集中式空调节能优化控制系统

节能控制系统原理图
空调最优设定温度实时控制系统
节能模式
设定为拐 点温度
将传回数据与数据库 中数据比对后输出设 定温度
舒适模式 （动态）
室外温度、 室 内 CO2 浓度测量
CPU
输出最优设定 温度及新风门 开度
人工模式 手动设定温度 时钟控制系统
模糊控制（fuzzy control）是一种对系统控 制的宏观方法，加入了控制规则，规则通常 采用“IF-THEN”方式来表达实际控制中的专家 知识和规则，其最大的特征是将专家的控制 经验、知识表达成语言控制规则，用规则去 控制目标系统，特别适用于那些数学模型未 知的、复杂的、非线性系统进行控制。
最后，期望各位专家给予点评与指导！
温度设定
通过实验研究集中式空调室外温度、室内设定 温度和空调能耗之间的定性关系，获取室内设定温 度模糊控制规则，依据室外气温变化改变室温设定 值，当室外气温较高时，室温设定值随之升高，反 之亦然，达到节能和舒适控制。
新回风比例Leabharlann Baidu
采用模糊控制系统，对空调室内CO2浓度进行 控制，通过不断调节新风门开度改变新风量来维持 室内CO2浓度在一个舒适的范围内，当室内人员减 少等因素引起CO2浓度降低时，模糊控制其动作， 使得新风量减少、CO2浓度回复正常，从而达到节 能效果。
冷冻（温水）系 统水泵，冷 却水系统水 泵，同时降 低主机能耗
相对水泵变频技术，PLC对 变频控制更加精确，能 明显降低水泵能耗，但 会加大主机能耗，总体 节能相对较低
节能效果明显，对中央空调 运行状况判断，与经验 数据库对比，被动的模 拟数据库数据，由于数 据库的局限性，不能完 全符合空调系统的运行 特性，未能将节能最大 化
室 外 温 度 传 感 器
控 制 面 板
二 氧 化 碳 变 送 器
用matlab仿真模拟的该控制系统表现出较好的鲁棒性，可 以起到较好的节能效果。由图可以看出两种模式下空调的节能 效果还是比较明显的，可分别实现节能13%，26%左右。
1、优点： 经济实用：节能效果明显，可实现节能20%以上。 电路控制部分可由单片机实现，加上传感器、液 晶显示屏、CO2浓度变送器经济实用，有较大的 市场潜力。
用变频器控制水泵电机
冷冻（温水）系 统水泵，冷 却水系统水 泵
水泵能耗降低，但会加大主 机能耗，总体节能相对 较低
PLC控制技 术
模糊控 制技术
★
通过单温度的采集，由 PLC运算控制变频器， 调节水泵电机运行
冷冻（温水）系 统水泵，冷 却水系统水 泵
依靠经验数据库，进行 阶梯状控制调整，控 制水泵电机运行
2. 通过测量室外温度实现对设定温度的实时控制，已达到充 分利用空调制冷量达到节能的目的。
3. 设计力求体现国家的节能减排与建设节约型社会的精神， 在系统的设计过程中仅尽可能选用低功耗的CMOS电气元件， 尽可能精简系统结构。
该设计在历时两个月左右完成，设计过 程中查阅了大量书籍、互联网上的资料，同 时指导教师黄永红副教授给予了很多支持与 帮助，在此深表感谢！
技术名称
节能原理
实现节能部分
专家看法
水泵改造技 术
改造原有水泵，在扬程 不变的情况下改变水 泵叶片面积、角度等 机械部件，从而降低 电机功率
冷冻（温水）系 统水泵，冷 却水系统水 泵
节能效果不明显，属于机械 改造，改良制造工艺， 只影响单个冷冻（温水） 系统，没有考虑相互关 联。但相对价格低廉。
水泵变频技 术
安装简单：不需要对原有空调系统进行改造，可 在原空调系统基础上进行升级改造。
健康舒适：在节能的同时考虑了室内空气品质的 保持，使CO2浓度维持在健康范围内。
2、缺点： 该系统缺乏自学习、自适应功能，不能根据实际 情况进行自动调节找出最优控制方案，在今后的 设计中有待改进与提高 。
1. 通过调节空调新回风比例，在维持室内CO2浓度满足健康 需要的前提下尽可能多的利用空调回风，达到较好的节能 和舒适的效果 ，是本设计最大的创新点。
我国空调节能现状 节能原理 设计方案 模拟运行测试及优缺点评价 设计总结
目前空调耗电在很多发达城市中已占夏季电力高峰期负 荷的40%左右。
近两年来，我国南方部分省市和山东地区均出现了电煤 告急的情况，在夏季用电高峰时期电力缺口逐年增大。
全国2/3的省份出现了“拉闸限电”的情况。作为建筑能 耗的主要构成部分，空调行业的节能工作迫在眉睫。由 于我国建筑物的保温节能性能差、空调运行效率低、大 部分居民尚未形成良好的节能生活习惯等原因，我国的 空调节能潜力非常大。
空调设定温度与室外温度模糊关联参考依据
设定温度、室外温度参考对应关系 室外温度(℃) ≤29 30 31 32 33 34 35 ≥36 设定温度(℃) 停机 24 25 26 27 27 28 29
以CO2浓度作为被控量，将浓度误差以及浓度误差变化率作为模糊 控制器的输入和新风阀门的开度作为输出，CO2浓度设定值取0.1%。 将传感器测量到的CO2浓度值与设定浓度值进行比较，得到其误差以 及误差变化率，经过模糊控制器进行模糊运算得到新风阀门开度的控 制值，从而改变新风量，最终达到控制室内CO2浓度的目的。