中央空调制冷站节能技术的应用研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
凳 施霸
应 用 科 学
１ ３ １
中央空调制 冷站 节能 技术 的应用研究
陶永 贵
（ 阳市市直机关 事务管理局 ，贵州贵 阳 ５ ０ ８ ） 贵 ５ ０ １
摘 要 针对 常见的冷冻水 系统变 流量控制方式 具有 的较 大局 限性 ，采用全新 的基于负荷 预测 的模糊 控制 ，对 基于负荷预测 的冷冻水 流量 动态 控制技术进行 详细 的分 析。 关 键词 中央空调 ；节能 ；模 糊控制 中 图分 类号 Ｔ ６ Ｂ５ 文献 标 识码 Ａ 文章 编 号 １７ —６ １（ １）２— １１０ ６３ ９７～２ ０１１０３— １ ０
Ｉ ）恒 压 差 控 制 的 局 限 性 。恒 压 差 控 制 的最 大 缺 点 ，也 是 它 的 致命
一
缺点 ， 就在于冷冻水 系统的负荷与压差之间没有直接的关 系，空调负荷 的变化不能准确地通过压差的变化来描述 ，同样 ，压差 的变化也不能准 确地反映空调负荷 的变化。因此 ，以一个并不能完 全反映空调负荷变化 的压差作为被控变量来调节冷冻水流量 ，显然不可能保证冷冻水流量准
中央空调以消耗能源为动力 ，为人们提供舒适的工作 环境和生活环 境 ，但也带来了巨大的能源消耗 ，大大增加 了建筑物的运 营成本 。据调 查 ，目前不少 中央空调的能耗几乎 占了建筑物能耗的５％以上 ，所以中 ０ 央空调的节能改造 ，对节约能源十分重要 。 中央空调 系统是一个时变性 的动态系统 ，其运行工况受季节变化、 天气变化 、环境条件 、人流量增减等诸多因素的综合影响 ，是随时变化 的，且始终处于波动之 中。据资料统计 ，大部份建筑物年最大负荷的出 现时间只有几十小 时，而绝大部分 时间 中央空调系统都是在部分负荷条 件下运行。如果 中央空调的运行方式不能根据负荷 的变化而调节 ， 始终 在额定容量 （ 即满负荷状态 ） 下运行 ，势必造成 巨大 的能源浪费 ， 给企 业造成巨额 费用支 出，增加运 营成本 ，降低竞争力 。同时 ，也给国家能 源供应造成极大的压力 ，加剧 了能源供需的矛盾 。
分时间常数Ｔ和微分 时间常数Ｔ 三 ｉ Ｄ＝个工程参数进行 整定。其传递 函数
为：
１ 现有 的 中央 空调冷 冻水 变流 量控 制技 术 的局 限性
‘
目 ，最常见的冷冻水系统变流量控制方式 ，主要有恒压差控制和 前 恒温差控制两种。但这 两种控制方式都存在较大的局限性 ： 一是被控参 量 自身 的局限性 ，二是控制技术方面 的局限陛。 １１ 被控参量 自身 的局 限性 ．
行判断决定，这个提前就是为了克服冷冻水系统 的滞后。而提前开机的 冷水机组台数 ，又取决于操作人员对未来时段空调负荷的预测判断。如 果天气变化较大或负荷变化较大 ，就适当增加开机台数或调整提前开机 时间。 显然 ，人工提前控制可 以较好地克服 系统滞后的不利影响 。如果采 用计算机技术和现代控制技术代替人来 实现这种负荷预测和提前控制 ， 就产生 了一种全新的冷冻水变流量控制模 式一 负荷预测控制。 “ 负荷预测控制 ”，就是基于对空调系统负荷的预测而对冷冻水系 统的流量进行 控制。其基本思 想是 ，通过全面 的系统参 数检测和历史 数 据的分析判断 ，预测 和推理 “ 未来时刻 ”系统的负荷及其优化运行参 数， 再根据系统的实时时滞时间 ，对冷冻水系统提前进行控制。 而 “ 负荷预测控制”是一种 “ 超前控制” ，它与跟随控制有本质的 （ 转第 １０ ） 下 ３页
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｇ ＝ ＋ ＋ Ｉ （ ｋｌ ‘ ） １
ｒ ，
１
、
２ 基 于负 荷预测 的冷冻 水流 量动 态控制 的基 本 思想 空调冷冻水 系统 的大 时滞 特性是客观存在 的 ，无法改变也无 法消 除，控制系统的输 出总是要经过时间 才起作用 。其实 ， 提前实施控制 动作的做法 ， 多空调管理和操作人员都在运用 。例如 ， 很 在早晨上班之 前 ，很多空调系统就被提前启动。提前启动的时问往往根据 实践经验进
确地 跟 随负 荷 变 化 而变 化 。 ２）恒 温 差 控 制 的 局 限 性 。恒 温 差 控 制 的缺 点 在 于 ， 由 于温 度 采 集
ｉ ／ 实践证 明，这种整定参数 的过程 ，实际上是对 比例、积分 和微分三 部分控制作用 的折衷 。虽然存在许多ＰＤ Ｉ 参数 的整定方法和经验公式 ， 但是 ，这种整定工作不仅费时间，而且参数之 间相互影响 ，往往难 以收 到预期 的效果。 ＰＤ Ｉ 控制无法解决稳定性与准确性之间的矛盾。加大控制作用 ，可 以使偏差减小 ，准确性提高 ， 降低了稳定性 。反之 ，为保证稳定性 ， 但 限制控制作用 ， 却又降低 了控制的准确性。 而且 ，即使对被控对象整定 了一组较满意 的ＰＤ 制参数 ，当系统 Ｉ控 负荷或对象特性发生变化 时，控制性能将大大变差 ， 往往又需要重新进 行参数整定。 对于中央空调冷冻水系统这样 的被控对象 （ 或过程 ），一般说来 ， 采用Ｐ Ｄ Ｉ 这种线性控制方式 ，难以获得理想的控制效果 ，需要采用新的 控制技术和方法。基于负荷预测的冷冻水流量动态控制技术 ，就是这样 种新的控制技术和方法 。
点离末端换 热点有一定的距 离，冷冻水要经过一个循环后 ，其温度 变化 才能反映出来 。空调管路通常又比较长 ，冷冻水循环周期长达几分钟至 几 十分钟 。无论任何时刻 ， 所测量 到的回水温度Ｔ ２ Ｄ 实际上是过去几分 钟至几十分钟前空调供水温度Ｔ 作用的结果 ，它反 映的是一个循环周 Ｄ１ 期之前的负荷情况 ，因此 ， 同一时刻所检测 的供 、回水温度差 ， 用 作为 被控参量进行冷冻水流量调节 ，显然是有问题 的。 另一方面 ，因为冷冻水系统的热容量大 、惰性大 ，温度反应慢 。当 负荷发生突变 的时候 ，也要等到温度缓慢地反应 出来后才能产生相应的 调节动作 ， 存在较大的控制时间滞后 ，影响了控制的及 时ｌ和快速性 。 生 １２ ＰＤ控 制 技 术 的局 限 性 ． Ｉ 目前 ，无论是冷冻水流量的恒压差控制还是恒温差控制 ，都采用了 经典 的ＰＤ Ｉ 控制 。 ＰＤ Ｉ 控制的应用过程 中，需要根据不同被控对象对 比例系数Ｋｐ 、积
应 用 科 学
１ ３ １
中央空调制 冷站 节能 技术 的应用研究
陶永 贵
（ 阳市市直机关 事务管理局 ，贵州贵 阳 ５ ０ ８ ） 贵 ５ ０ １
摘 要 针对 常见的冷冻水 系统变 流量控制方式 具有 的较 大局 限性 ，采用全新 的基于负荷 预测 的模糊 控制 ，对 基于负荷预测 的冷冻水 流量 动态 控制技术进行 详细 的分 析。 关 键词 中央空调 ；节能 ；模 糊控制 中 图分 类号 Ｔ ６ Ｂ５ 文献 标 识码 Ａ 文章 编 号 １７ —６ １（ １）２— １１０ ６３ ９７～２ ０１１０３— １ ０
Ｉ ）恒 压 差 控 制 的 局 限 性 。恒 压 差 控 制 的最 大 缺 点 ，也 是 它 的 致命
一
缺点 ， 就在于冷冻水 系统的负荷与压差之间没有直接的关 系，空调负荷 的变化不能准确地通过压差的变化来描述 ，同样 ，压差 的变化也不能准 确地反映空调负荷 的变化。因此 ，以一个并不能完 全反映空调负荷变化 的压差作为被控变量来调节冷冻水流量 ，显然不可能保证冷冻水流量准
中央空调以消耗能源为动力 ，为人们提供舒适的工作 环境和生活环 境 ，但也带来了巨大的能源消耗 ，大大增加 了建筑物的运 营成本 。据调 查 ，目前不少 中央空调的能耗几乎 占了建筑物能耗的５％以上 ，所以中 ０ 央空调的节能改造 ，对节约能源十分重要 。 中央空调 系统是一个时变性 的动态系统 ，其运行工况受季节变化、 天气变化 、环境条件 、人流量增减等诸多因素的综合影响 ，是随时变化 的，且始终处于波动之 中。据资料统计 ，大部份建筑物年最大负荷的出 现时间只有几十小 时，而绝大部分 时间 中央空调系统都是在部分负荷条 件下运行。如果 中央空调的运行方式不能根据负荷 的变化而调节 ， 始终 在额定容量 （ 即满负荷状态 ） 下运行 ，势必造成 巨大 的能源浪费 ， 给企 业造成巨额 费用支 出，增加运 营成本 ，降低竞争力 。同时 ，也给国家能 源供应造成极大的压力 ，加剧 了能源供需的矛盾 。
分时间常数Ｔ和微分 时间常数Ｔ 三 ｉ Ｄ＝个工程参数进行 整定。其传递 函数
为：
１ 现有 的 中央 空调冷 冻水 变流 量控 制技 术 的局 限性
‘
目 ，最常见的冷冻水系统变流量控制方式 ，主要有恒压差控制和 前 恒温差控制两种。但这 两种控制方式都存在较大的局限性 ： 一是被控参 量 自身 的局限性 ，二是控制技术方面 的局限陛。 １１ 被控参量 自身 的局 限性 ．
行判断决定，这个提前就是为了克服冷冻水系统 的滞后。而提前开机的 冷水机组台数 ，又取决于操作人员对未来时段空调负荷的预测判断。如 果天气变化较大或负荷变化较大 ，就适当增加开机台数或调整提前开机 时间。 显然 ，人工提前控制可 以较好地克服 系统滞后的不利影响 。如果采 用计算机技术和现代控制技术代替人来 实现这种负荷预测和提前控制 ， 就产生 了一种全新的冷冻水变流量控制模 式一 负荷预测控制。 “ 负荷预测控制 ”，就是基于对空调系统负荷的预测而对冷冻水系 统的流量进行 控制。其基本思 想是 ，通过全面 的系统参 数检测和历史 数 据的分析判断 ，预测 和推理 “ 未来时刻 ”系统的负荷及其优化运行参 数， 再根据系统的实时时滞时间 ，对冷冻水系统提前进行控制。 而 “ 负荷预测控制”是一种 “ 超前控制” ，它与跟随控制有本质的 （ 转第 １０ ） 下 ３页
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｇ ＝ ＋ ＋ Ｉ （ ｋｌ ‘ ） １
ｒ ，
１
、
２ 基 于负 荷预测 的冷冻 水流 量动 态控制 的基 本 思想 空调冷冻水 系统 的大 时滞 特性是客观存在 的 ，无法改变也无 法消 除，控制系统的输 出总是要经过时间 才起作用 。其实 ， 提前实施控制 动作的做法 ， 多空调管理和操作人员都在运用 。例如 ， 很 在早晨上班之 前 ，很多空调系统就被提前启动。提前启动的时问往往根据 实践经验进
确地 跟 随负 荷 变 化 而变 化 。 ２）恒 温 差 控 制 的 局 限 性 。恒 温 差 控 制 的缺 点 在 于 ， 由 于温 度 采 集
ｉ ／ 实践证 明，这种整定参数 的过程 ，实际上是对 比例、积分 和微分三 部分控制作用 的折衷 。虽然存在许多ＰＤ Ｉ 参数 的整定方法和经验公式 ， 但是 ，这种整定工作不仅费时间，而且参数之 间相互影响 ，往往难 以收 到预期 的效果。 ＰＤ Ｉ 控制无法解决稳定性与准确性之间的矛盾。加大控制作用 ，可 以使偏差减小 ，准确性提高 ， 降低了稳定性 。反之 ，为保证稳定性 ， 但 限制控制作用 ， 却又降低 了控制的准确性。 而且 ，即使对被控对象整定 了一组较满意 的ＰＤ 制参数 ，当系统 Ｉ控 负荷或对象特性发生变化 时，控制性能将大大变差 ， 往往又需要重新进 行参数整定。 对于中央空调冷冻水系统这样 的被控对象 （ 或过程 ），一般说来 ， 采用Ｐ Ｄ Ｉ 这种线性控制方式 ，难以获得理想的控制效果 ，需要采用新的 控制技术和方法。基于负荷预测的冷冻水流量动态控制技术 ，就是这样 种新的控制技术和方法 。
点离末端换 热点有一定的距 离，冷冻水要经过一个循环后 ，其温度 变化 才能反映出来 。空调管路通常又比较长 ，冷冻水循环周期长达几分钟至 几 十分钟 。无论任何时刻 ， 所测量 到的回水温度Ｔ ２ Ｄ 实际上是过去几分 钟至几十分钟前空调供水温度Ｔ 作用的结果 ，它反 映的是一个循环周 Ｄ１ 期之前的负荷情况 ，因此 ， 同一时刻所检测 的供 、回水温度差 ， 用 作为 被控参量进行冷冻水流量调节 ，显然是有问题 的。 另一方面 ，因为冷冻水系统的热容量大 、惰性大 ，温度反应慢 。当 负荷发生突变 的时候 ，也要等到温度缓慢地反应 出来后才能产生相应的 调节动作 ， 存在较大的控制时间滞后 ，影响了控制的及 时ｌ和快速性 。 生 １２ ＰＤ控 制 技 术 的局 限 性 ． Ｉ 目前 ，无论是冷冻水流量的恒压差控制还是恒温差控制 ，都采用了 经典 的ＰＤ Ｉ 控制 。 ＰＤ Ｉ 控制的应用过程 中，需要根据不同被控对象对 比例系数Ｋｐ 、积