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隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，科技的飛速發(fā)展，人們對(duì)生活和工作的環(huán)境要求也不斷提高，格力中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普及，大中型甚至小型建筑物都裝備了空調(diào)系統(tǒng)以改善人們工作生活環(huán)境，這使得空調(diào)系統(tǒng)成為人們生活中不可或缺的一部分。空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用一方面提供了一個(gè)空氣清新，溫、濕度適宜，舒適的生活和工作環(huán)境，但另一方面也消耗了大量能源。有資料表明，我國(guó)建筑總能耗約占社會(huì)終端能耗的20.7%，空調(diào)能耗約占大型公共建筑能耗的50%~60%。目前多數(shù)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是全負(fù)荷的設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是按照建筑物的最大負(fù)荷設(shè)計(jì)的，但實(shí)際上，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程的多數(shù)時(shí)間是處于部分負(fù)荷下運(yùn)行的。因此，使用在公共建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)存在30%~50%的節(jié)能空間，這促使了人們對(duì)節(jié)能空調(diào)的研究與開發(fā)。隨著能源危機(jī)這一全球問題的日益嚴(yán)重，作為能量消耗如此巨大的服務(wù)設(shè)施，中央空調(diào)面臨嚴(yán)重的考驗(yàn)，節(jié)約能源、降低能耗逐漸成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)需要考慮的重要因素。
變風(fēng)量(Variable Air Volume)空調(diào)，簡(jiǎn)稱VAV空調(diào)，在70年代世界范圍的能源危機(jī)爆發(fā)時(shí)，由于系統(tǒng)的靈活、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)，受到普遍關(guān)注。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫濕度等環(huán)境參數(shù)的要求以及被控區(qū)域的空調(diào)負(fù)荷的變化情況，通過改變送風(fēng)機(jī)的頻率，達(dá)到送風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，從而滿足室內(nèi)人員對(duì)舒適溫度要求或其他工藝要求的空調(diào)系統(tǒng)。因此，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)充分考慮了室內(nèi)的熱舒適要求。同時(shí)，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能性，變風(fēng)量空調(diào)與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)相比系統(tǒng)節(jié)能率都在35%以上，在降低運(yùn)行能耗方面具有很大優(yōu)勢(shì)。因此，變風(fēng)量空調(diào)由于其節(jié)能效果優(yōu)越，得到了越來越的關(guān)注。
變風(fēng)量系統(tǒng)中，最核心的設(shè)備是空氣處理機(jī)組。空氣處理機(jī)組是連接制冷系統(tǒng)與送風(fēng)系統(tǒng)的樞紐，空氣處理機(jī)組根據(jù)室內(nèi)人員或工藝要求，對(duì)空氣進(jìn)行溫濕度、二氧化碳濃度等舒適度指標(biāo)調(diào)節(jié)。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，空氣處理機(jī)組會(huì)產(chǎn)生很多問題，舉例如下：第一、在過渡季期間，甚至溫差較大的一天內(nèi)，運(yùn)行工況隨室外參數(shù)的變化而改變，空調(diào)運(yùn)行在部分負(fù)荷下，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化。隨著運(yùn)行時(shí)間的持續(xù)，地源熱泵機(jī)組的地下?lián)Q熱能力出現(xiàn)衰減，冷凍水進(jìn)口溫度發(fā)生波動(dòng)。第二、隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的流逝，由于設(shè)備的老化等情況，導(dǎo)致了運(yùn)行工況改變。例如隨著時(shí)間的積累，過濾器阻力增大，這使得運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，常表現(xiàn)為機(jī)組的送風(fēng)量不足、送風(fēng)溫度過高。第三、設(shè)備的運(yùn)行工況與連接的管路特性息息相關(guān)，所以若沒有合理的調(diào)試系統(tǒng)，其運(yùn)行效果并不一定能夠符合設(shè)計(jì)要求，即使設(shè)備選擇合理。第四、隨著科技的發(fā)展以及人們節(jié)能意識(shí)的提高，人們期望對(duì)空氣處理機(jī)組加以智能控制。即對(duì)空氣處理機(jī)組進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，以使空氣處理機(jī)組運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)，但機(jī)組的各參數(shù)之間的變工況函數(shù)關(guān)系我們不得而知。
由此看出空調(diào)運(yùn)行工況的改變對(duì)運(yùn)行參數(shù)的影響很大，這給送風(fēng)溫度的調(diào)節(jié)帶來了很大的難度。因此，采用何種控制方法能在不同工況下都可以使出風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度，是空調(diào)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而今空氣處理機(jī)組多采取PID控制手段，即比例、積分、微分控制。當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)的范圍較小時(shí)，PID控制的調(diào)節(jié)特性很好，但PID控制也有很多不足，當(dāng)系統(tǒng)的參數(shù)變化較大時(shí)，由于空調(diào)系統(tǒng)的部分設(shè)備的高度非線性，尤其是空氣處理機(jī)組中的表冷器，PID控制效果并不理想，會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。模糊控制對(duì)于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)有較好的控制特性，但是模糊控制器中模糊規(guī)則的確定十分復(fù)雜，需要以空氣處理機(jī)組各個(gè)參數(shù)的變化關(guān)系為基礎(chǔ)。顯然，針對(duì)送風(fēng)溫度調(diào)節(jié)問題需要更為合適的控制方法。
由于空氣處理機(jī)組結(jié)構(gòu)及工況復(fù)雜，很難通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定具體參數(shù)的變化，計(jì)算機(jī)模擬仿真對(duì)于這種情況是一個(gè)很有效的方法，通過仿真建立空氣處理機(jī)組中核心部件表冷器模型，可以得到進(jìn)出表冷器的冷凍水溫度及流量、出風(fēng)溫度及流量等參數(shù)間的聯(lián)系，從而控制空氣處理機(jī)組的出風(fēng)溫度。
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