【摘 要】
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随着我国基础建设设施的发展与完善,建筑内日常的能源损耗持续增长,建筑内的能源浪费成为目前需要迫切解决的难题。而在大型建筑中普遍采用中央空调技术,但是中央空调日常能耗很高,大约占大型建筑日常损耗的60%。在能源消耗问题越发严重的今天,中央空调的能耗日益增长将制约我国的经济可持续发展,所以如何解决中央空调能源浪费的问题迫在眉睫。本文提出以滑模控制为基础的的中央空调系统节能控制方法,在提高中央空调对房间
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随着我国基础建设设施的发展与完善,建筑内日常的能源损耗持续增长,建筑内的能源浪费成为目前需要迫切解决的难题。而在大型建筑中普遍采用中央空调技术,但是中央空调日常能耗很高,大约占大型建筑日常损耗的60%。在能源消耗问题越发严重的今天,中央空调的能耗日益增长将制约我国的经济可持续发展,所以如何解决中央空调能源浪费的问题迫在眉睫。本文提出以滑模控制为基础的的中央空调系统节能控制方法,在提高中央空调对房间环境的控制精度的基础上,从减少空调水泵与风机的能耗和解决空调低温差综合症的缺点两个方面来减少空调能耗。从理论上阐述本文控制策略的节能原理,通过仿真实验数据表明该方法的有效性。首先,为了保证空调房间内的温度,湿度与CO2浓度等参数保持在宜居水平,本文采用模糊滑模控制通过改变VAV空调系统的出风量与新风量来调控室内环境,最后与其他两种控制方法对比证明所提策略的优越性。其次,针对中央空调的制冷机组,从蒸发器冷冻水进出口温度,蒸发器冷冻水流速,制冷机组制冷效率(COP)等参数考虑建立了对应的数学模型,并利用此模型设计了三阶的滑模控制器,保证蒸发器冷冻水出口温度保持在最佳温度。最后改变冷冻水入口温度输入与外界干扰来测试此控制策略的抗干扰能力。在此基础上,模拟蒸发器冷冻水流量阶跃增加下空调制冷机组COP的动态响应,通过对比冷冻水流量的变化对制冷机组COP的影响,为文章的最终提出的定温差控制策略提供提高中央空调COP的依据。最后,文章结合以上内容提出了基于滑模控制的冷冻水定温差控制方案。建立空调换热器数学模型,通过仿真研究找出影响冷冻水出水温度的因素与规律,提出并完善本文的控制策略。针对最终的控制策略,本文对仿真数据进行了控制效果和节能分析。结果表明在几种不同的情况下,所提出的基于滑模控制的中央空调节能控制策略均能保证房间温度和冷冻水回水温度能稳定在设定值允许范围内。其中因为空调风量与水流量的减少,空调风机与水泵能源消耗大幅度降低,同时提高了制冷机组COP,解决了空调运行时“大流量小温差”的缺陷。通过仿真验证本文提出的将滑模控制策略应用在中央空调中的优势与节能性。
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