【硕士论文】vav系统的温湿度控制的研究.pdf

山东火学硕士学位论文
摘要
变风量空调系统是根据热负荷的变化来改变送入房间的风量以满足室温需
求,其运行是一个复杂的变化过程。为了满足人们对舒适性的要求,往往有多个
过程参数需要控制。节能降耗为主题的今天,使用变风量盏飨低巢⒔
行合理的温、湿度控制可以降低风机能耗、提高设备和系统效能、降低建筑物的
养护费用,并为人们提供舒适健康的工作生活环境。
应用于空调的控制理论和方法很多,但是空调系统中温度、湿度间的耦合作
用,是最近两年才引起大家重视的一个问题。在许多工程案例中,每个回路单独
运行都较正常,但是所有回路同时工作,整个系统就会不稳定。这是由于空调系
统的各控制回路绕涫俏露取⑹6瓤刂苹芈之间存在相互耦合关系。如果把
这些回路看成是互不联系而进行单独设计,显然是极不合理的,经常出现浪费能
源、控制复杂、鲁棒性差等问题。因此若将温、湿度控制过程作为一个整体考虑,
采用简单易行的解耦控制方案便显得尤为重要。目前将温度和湿度作为被控量用
多变量控制方法研究的很少。
本论文针对变风量盏骺刂葡低车慕峁垢丛樱且桓龆啾淞俊⒎窍
性、大时滞的系统,若以某一参数作为被控量建立多个控制模型则造成彼此之间
协调性和系统整体稳定性差、能源浪费的缺点,通过对湿热特性分析,建立了以
温度与湿度为被控对象、以除湿热交换器中冷冻水的流速和通过除湿热交换器的
空气流速作为控制量的的多变量控制系统的数学模型,通过对该系
统进行预测控制,提出并应用了结构简单、易于实现的工业过程控制的解耦控制
方案,使恒温恒湿盏飨低车拇ǖ莺卣蟊浠晃6越蔷卣螅佣獬鞲
控制回路之间的耦合。通过预测刂疲瓿闪硕訴控制器的解耦设计,
并对此进行了仿真。经过仿真验证表明该解耦控制器在恒温恒湿盏飨低持
的应用效果较好,改善和提高了系统的品质和性能。
关键词:变风量空调系统:温度:湿度;预测控制;解耦控制
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符号说啊
以表冷器蚧蝗绕风侧的换热面积
比热容/
% 冷冻水比定压热容/ぁ
豫表冷器蚧蝗绕质量
‰表冷器蚧蝗绕风侧的空气流量痵
吣新风流量痵
房间壁面的面积痵
% 空气比定压热容/ぁ
室内空气容积比热容/ぁ
只送风静压
‰回风流量痵
鼽房间送风量/
‰表冷器蚧蝗绕水侧的冷水流量/
时间
店空气密度/
绋室内热源/
% 回风温度
‰表冷器蚧蝗绕进风温度
也表冷器蚧蝗绕的温度
嘭室内温度
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帅表冷器蚧蝗绕进水温度一..一
咖表冷器蚧蝗绕风侧的传热系数/
玑送风含湿量/緂干空气
矿室内体积
缈风机转速/
肌冷冻水密度海痬
仉室内湿源/
耵新风温度
跏表冷器蚧蝗绕出风温度
郎房间壁面温度
以送风温度
跏表冷器蚧蝗绕出水温度
咖房间壁面的传热系数/
刃室内空气含湿量/厩
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第一章绪论
课题背景
在科技迅猛发展的今天,能源在工业生产与民用生活中的消耗量日益增大。
我国能源矛盾问题同益突出,且长期以来受“先生产、后生活”的计划经济思想的
影响,我国政府一直偏重于工业节能,而忽略了建筑节能。
系统是对采暖通风与空调,
的简称,其基本结构如下图所示
圈系统基本结构图
其中,影响室内环境的因素主要有:制冷机、电动机的制冷、传热量、光热量、
室内人员、室内其他负载畔S跋焓彝饣稻车囊蛩刂饕S校禾炱⒐庹铡⒒ぬ锝
构、空气特性。由上图可知,随着建筑中空调系统的规模越来越大,能源危机和
大量燃烧过程对大气的污染也随之加剧,在空调方面,如何节约能源、减少污染
日益显现出其重要性,空调的控制对象始终处于动态变化之中,多种因素在实时
影响着中央空调的负荷,空调能耗大。良好的空调系统,应该具有台理的热力学
性能、极佳的控制方式和性能优良、价格合理的控制器,以便让空调系统能降低
能耗,提高人员的舒适度,提高性价比和控制的稳定性,即当对象模型存在时变
时仍能取得较好的控制效果。
系统的舒适性要求首先是以满足在建筑物内部生活和工作的人或在建
筑物内部作长期或短暂停留