中文名 | 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能調(diào)控中的室溫大滯后及智能預(yù)測控制方法 | 依托單位 | 大連理工大學(xué) |
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項目類別 | 面上項目 | 項目負責(zé)人 | 張吉禮 |
變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室溫大滯后特性的預(yù)測和智能控制是大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制中的關(guān)鍵問題,本項目針對該問題,通過理論和試驗研究,開展了以下研究工作。首先,建立了多區(qū)域雙風(fēng)機變風(fēng)量空調(diào)房間室溫變化動態(tài)響應(yīng)數(shù)學(xué)模型,分析了引起室溫滯后響應(yīng)的影響因素;試驗研究了在多區(qū)域雙風(fēng)機變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)過程中室溫變化對各類調(diào)節(jié)量的動態(tài)響應(yīng)特性,依據(jù)換氣次數(shù)提出了室溫變化慣性時間系數(shù)與空調(diào)房間換氣次數(shù)之間的反比例關(guān)系式。其次,利用Elman網(wǎng)絡(luò)動態(tài)記錄歷史信息的能力,提出了Elman網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)在線優(yōu)化方法,建立了室溫純滯后特性Elman網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測模型,提出了變風(fēng)量末端多區(qū)域雙風(fēng)機變風(fēng)量空調(diào)室溫Elman網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測控制方法。第三,提出了基于末端預(yù)測閥位的變靜壓模糊控制方法,通過對比試驗,驗證了提出的模糊預(yù)測控制方法的有效性及節(jié)能效果。第四,為滿足工程應(yīng)用需求,本項目提出了變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)分布式總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能群控模糊控制設(shè)計方法,完成了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)測控制硬件及軟件系統(tǒng)的開發(fā),建立了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化控制試驗平臺,開發(fā)了空調(diào)系統(tǒng)智能管理軟件,部分技術(shù)在實際空調(diào)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。本項目發(fā)表學(xué)術(shù)論文31篇,其中,SCI檢索論文14篇、EI檢索論文7篇。獲實用新型專利5項,軟件著作權(quán)1項。出站博士后2名,培養(yǎng)博士生2名,碩士生5名(其中1人獲校優(yōu)秀碩士學(xué)位論文獎)。連續(xù)3年與美國賓夕法尼亞州立大學(xué)、科羅拉多大學(xué)博德分校和日本東京大學(xué)等舉辦建筑智能化國際學(xué)術(shù)活動周,取得了較好的國際交流與合作效果。本項目研究成果對解決建筑熱環(huán)境系統(tǒng)大滯后非線性控制難題具有重要的理論意義;對提高建筑熱環(huán)境控制系統(tǒng)的性能、提升建筑功能、降低能耗、促進建筑智能化發(fā)展,具有重要的節(jié)能減排意義和應(yīng)用前景。 2100433B
1. 目的:解決變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能調(diào)控中室溫大滯后特性的預(yù)測和智能控制問題。.2. 意義:對解決建筑熱環(huán)境系統(tǒng)大滯后非線性控制難題具有重要的理論意義;對提高建筑熱環(huán)境控制系統(tǒng)的性能、提升建筑功能、降低能耗、促進建筑智能化發(fā)展,具有重要的節(jié)能減排意義和應(yīng)用前景。.3. 內(nèi)容:1)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能調(diào)控中室溫大滯后動態(tài)響應(yīng)特性;2)室溫大滯后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測方法;3)建筑熱環(huán)境系統(tǒng)向量基T-S型自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型及規(guī)則聚類自獲取方法;4)空調(diào)系統(tǒng)室溫大滯后多步預(yù)測模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制試驗。.4. 關(guān)鍵:1)室溫對各類影響因素的大滯后響應(yīng)特性及數(shù)學(xué)描述;2)基于多因素?zé)嶙杈W(wǎng)絡(luò)的室溫大滯后特性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測方法;3)向量基T-S型自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型的建立;4)以全年典型空調(diào)工況為聚類中心的建筑熱環(huán)境系統(tǒng)T-S型模糊規(guī)則聚類獲取方法。.5. 方法:理論研究、控制仿真、技術(shù)開發(fā)和試驗相結(jié)合。
中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能詳細分析?
CZK中央空調(diào)節(jié)能自控管理系統(tǒng) 中央空調(diào)節(jié)能自控管理系統(tǒng)針對傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)運行中存在大量耗能問題而研制開發(fā)的高科技產(chǎn)品,利用中央空調(diào)計費系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和中央空調(diào)能量中心設(shè)備的運行特性,采用負荷隨動跟...
淺談變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中的運用怎么樣?
冷凍水和冷卻水循環(huán)泵以及冷卻塔、冷卻風(fēng)機安裝變頻調(diào)速。減少人工手段對中央空調(diào)系統(tǒng)進行控制和管理,中央空調(diào)系統(tǒng)的運行實現(xiàn)冷媒流量跟隨末端負荷的變化而動態(tài)調(diào)節(jié),從而起到節(jié)能效果。中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)除了變頻節(jié)...
空氣源熱泵地暖中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能嗎?
空氣源熱泵地暖中央空調(diào)兩聯(lián)供系統(tǒng)與燃氣壁掛爐采暖系統(tǒng)相比,在安全環(huán)保性、節(jié)能效果和經(jīng)濟性上有著顯著的優(yōu)點,熱泵既可制冷又可采暖,一機雙用,節(jié)省初投資,并且運行費用也更低,逐漸地受到暖通工程公司的青睞。
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對比分析了壓力相關(guān)型和壓力無關(guān)型變風(fēng)量空調(diào)末端室溫控制原理,闡述了壓力相關(guān)型末端室溫預(yù)測控制的研究意義。描述了時滯系統(tǒng)周期性預(yù)測控制基本原理,提出了基于Elman網(wǎng)絡(luò)多步預(yù)測模型的室溫預(yù)測控制方法。試驗研究結(jié)果顯示:在滿足末端負荷需求的前提下,提出的基于壓力相關(guān)型末端的室溫預(yù)測控制方法改變了變風(fēng)量末端的調(diào)節(jié)方式,有利于提高變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)室溫控制回路的穩(wěn)定性。
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評分: 4.4
在空調(diào)控制過程中,廣泛存在慣性滯后對象,用常規(guī)的控制方法很難取得良好的控制效果。文章結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測控制的優(yōu)點,提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制方法,并對某一空調(diào)系統(tǒng)滯后模型進行了仿真。從仿真結(jié)果看,此種方案在對不同對象的適應(yīng)性、響應(yīng)速度、抗干擾及穩(wěn)定性等方面均有明顯的改善,更符合實際工業(yè)過程控制的特點。
該方法應(yīng)用于協(xié)調(diào)系統(tǒng)中,主要基于以下幾種觀點:
(1)主要參數(shù)的變化趨勢實際上反映了機組輸入/輸出能量平衡的動態(tài)過程:
(2)對于鍋爐對象,由于其具有強烈的時間遲延和較大的慣性,因此施加作用強烈的階躍作用往往比施加較慢的積分作用效果明顯.因為積分作用無法判斷誤差的方向,如果掌握不好,容易造成鍋爐側(cè)能量的累積,而導(dǎo)致系統(tǒng)的過調(diào);
(3)基于規(guī)則的智能控制方法應(yīng)用于前饋控制中,著力反映系統(tǒng)的動態(tài)過程。而系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)偏差山并聯(lián)的PID控制器解決;
(4)基于規(guī)則的智能控制方法對于克服協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中存在的強烈的不確定干擾以及未建模動態(tài)具有顯著的效果。
【學(xué)員問題】暖通節(jié)能設(shè)計要點之室溫調(diào)控是什么?
【解答】(1)散熱器熱水集中采暖系統(tǒng),室溫的調(diào)控是通過散熱器恒溫控制閥(簡稱恒溫閥)來實現(xiàn)的。大量恒溫閥應(yīng)用實踐表明,使用恒溫閥平均可節(jié)省能源15%—30%.為滿足室溫單獨調(diào)控和節(jié)能的要求,熱水集中采暖系統(tǒng)的每組(或每個房間)散熱器的進水支管上應(yīng)設(shè)置自力式恒溫閥。垂直或水平雙管系統(tǒng)的每組散熱器供水支管上,應(yīng)設(shè)置高阻力的自力式兩通恒溫閥;全帶跨越管的垂直或水平單管系統(tǒng)每組散熱器供水支管上均應(yīng)設(shè)置自力式恒溫閥,一種方式為采用低阻力三通恒溫閥,跨越管與散熱器支管以及立管同徑,另一種方式是在散熱器供水支管上設(shè)置低阻力兩通閥,兩通閥前設(shè)跨越管,跨越管口徑較相應(yīng)立管口徑小1號,兩種方式不宜在一個采暖系統(tǒng)內(nèi)同時存在;垂直單雙管系統(tǒng)的每組散熱器供水支管上,應(yīng)設(shè)置高阻力的自力式兩通恒溫閥。
(2)低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng),室溫的調(diào)控是通過設(shè)置在每一分支環(huán)路的遠傳型自力式恒溫閥或有線電動式恒溫控制閥以及無線電子式恒溫控制閥(也可在各房間加熱管上設(shè)置自力式恒溫閥)來實現(xiàn)的。各種室內(nèi)恒溫控制閥的溫控器應(yīng)設(shè)置在能正確反映房間溫度的位置,且應(yīng)安裝在避開陽光直射和有發(fā)熱設(shè)備且距地面1.4m處的內(nèi)墻面上。
(3)風(fēng)機盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),室內(nèi)溫度的調(diào)控一般是通過在室內(nèi)安裝風(fēng)機盤管溫控器來實現(xiàn)的。溫控器帶有溫度設(shè)定旋鈕、風(fēng)機三檔轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換開關(guān)及制冷與供熱模式轉(zhuǎn)換開關(guān),分別用于調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度設(shè)定值、控制送入房間的風(fēng)量及供冷和供熱的轉(zhuǎn)換;另外,在風(fēng)機盤管回水管道上安裝電動兩通(調(diào)節(jié))閥,以控制通過盤管的水量。
新風(fēng)機組送風(fēng)溫度的控制,是通過安裝在送風(fēng)管道上的溫度傳感器檢測送風(fēng)溫度信號,并傳輸至溫度控制器,控制器自動調(diào)節(jié)安裝在表冷器回水管道的電動調(diào)節(jié)閥的開度,以調(diào)節(jié)通過表冷器盤管的水量,從而實現(xiàn)控制送風(fēng)溫度恒定于設(shè)定值。
(4)全空氣空調(diào)系統(tǒng),室溫的調(diào)控一般是通過在回風(fēng)管道安裝溫度傳感器,檢測回風(fēng)溫度信號,并傳輸至控制器??刂破鞲鶕?jù)溫度信號自動調(diào)節(jié)安裝在表冷器回水管上的電動調(diào)節(jié)閥開度,控制回風(fēng)溫度恒定于設(shè)定值。
另外,控制器可同時檢測室外新風(fēng)溫度、送風(fēng)溫度、過濾網(wǎng)壓差狀態(tài)、風(fēng)機運行狀態(tài)以及風(fēng)機故障狀態(tài);過渡季節(jié),控制器可根據(jù)室內(nèi)、外焓(溫度)差,自動調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比例,最大程度利用室外新風(fēng),達到節(jié)能效果。
以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成,供參考,如有問題請及時溝通、指正。
(1)散熱器熱水集中采暖系統(tǒng),室溫的調(diào)控是通過散熱器恒溫控制閥(簡稱恒溫閥)來實現(xiàn)的。大量恒溫閥應(yīng)用實踐表明,使用恒溫閥平均可節(jié)省能源15%~30%.為滿足室溫單獨調(diào)控和節(jié)能的要求,熱水集中采暖系統(tǒng)的每組(或每個房間)散熱器的進水支管上應(yīng)設(shè)置自力式恒溫閥。垂直或水平雙管系統(tǒng)的每組散熱器供水支管上,應(yīng)設(shè)置高阻力的自力式兩通恒溫閥;全帶跨越管的垂直或水平單管系統(tǒng)每組散熱器供水支管上均應(yīng)設(shè)置自力式恒溫閥,一種方式為采用低阻力三通恒溫閥,跨越管與散熱器支管以及立管同徑,另一種方式是在散熱器供水支管上設(shè)置低阻力兩通閥,兩通閥前設(shè)跨越管,跨越管口徑較相應(yīng)立管口徑小1號,兩種方式不宜在一個采暖系統(tǒng)內(nèi)同時存在;垂直單雙管系統(tǒng)的每組散熱器供水支管上,應(yīng)設(shè)置高阻力的自力式兩通恒溫閥。
(2)低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng),室溫的調(diào)控是通過設(shè)置在每一分支環(huán)路的遠傳型自力式恒溫閥或有線電動式恒溫控制閥以及無線電子式恒溫控制閥(也可在各房間加熱管上設(shè)置自力式恒溫閥)來實現(xiàn)的。各種室內(nèi)恒溫控制閥的溫控器應(yīng)設(shè)置在能正確反映房間溫度的位置,且應(yīng)安裝在避開陽光直射和有發(fā)熱設(shè)備且距地面1.4m處的內(nèi)墻面上。
(3)風(fēng)機盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),室內(nèi)溫度的調(diào)控一般是通過在室內(nèi)安裝風(fēng)機盤管溫控器來實現(xiàn)的。溫控器帶有溫度設(shè)定旋鈕、風(fēng)機三檔轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換開關(guān)及制冷與供熱模式轉(zhuǎn)換開關(guān),分別用于調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度設(shè)定值、控制送入房間的風(fēng)量及供冷和供熱的轉(zhuǎn)換;另外,在風(fēng)機盤管回水管道上安裝電動兩通(調(diào)節(jié))閥,以控制通過盤管的水量。
新風(fēng)機組送風(fēng)溫度的控制,是通過安裝在送風(fēng)管道上的溫度傳感器檢測送風(fēng)溫度信號,并傳輸至溫度控制器,控制器自動調(diào)節(jié)安裝在表冷器回水管道的電動調(diào)節(jié)閥的開度,以調(diào)節(jié)通過表冷器盤管的水量,從而實現(xiàn)控制送風(fēng)溫度恒定于設(shè)定值。
(4)全空氣空調(diào)系統(tǒng),室溫的調(diào)控一般是通過在回風(fēng)管道安裝溫度傳感器,檢測回風(fēng)溫度信號,并傳輸至控制器??刂破鞲鶕?jù)溫度信號自動調(diào)節(jié)安裝在表冷器回水管上的電動調(diào)節(jié)閥開度,控制回風(fēng)溫度恒定于設(shè)定值。
另外,控制器可同時檢測室外新風(fēng)溫度、送風(fēng)溫度、過濾網(wǎng)壓差狀態(tài)、風(fēng)機運行狀態(tài)以及風(fēng)機故障狀態(tài);過渡季節(jié),控制器可根據(jù)室內(nèi)、外焓(溫度)差,自動調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比例,最大程度利用室外新風(fēng),達到節(jié)能效果。