)計(jì)但事實(shí)上是所有的空調(diào)系統(tǒng)都處在長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)筒運(yùn)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(lái)越大。因此，開(kāi)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(yùn)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(jī)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(jī)作用下，變成高溫高壓氣體，流經(jīng)制冷機(jī)組的冷凝器時(shí)被來(lái)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(shí)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(guò)送風(fēng)管道送入被調(diào)房問(wèn)。如此循環(huán)，在夏季房問(wèn)的熱量就被冷卻水所帶走在流經(jīng)冷卻塔時(shí)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(duì)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(diǎn)上設(shè)置基準(zhǔn)站。本次測(cè)量采取的是第一種。基準(zhǔn)站選擇很霞要一般選擇測(cè)區(qū)內(nèi)位置較高且無(wú)線電干擾較小地方，而且要避免周圍存在GPS信號(hào)反射物(例如大面積的水域等)。此次測(cè)量我們基準(zhǔn)站選在村中一

5、座5層樓的樓頂?；鶞?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(dòng)基準(zhǔn)站設(shè)置好之后就可以啟動(dòng)基準(zhǔn)站?；鶞?zhǔn)站的啟動(dòng)可以用手簿進(jìn)行啟動(dòng)也可以設(shè)置為自啟動(dòng)即開(kāi)機(jī)即自i，啟動(dòng)基準(zhǔn)站。4設(shè)置并肩動(dòng)移動(dòng)站移動(dòng)站設(shè)置內(nèi)容與基準(zhǔn)站基本一致由于移動(dòng)站接收機(jī)是安置在對(duì)巾?xiàng)U頂端裝好后高度為2m，可選擇測(cè)量到天線t部、底部一般選擇測(cè)量到天線底部。設(shè)置之后啟動(dòng)移動(dòng)站接收

6、機(jī)如電臺(tái)發(fā)射信號(hào)正常，手簿上會(huì)先后顯示“正在搜星”一“單點(diǎn)定位”一“浮動(dòng)”一“固定”。在固定后方可測(cè)量。5點(diǎn)校正點(diǎn)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(gè)轉(zhuǎn)換。本次測(cè)區(qū)范圍較小所以選取2個(gè)已知控制點(diǎn)做點(diǎn)校正另外選取一個(gè)已知點(diǎn)做檢核用。具體做法是先將2點(diǎn)PNlPN2坐標(biāo)輸入手簿，然后在基準(zhǔn)站啟動(dòng)后測(cè)出2點(diǎn)坐標(biāo)儲(chǔ)存為PNI—l，PN2—1。在手簿軟件q1選擇點(diǎn)校正將對(duì)應(yīng)的這兩點(diǎn)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(shí)去測(cè)縫第3個(gè)已知點(diǎn)檢查坐標(biāo)是否符合符合即可進(jìn)行測(cè)量。6測(cè)撼點(diǎn)攜帶移動(dòng)站到需要采集坐標(biāo)的點(diǎn)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(cè)量工作由于采用RTK測(cè)量，使原本比較繁瑣的工作得以簡(jiǎn)化，快速準(zhǔn)確的完成了測(cè)量任務(wù)。四、結(jié)語(yǔ)RTK測(cè)量技術(shù)在測(cè)量的各個(gè)方面都有廣泛的應(yīng)用它有著省時(shí)省力且精度高等特點(diǎn)是測(cè)量技術(shù)發(fā)展的

8、一項(xiàng)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(diǎn)采集的過(guò)程中房腳，茂密樹(shù)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(chǎng)的影響不能及時(shí)獲得固定解。另外。在RTK測(cè)量中有時(shí)會(huì)受到衛(wèi)星的空間分布狀態(tài)的影響不能及時(shí)達(dá)到固定解的狀態(tài)為了保證測(cè)量精度需要等候測(cè)量時(shí)段?？傮w而言RTK技術(shù)是測(cè)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(gè)領(lǐng)域中。為測(cè)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(cè)量中的應(yīng)用Ⅱ】城市勘測(cè)2004。(1)【2】江金霞江麗鈞。GPS—KTK在小城市測(cè)量中的應(yīng)用Ⅱ】華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，20034(6l【3】3李征航，黃勁松GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理【M】武漢大學(xué)出版社2005一197—萬(wàn)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(jī)組蒸發(fā)器變流擐系統(tǒng)流過(guò)蒸發(fā)器的水量由負(fù)荷端的需求來(lái)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(shí)按熱力學(xué)第一定律可以通過(guò)改變冷水流世W、改變供回水溫差A(yù)t或者同時(shí)改變流量和供回水溫差來(lái)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(guò)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(jī)的作用下經(jīng)過(guò)送風(fēng)管道進(jìn)入房問(wèn)與房間內(nèi)的空氣進(jìn)行熱量的傳遞，最終調(diào)節(jié)房問(wèn)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(guò)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(shí)，并非與設(shè)計(jì)工況相同，而實(shí)際使用

12、過(guò)程中，熱交換器絕大多數(shù)時(shí)問(wèn)是在非設(shè)計(jì)工況。因此，應(yīng)了解熱交換器的特點(diǎn)。二、暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計(jì)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(jī)、冷卻器、加濕器、過(guò)濾器等)都設(shè)在一個(gè)集巾的宅調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)。(2)半集巾系統(tǒng)。除了集中空調(diào)機(jī)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(wèn)之前對(duì)來(lái)自

13、集中處理設(shè)備的空氣作進(jìn)一步補(bǔ)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(jī)組)。這種機(jī)組把冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備(風(fēng)機(jī))集中設(shè)置在一個(gè)箱體內(nèi)，形成一個(gè)緊湊的空調(diào)系統(tǒng)?？梢园凑招枰?，靈活而分散地設(shè)置在空調(diào)房問(wèn)內(nèi)，因此局部機(jī)組不需集中的機(jī)房。2根據(jù)集中式空調(diào)處理的窄氣來(lái)源分類。(1)封閉式系統(tǒng)。它所處理的空氣全部來(lái)自空調(diào)房間本身，沒(méi)有室外空氣補(bǔ)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(gè)封閉環(huán)路。封閉

14、式系統(tǒng)用于密閉空問(wèn)且無(wú)法(或不需)采用室外空氣的場(chǎng)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(zhǎng)期停留時(shí)必須考慮空氣的再生。這種系統(tǒng)應(yīng)用于戰(zhàn)時(shí)的地下蔽護(hù)所等戰(zhàn)備工程以及很少有人進(jìn)出的倉(cāng)庫(kù)。(2)直流式系統(tǒng)。它所處理的空氣全部來(lái)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(diǎn)。這種系統(tǒng)適用于不允許采用回風(fēng)的場(chǎng)合，如放射性實(shí)驗(yàn)

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(lái)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(jiàn)，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(duì)于絕大多數(shù)場(chǎng)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(jì)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(yùn)行管理。三、暖通空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制設(shè)計(jì)策略對(duì)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(duì)房間內(nèi)溫度的影響，同時(shí)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(shí)滯和大慣性，當(dāng)前的控制信號(hào)要等到很長(zhǎng)時(shí)問(wèn)才能在系統(tǒng)的輸出中反映，而廣義預(yù)測(cè)控

17、制可以利用現(xiàn)在時(shí)刻的控制變量使未來(lái)時(shí)刻系統(tǒng)的輸出快速準(zhǔn)確的跟蹤期望的輸出。同時(shí)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(lái)的對(duì)控制效果不利的影響。因此本文把廣義預(yù)測(cè)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合對(duì)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(cè)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(shí)變性、大滯后和大慣性等特點(diǎn)，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(huì)對(duì)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(jī)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(wèn)內(nèi)部干擾，主要有人員的頻繁進(jìn)出、房問(wèn)內(nèi)部各種耗能發(fā)熱設(shè)備的使用。由圖可見(jiàn)，基于RBF模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的暖通空凋廣義預(yù)測(cè)控制主要由三部分構(gòu)成。要實(shí)現(xiàn)暖通宅調(diào)的廣義預(yù)測(cè)控制，要有準(zhǔn)確的暖通卒凋輸出預(yù)測(cè)，在提供暖通空調(diào)預(yù)測(cè)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(guò)所得到的未來(lái)溫度輸出和優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)利用梯度下降法對(duì)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)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)定房問(wèn)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(cè)控制的各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)。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(cè)控制的分析中還沒(méi)考慮到在線辨識(shí)和滾動(dòng)優(yōu)化對(duì)控制系統(tǒng)性能的影響。同時(shí)還要