過渡季節(jié)VAV空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫度的優(yōu)化控制策略

過渡季節(jié)VAV空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫度的優(yōu)化控制策略摘要:良好潔凈的空氣質(zhì)量與節(jié)能效果間的權(quán)衡一直以來是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)話題。本文對(duì)多個(gè)地區(qū)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格對(duì)比和分析，通過固定的狀況下來科學(xué)分析了系統(tǒng)其節(jié)能的效果，詳細(xì)的對(duì)比了各種環(huán)境因素以及影響因素，且在此基礎(chǔ)上提出了一種可行的優(yōu)化方案。針對(duì)混合型送風(fēng)系統(tǒng)提出了相關(guān)的優(yōu)化控制方案和取得科學(xué)研究結(jié)果。關(guān)鍵詞：多區(qū)域；部分負(fù)荷；變風(fēng)量系統(tǒng)；節(jié)能工業(yè)的快速發(fā)展，給人們生活帶來方便的同時(shí)，對(duì)于相關(guān)性產(chǎn)品的科技技術(shù)和特定作用有了更高的要求，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)自身具有追蹤負(fù)荷功能，且節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的喜歡和適用。在我國，過渡季節(jié)的晝夜溫差一般都波動(dòng)較大，有必要對(duì)VAV系統(tǒng)的送風(fēng)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化并重設(shè)定。送風(fēng)溫度重設(shè)定(supplyairtemperaturereset，SAT-reset)是指在一定工況下提高系統(tǒng)送風(fēng)的送風(fēng)溫度，從而達(dá)到節(jié)能目的的一種控制策略。我們?cè)诜€(wěn)定工況下分析了送風(fēng)優(yōu)化控制的節(jié)能效果，并在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)可行的送風(fēng)溫度控制優(yōu)化方案。1.穩(wěn)定工況下的SAT-reset結(jié)果比1.1AHU空調(diào)首先，將AHU和空調(diào)區(qū)看作是一個(gè)穩(wěn)定在恒定的設(shè)定溫度的開口系統(tǒng)環(huán)境，系統(tǒng)本身是具有熱源，空調(diào)區(qū)域的內(nèi)部負(fù)荷，系統(tǒng)流入的能量，流出的能量，和AHU負(fù)荷，直接用T來表示溫度，F(xiàn)來表示流量，“oa”代表新風(fēng)，“ca”代表排風(fēng)，“set”代表設(shè)定的溫度，由能量方程式可以得出以下的結(jié)論：當(dāng)toa等于tea時(shí)，Qr始終等于Qi；當(dāng)toa低于tea時(shí)，F(xiàn)oa越大，即直線斜率越大，AHU負(fù)荷就越小，能耗也越?。划?dāng)toa高于tea時(shí)，F(xiàn)oa越大，AHU負(fù)荷就越大，能耗也越大。從節(jié)能角度考慮，新風(fēng)溫度較低時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量增大新風(fēng)量；新風(fēng)溫度較高時(shí)，應(yīng)當(dāng)在保證空調(diào)區(qū)域最小新風(fēng)要求的前提下盡量減少新風(fēng)量。1.2BIN法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)證明，各種環(huán)境因素都有可能會(huì)影響到空調(diào)負(fù)荷，比如：氣溫、含濕量、太陽總負(fù)荷。從某種意義上講，現(xiàn)有的BIN法具有不足之處，此方法主要是依靠頻段中的干球溫度以及對(duì)應(yīng)的濕球溫度的平均值來測(cè)定出，沒有直接的反映出各個(gè)量之間的變化。我們則是聯(lián)合頻率表來進(jìn)行操作，不僅僅是從外觀上科學(xué)的比對(duì)出兩個(gè)變量之間的變化，更加重要的是其準(zhǔn)確性較高。常規(guī)BIN法掩蓋了各BIN段下的含濕量極值，減弱了各氣象參數(shù)之間的相關(guān)性，而含濕量對(duì)新風(fēng)熱負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性十分重要，同時(shí)間接對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)劃方案產(chǎn)生影響。聯(lián)合頻率表法能夠列出不同小時(shí)數(shù)在不同溫度和濕度下的分布，不僅彌補(bǔ)了上述不足，而且為機(jī)組的合理選型以及系統(tǒng)運(yùn)行方案的規(guī)劃提供了參考依據(jù)。1.3建筑能耗計(jì)算針對(duì)某一地區(qū)的高層商用建筑物來進(jìn)行能耗分析，選擇其中的一層樓來進(jìn)行研究對(duì)象，將該層樓的室內(nèi)溫度設(shè)定為25攝氏度，相對(duì)濕溫為50%，辦公樓的工作時(shí)間為早上8:00-21:00，空調(diào)期間，室內(nèi)要保持正壓狀態(tài)，非空空調(diào)期滲透量為0.5次換氣量。內(nèi)部負(fù)荷按照20W/M^2來計(jì)算。就此地區(qū)的總體情況來看，按照以下的公式來計(jì)算，得到相應(yīng)的數(shù)值。QTOTS——各BIN段內(nèi)的顯熱負(fù)荷；QTOTL——各BIN段內(nèi)的潛熱負(fù)荷；QS——總顯熱負(fù)荷；QL——總潛熱負(fù)荷。根據(jù)以上的公式來進(jìn)一步的得出理論值，對(duì)建筑物的濕度以及日照方面數(shù)值有了更科學(xué)的答案。2.空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能策略2.1利用室外新風(fēng)夏冬季節(jié)空調(diào)在運(yùn)行過程中應(yīng)該要采取最小新風(fēng)運(yùn)行方法，空調(diào)在運(yùn)行過程中最小風(fēng)量主要還是依賴于該區(qū)域的衛(wèi)生狀況。簡(jiǎn)單來講，對(duì)于民用建筑，在室內(nèi)沒有任何人吸煙或其他情況下，一般采用最小的風(fēng)量為8m^3。且在條件允許的情況下適當(dāng)減少風(fēng)量。過度季節(jié)，發(fā)熱量較大的空調(diào)需要采用新風(fēng)來減少室內(nèi)負(fù)荷，減少冷水機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)能的目的。運(yùn)行內(nèi)，在衛(wèi)生狀況允許的條件下，減少新風(fēng)量的適用和節(jié)能才有意義。如果出現(xiàn)在供給時(shí)間以內(nèi)，室外值小于室內(nèi)值，均可以將室外新風(fēng)作為冷源，改成新風(fēng)運(yùn)行。這樣一來，不僅可以縮短制冷機(jī)的運(yùn)行時(shí)間、減少系統(tǒng)消耗的能耗，還起到了改善及優(yōu)化空氣質(zhì)量的作用。2.2利用太陽差送溫風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，有許多途徑可以減少電能消耗，如：減少風(fēng)機(jī)送風(fēng)量、增加變頻調(diào)速裝置、提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行速率等。合理的狀況下，適當(dāng)?shù)拇胧┦强梢赃_(dá)到節(jié)能的目的。合理確定室內(nèi)環(huán)境參數(shù)。舒適性空調(diào)主要控制的參數(shù)就是室溫，夏季空調(diào)室內(nèi)計(jì)算溫、濕度越小，房間里計(jì)算的冷負(fù)荷越大，消耗的能量就會(huì)越大。民用住宅人們的需求不盡相同，舒適性范圍較為廣泛，所以室內(nèi)溫度的變化對(duì)于室內(nèi)舒適度的影響非常的大，然而，濕度對(duì)于室內(nèi)的影響則比較的小。不論是夏季還是冬季，室溫都有5攝氏度的選擇余地，所以要盡量選擇高一點(diǎn)的室溫設(shè)定值，冬季則要選擇低一些，這樣做的優(yōu)勢(shì)在于減少了維護(hù)結(jié)構(gòu)的負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷，對(duì)空調(diào)的節(jié)能是會(huì)帶來了極大的作用，無論是節(jié)能方面還是產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)方面，會(huì)帶來了一系列客觀的效益，值得更多的單位借鑒。2.3送風(fēng)濕度的優(yōu)化送風(fēng)濕度重設(shè)定指的是在一定的工況下提高送風(fēng)溫度，從而達(dá)到節(jié)能目的的一種策略。提高送風(fēng)溫度具有多種優(yōu)勢(shì)，一方面可以提高AHu進(jìn)口水溫，另一方面有利于提升了冷水機(jī)的COP；在過度季節(jié)，新風(fēng)濕度較低的時(shí)候，可以使用送風(fēng)策略來減少其負(fù)荷量。減少了消耗量。為節(jié)能奠定了有利的基礎(chǔ)。3．控制策略的性能評(píng)價(jià)與對(duì)比由于空氣溫度、濕度、送風(fēng)溫度以及新風(fēng)量等諸多因素都是任何一種空調(diào)控制策略中的必須要達(dá)到的目的，因此這些相關(guān)因素就成為了空調(diào)控制系統(tǒng)的重要組成部分，不僅關(guān)系到系統(tǒng)能否具有一個(gè)舒適的環(huán)境，還較大幅度的影響到空調(diào)整體的運(yùn)作情況。在保證各個(gè)參數(shù)正常的情況下，全方面仔細(xì)的考慮系統(tǒng)能耗、熱適度、室內(nèi)空氣質(zhì)量。熟知，空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，同時(shí)要受到氣候、空調(diào)運(yùn)行模式的影響非常的大，在不同控制條件下，對(duì)這些參數(shù)造成的影響就會(huì)變得不一樣。單一的能量指標(biāo)是不能完全代表其正常運(yùn)作狀況的，因此迫切需要一個(gè)新的控制策略來進(jìn)行權(quán)衡。送風(fēng)濕優(yōu)化控制策略是符合更多的需求，有相當(dāng)大的優(yōu)越性，最關(guān)鍵是有助于改善空氣質(zhì)量、優(yōu)化室內(nèi)空氣指標(biāo)、達(dá)到了良好的送風(fēng)量。一方面在新風(fēng)部分替代了原先的冷水機(jī)嚴(yán)重的負(fù)荷，另一方面，送風(fēng)溫度優(yōu)化控制策略在溫度較低的時(shí)候大量的引入了新風(fēng)量，減少了正午或者是溫度較高時(shí)候的送風(fēng)量，從而達(dá)到了減少系統(tǒng)的能源消耗。尤其是在我國，過度季節(jié)溫差是明顯的增大，常常早晚與夜晚之間的溫度具有明顯的對(duì)比，這種溫度條件非常適合送風(fēng)溫度控制策略，非常節(jié)能并且很健康。這種控制策略不僅僅是給我們的生活帶來了很多好處，有利于我們的健康的同時(shí)達(dá)到了良好的節(jié)能功效，我們應(yīng)該要正確的去認(rèn)識(shí)和適用，合理的去適用，能為我們的生活帶來了一系列的方便，相信她是會(huì)在更多的領(lǐng)域中發(fā)揮出自己的功效，造福于整個(gè)社會(huì)，造福于整個(gè)人類。社會(huì)在不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)也是要與時(shí)俱進(jìn)，只有不斷的進(jìn)步，那么才會(huì)擁有更多的創(chuàng)新，創(chuàng)新是前進(jìn)的動(dòng)力。4.結(jié)語我們針對(duì)一個(gè)常見的建筑物進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)消耗能量進(jìn)行科學(xué)的分析，運(yùn)用BIN法、能量消耗計(jì)算法及其他方法，經(jīng)過試驗(yàn)和對(duì)比得出了以下結(jié)論。影響空調(diào)能耗的主要因素有室內(nèi)溫度的設(shè)定值、室內(nèi)人數(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)、內(nèi)部負(fù)荷等等。根據(jù)這些因素且提供了更加可行性的控制策略，起到優(yōu)化和改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的作用。具體的結(jié)論如下：4.1BIN法建立起能耗計(jì)算模型和數(shù)學(xué)處理，得出了相應(yīng)的影響因素，在這些主要的因素當(dāng)中，室內(nèi)溫度設(shè)定值越高，系統(tǒng)能量消耗小，其他的關(guān)鍵因素則是相反結(jié)果。4.2改變送風(fēng)溫度的策略并不是很多，主要是依賴于室內(nèi)外空氣中焓值來決定，因此其節(jié)能效果并不理想。此控制策略的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在交替季節(jié)時(shí)候，有助于改善室內(nèi)空氣的品質(zhì)。4.3改變室內(nèi)送風(fēng)溫度具有成本低、容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，但是缺點(diǎn)在于其舒適性和空氣質(zhì)量有一定影響。如何在節(jié)能和技術(shù)方面做到均衡，又能夠保障室內(nèi)的空氣環(huán)境是需要不斷的去研究和實(shí)踐，找到客觀的標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)其選取合適的權(quán)重是有利于問題的解決。參考文獻(xiàn)：[1]晉欣橋,王盛衛(wèi).滿足新標(biāo)準(zhǔn)ASHRAEStandard62-1989R空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制[J].暖通空調(diào).1999(02)[2]晉欣橋,夏凊,王盛衛(wèi).多區(qū)域VAV空調(diào)系統(tǒng)及其局部DDC控制器的動(dòng)態(tài)模擬[J].制冷學(xué)報(bào).1999(01)[3]WangShengwei,ChanWT.OptimalandrobustcontrolventilationairflowrateforimprovingenergyefficiencyandIAQ.BuildingandEnvironment.2004[4]SekharSC.Spacetemperaturedifference,coolingcoilandfan—energyandindoorairqualityis