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| 商用中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)節(jié)能問題分析 |
| （時間:2014-3-7 9:36:33） |
在我國，商用大廈在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的能源消耗占據(jù)了整個能耗的56%，水泵耗電量為24%。在傳統(tǒng)設(shè)計中，為了保證商用建筑制冷和制熱的最優(yōu)效果，一般是按照最大值來選擇制冷機(jī)組、水循環(huán)系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等等；但在實際中，制冷和制熱的需要是依據(jù)外界環(huán)境的變化而不斷變化的，傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)中的電機(jī)都是固定在額定功率下運(yùn)行，無法隨著外界環(huán)境溫度的需要進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，造成了大量的能源浪費(fèi)，因此，研究智能化控制系統(tǒng)十分必要。
1、控制系統(tǒng)存在的問題
在傳統(tǒng)中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定的，這對于控制溫度、通風(fēng)量以及供水壓力等都十分不利；設(shè)計者在設(shè)計時重點考慮的是系統(tǒng)控制溫度、通風(fēng)量以及水壓等目的，如：設(shè)計擋板裝置進(jìn)行風(fēng)量的調(diào)節(jié)、設(shè)計調(diào)節(jié)水壓控制閥門實現(xiàn)對水壓力的控制等。
傳統(tǒng)的控制方法雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的溫度以及通風(fēng)量控制等目的，但是在節(jié)能降耗上卻是空白。存在的主要問題有：
（1）無法依據(jù)環(huán)境負(fù)荷的變化對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制。在設(shè)計中，設(shè)計者更多的是考慮建筑環(huán)境的最大負(fù)荷，同時留有30%裕度。對于商用建筑而言，日常使用的溫度、通風(fēng)量等都不會實現(xiàn)滿負(fù)荷，從而造成了較高的余量，導(dǎo)致了能源的浪費(fèi)；
（2）使用調(diào)節(jié)閥門控制水流量存在控制不準(zhǔn)確的問題。無法準(zhǔn)確控制水量和水壓力，會導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)溫度和水冷量不匹配，與原始設(shè)計值相差甚遠(yuǎn)，造成大量的電能浪費(fèi)；
（3）水泵的頻繁啟停會使其發(fā)熱縮短使用壽命，甚至燒壞。水泵在開啟時，較大的啟動電流會沖擊電機(jī)，產(chǎn)生電弧，損壞設(shè)備。
2、智能控制系統(tǒng)節(jié)能對策
針對所列的傳統(tǒng)控制方式存在的不足，研究智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的自動監(jiān)測，對是否存在人進(jìn)行智能識別，從而對水泵進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，對通風(fēng)和制冷系統(tǒng)進(jìn)行控制。
2.1建立各類系統(tǒng)
為了對建筑環(huán)境中的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，需要用到精度較高的溫度傳感器以及回風(fēng)監(jiān)測裝置；將采集的室內(nèi)溫度傳送給中央控制器，該控制器實現(xiàn)對建筑環(huán)境溫度的調(diào)節(jié)。為了對建筑中是否有人進(jìn)行識別，要用到紅外傳感器，該傳感器將相關(guān)信息傳遞給中央控制器，該控制器將會停止無人房間的溫濕度和通風(fēng)量，并且還能夠保證有人房間的溫濕度以及通風(fēng)量。
2.2建立控制系統(tǒng)
在智能控制系統(tǒng)中，控制方式采用的是以溫差為主的方式，它在保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行前提下不需要在各個支路中添加調(diào)節(jié)閥門；對水壓和水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)是在水泵中進(jìn)行的，它按照預(yù)先的比例進(jìn)行分配，由于商用建筑中各個房間的負(fù)荷工況是類似的，適宜于采用預(yù)先流量分配法。對冷凍系統(tǒng)最省流量進(jìn)行計算，設(shè)定水泵的轉(zhuǎn)速為最小值。
2.3選擇控制方式
在水系統(tǒng)中，應(yīng)該建立變頻調(diào)速控制方案，包括：以壓差為主的控制方案和以溫差為主的控制方案[3]。對于前者而言，它依據(jù)制冷機(jī)中的出水壓力和回水壓力的差值保證樓層冷凍水具有恒定壓力。當(dāng)壓力差在下限值以下，說明系統(tǒng)的負(fù)荷較小，應(yīng)該相應(yīng)的提高壓差；當(dāng)壓力差高于上限值時，說明系統(tǒng)的負(fù)荷較大，需要適當(dāng)增加水泵的轉(zhuǎn)速。對于以溫差為主的控制方案來說，它依據(jù)制冷主機(jī)的回水溫度和出水溫度，對各樓層的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)：當(dāng)溫差較小時，說明負(fù)荷較小，應(yīng)該將水泵的轉(zhuǎn)速降低；當(dāng)溫差較大時，壽命負(fù)荷較大，應(yīng)該提高水泵的轉(zhuǎn)速，降低溫差。這種控制方式最大化的利用了能源，達(dá)到了節(jié)能的目的。
3、節(jié)能系統(tǒng)控制技術(shù)
3.1模糊控制
在智能控制技術(shù)中，模糊控制系統(tǒng)是一個重要的分支，其基礎(chǔ)為：模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯的規(guī)則推理；結(jié)合運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成一種數(shù)字控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中存在具有控制作用的反饋通道閉環(huán)結(jié)構(gòu)。在當(dāng)前的制冷領(lǐng)域，模糊控制已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在商用中央空調(diào)的智能控制系統(tǒng)中，模糊控制依靠各個房間的溫度傳感器得到各自的溫度值，從而計算出溫度的變化率，然后采用模糊算法控制中央空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，從而控制變頻壓縮機(jī)和風(fēng)扇等的轉(zhuǎn)速。
3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制中，模仿的是人類大腦中的神經(jīng)系統(tǒng)，建立類似與以神經(jīng)細(xì)胞為基礎(chǔ)的模型，其節(jié)點為神經(jīng)元，其活動網(wǎng)絡(luò)為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，最簡單的處理單元是神經(jīng)元。
采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，在理論上可以實現(xiàn)與非線性映射的一一對映，即：無限逼近非線性映射，從而解決了復(fù)雜和不確定的系統(tǒng)控制問題，并且保證了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性以及容錯性。在該網(wǎng)絡(luò)中，有多個輸入和多個輸出，因此實現(xiàn)了對環(huán)境變化的實時控制。在中央空調(diào)節(jié)能控制中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有十分重要的現(xiàn)實意義，通過傳感器得到各個房間內(nèi)的濕度、溫度、人數(shù)等信息，并輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，通過相關(guān)程序計算出人體的舒適度值，通過反饋控制實現(xiàn)最優(yōu)化控制。
3.3控制技術(shù)優(yōu)化選擇
如今，對商用中央空調(diào)的控制不再是機(jī)械式的恒溫控制，已經(jīng)步入到以計算機(jī)為基礎(chǔ)的智能控制階段。作為一個變量多、復(fù)雜程度高、時間變化大的系統(tǒng)，該系統(tǒng)中各項因素之間的關(guān)系十分復(fù)雜，存在嚴(yán)重的非線性和強(qiáng)耦合關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及模糊控制在解決這類問題時具有明顯的優(yōu)越性。其中，前者的主要優(yōu)點在于：它具有自適應(yīng)功能，但該優(yōu)點也正是它的一個不足之處，這是因為，在專家系統(tǒng)中得出的規(guī)則無法直接在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。相比之下，模糊控制系統(tǒng)則是由專家系統(tǒng)直接提供規(guī)則，這些規(guī)則填充于規(guī)則矩陣中，在這一點上，它要比訓(xùn)練一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡單得多；但是模糊控制也存在弊端，模糊控制的自適應(yīng)能力較差。結(jié)合上文分析，聯(lián)想到將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊控制相結(jié)合，共同應(yīng)用于中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)中，實現(xiàn)最優(yōu)控制。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對采集到的溫度、濕度以及人數(shù)等參數(shù)進(jìn)行處理，得到人體的舒適度值；采用模糊控制將人體的舒適度值控制在最佳值附近，實現(xiàn)空調(diào)的智能化控制，同時也實現(xiàn)了節(jié)能。
4、結(jié)束語
智能化節(jié)能系統(tǒng)在跟蹤晝夜變化、房間溫濕度、人數(shù)變化等方面實現(xiàn)了自動化，從而可以實現(xiàn)對空調(diào)工作狀態(tài)的合理控制。首先對我國商用中央空調(diào)的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，總結(jié)了當(dāng)前存在的主要問題，并有針對性的給出了相應(yīng)的對策；隨后針對智能化節(jié)能系統(tǒng)介紹了幾種節(jié)能技術(shù)�？偠灾�，只有采用正確合理的節(jié)能系統(tǒng)，才能實現(xiàn)中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)的節(jié)能，這對于國家來說，也同樣具有重要的經(jīng)濟(jì)效益。
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