变风量空调系统中最小总送风量控制的研究
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摘要
从节能和提高室内环境质量的角度来看，暖通空调(HVAC)自控系统是楼宇自动化中最重要的系统。因此，采用有效的空气调节方式对智能建筑的能量管理控制(energy management control，EMC)具有重要意义。目前，变风量(variable air volume，VAV)空调系统以其巨大的节能潜力逐渐成为国内外空调系统的主流。本论文对变风量空调系统中的定静压控制和最小总送风量控制进行实验研究。针对目前变风量空调系统的模型都是用机理建模方法建立的情况，本论文用最小二乘法对机组部分进行系统辨识，建立了水阀—送风温度、变频风机—静压两个回路的模型，经验证比较接近实际系统；采用遗传算法对PID控制器的参数进行寻优，寻优结果令人满意；设计了变风量空调系统的LON控制网络，以此为实现手段，进行了定静压控制和最小总送风量控制，并在两种控制方式下，分析了各个回路的耦合情况、两种控制方式的稳定性和节能效果。实验结果表明，定静压控制方式下系统较为稳定，最小总送风量控制比定静压更加节能，但它延长了末端阀位的调节时间，在系统调试时，我们可通过选择合适的采样时间来缩短阀门的调节过程，所以最小总送风量控制具有广阔的应用前景。同时，论文还给出了以Visual Basic设计的监控软件。该软件操作界面良好，通过DDE技术与系统软件实现了数据交换。
Of all Ihe Building Automation Systems (BAS), heating, ventilating and air-conditioning (HVAC) systems are most important from the viewpoint of saving energy and improving the quality of the indoor environment. Therefore, adopting efficient control strategies for air-conditioning plays a vital role in developing improved energy management control (EMC) systems for intelligent buildings (IB). Nowadays, VAV air-conditioning system has gradually become most popular in China and abroad because of its sigraficant energy saving. The paper studies the static pressure control and minimum total supply air volume control of VAV air-conditioning system by experiment At present VAV air-conditioning system are all modelled by the method of mechanism analysis. To the point the paper ideritifies the part of the air-handling unit by the recursive least-squares method. It is concluded that the models of water damper-supply air temperature's loop and supply air fan-static pressure's loop ate close to the teal system. Genetic algorithm is used to optimize the parameters of PID controller that is used to control the plant LON (local operating network) is designed to control VAV air-conditioning system. By this means the static pressure control and minimum total supply air volume control are experimented. The paper analyzes the coupling among loops, the whole system's stability and energy saving effect under the two control methods. The experiment's results show that the system is stable under the static pressure control and energy saving under the minimum total supply air volume control. Although the terminal dampers's tuning time is prolonged under the minimum total supply air volume control, it can be reduced by adopting the appropriate sampling time when debugging the system. From all of this we can conclude thart the minimum total supply air volume control has a good application perspective. Also, the paper has provided a program for the system's monitoring and control. It is designed by visual basic. The program has fine operating interface and exchanges data with the system of Lonworks and Metasy by DDE (dynamic data exchange) technique.
Of all Ihe Building Automation Systems (BAS), heating, ventilating and air-conditioning (HVAC) systems are most important from the viewpoint of saving energy and improving the quality of the indoor environment. Therefore, adopting efficient control strategies for air-conditioning plays a vital role in developing improved energy management control (EMC) systems for intelligent buildings (IB). Nowadays, VAV air-conditioning system has gradually become most popular in China and abroad because of its sigraficant energy saving. The paper studies the static pressure control and minimum total supply air volume control of VAV air-conditioning system by experiment At present VAV air-conditioning system are all modelled by the method of mechanism analysis. To the point the paper ideritifies the part of the air-handling unit by the recursive least-squares method. It is concluded that the models of water damper-supply air temperature's loop and supply air fan-static pressure's loop ate close to the teal system. Genetic algorithm is used to optimize the parameters of PID controller that is used to control the plant LON (local operating network) is designed to control VAV air-conditioning system. By this means the static pressure control and minimum total supply air volume control are experimented. The paper analyzes the coupling among loops, the whole system's stability and energy saving effect under the two control methods. The experiment's results show that the system is stable under the static pressure control and energy saving under the minimum total supply air volume control. Although the terminal dampers's tuning time is prolonged under the minimum total supply air volume control, it can be reduced by adopting the appropriate sampling time when debugging the system. From all of this we can conclude thart the minimum total supply air volume control has a good application perspective. Also, the paper has provided a program for the system's monitoring and control. It is designed by visual basic. The program has fine operating interface and exchanges data with the system of Lonworks and Metasy by DDE (dynamic data exchange) technique.
引文
[1] 李克欣等，VAV空调系统初探，暖通空调HV&AC，1997年第27卷第3期
[2] 霍小平，变风量系统的概念分类及应用实例，暖通空凋HV&AC，1997年第27卷第5期
[3] 刘天川，变风量空调系统应用探讨，暖通空调 1995．4
[4] 蔡敬琅，变风量空调设计，中国建筑工业出版社，1997
[5] 陈向阳，变风量空调系统的自动控制，暖通空调HV&AC，VOL27，NO．3，1997，P34-39
[6] 王盛卫，集成楼宇控制系统辅助之变风量空调系统的实时优化控制，全国暖通空调制冷1998年学术年会学术文集，中国建筑工业出版社，1998．10，P378-386
[7] 李克欣等，变风量空调系统的VPT控制法及其应用，暖通空调HV&AC，VOL29，NO．3，1999
[8] 邱步等，变风量空调系统的设计和工程实例，现代空调(第二辑)，中国建筑工业出版社，1999，12
[9] 孙宁等，变风量空调系统设计浅谈，暖通空调HV&AC，VOL27，NO．5，1997，P53-59
[10] Khoo I, Levermore G J and Letherman K M Variable-air-volume terminal units Ⅱ:dynamic
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[26] 孙宁等，变风量系统耦合特性研究 第—部分：相对增益分析方法，全国暖通空调制冷1998年学术年会学术文集，中国建筑工业出版社，1998，10，P387-391
[27] 戴斌文等，变风量空调系统总风量控制法模拟分析，全国暖通空调制冷1998年学术年会学术文集，中国建筑工业出版社，1998，10，P180-184
[28] 刘震炎等，变风量冰蓄冷空调系统，暖通空凋HV&AC，VOL28，NO．1，1998
[29] 王家隽等，某建筑物变风量系统的控制，全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集，2000
[30] 叶大法等，上海地区变风量空调系统工程调研与展望，暖通空调HV&AC，VOL30，NO．6，2000
[31] 曾艺等，变风量空调系统的新风，暖通空调HV&AC，2001年第31卷第6期
[32] 钱以明、杨书明，VAV系统中新风量的控制，暖通空凋HV&AC，1999年第29卷第3期
[33] 吴茂杰、耿世彬，VAV系统最高新风量的控制，建筑热能通风空调，2000年第3期
[34] 戴斌文等，变风量空调系统风机静压控制方法研究，建筑热能通风空调，2000(3)
[35] 王宏鼎，变风量(VAV)空调系统机组部分智能解耦和系统协调控制的研究，西安建筑科技大学硕士论文，2002
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[45] 濮卫兴等，—种多变量自适应模糊控制器的设计方法，控制与决策，11(5)，1996
[46] 毛剑琴等，卷染机模糊控制系统设计，自动化学报，23(2)，1997
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[48] 杨育红等，LON网络控制技术及应用，西安电子科技大学出版社，1999年4月
[49] 邱步等，变风量空调系统的设计和工程实例，现代空调，第二辑，1999年12月
[50] 许静，变风量空调系统末端部分基于自适应线性神经元的前馈解耦控制，西安建筑科技大学硕士论文，2003
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[53] 周谟任，流体力学泵与风机，中国建筑工业出版社，1994年11月
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[61] 李人厚等译，精通MATLAB——综合辅导与指南，西安交通大学出版社，1998
[62] 徐昕等，Matlab工具箱应用指南——控制工程篇，电子工业出版社，2000
[63] 楼顺天等，基于MATLAB的系统分析与设计——神经网络，西安电子科技大学出版社，1998
[64] 黄道平等，自适应神经元非模型多变量优化补偿控制，控制理论与应用，第15卷第3期，1998年6月
[65] 席爱民，计算机控制系统，陕西科学技术出版社，1994年9月
[66] 王填，Lonworks技术在变风量空调系统控制中的应用，智能建筑，第5期，2004年
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