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          空調空氣處理技術研究

          隨著經濟的發展,生活水平的提高,科技的飛速發展,人們對生活和工作的環境要求也不斷提高,空調系統的應用越來越普及,大中型甚至小型建筑物都裝備了空調系統以改善人們工作生活環境,這使得空調系統成為人們生活中不可或缺的一部分?照{系統的應用一方面提供了一個空氣清新,溫、濕度適宜,舒適的生活和工作環境,但另一方面也消耗了大量能源。有資料表明,我國建筑總能耗約占社會終端能耗的20.7%,空調能耗約占大型公共建筑能耗的50%~60%。目前多數的空調系統設計采用的是全負荷的設計方法,這種設計方法是按照建筑物的最大負荷設計的,但實際上,空調系統運行過程的多數時間是處于部分負荷下運行的。因此,使用在公共建筑的中央空調系統存在30%~50%的節能空間,這促使了人們對節能空調的研究與開發。隨著能源危機這一全球問題的日益嚴重,作為能量消耗如此巨大的服務設施,中央空調面臨嚴重的考驗,節約能源、降低能耗逐漸成為空調系統設計和運行時需要考慮的重要因素。
           
          變風量(Variable Air Volume)空調,簡稱VAV空調,在70年代世界范圍的能源危機爆發時,由于系統的靈活、節能等優勢,受到普遍關注。變風量空調系統,根據室內溫濕度等環境參數的要求以及被控區域的空調負荷的變化情況,通過改變送風機的頻率,達到送風量自動調節的目的,從而滿足室內人員對舒適溫度要求或其他工藝要求的空調系統。因此,變風量空調系統充分考慮了室內的熱舒適要求。同時,變風量空調系統具有顯著的節能性,變風量空調與定風量空調系統相比系統節能率都在35%以上,在降低運行能耗方面具有很大優勢。因此,變風量空調由于其節能效果優越,得到了越來越的關注。
           
          變風量系統中,最核心的設備是空氣處理機組?諝馓幚頇C組是連接制冷系統與送風系統的樞紐,空氣處理機組根據室內人員或工藝要求,對空氣進行溫濕度、二氧化碳濃度等舒適度指標調節。但在實際運行過程中,空氣處理機組會產生很多問題,舉例如下:第一、在過渡季期間,甚至溫差較大的一天內,運行工況隨室外參數的變化而改變,空調運行在部分負荷下,設備運行參數發生變化。隨著運行時間的持續,地源熱泵機組的地下換熱能力出現衰減,冷凍水進口溫度發生波動。第二、隨著設備運行時間的流逝,由于設備的老化等情況,導致了運行工況改變。例如隨著時間的積累,過濾器阻力增大,這使得運行參數發生變化,常表現為機組的送風量不足、送風溫度過高。第三、設備的運行工況與連接的管路特性息息相關,所以若沒有合理的調試系統,其運行效果并不一定能夠符合設計要求,即使設備選擇合理。第四、隨著科技的發展以及人們節能意識的提高,人們期望對空氣處理機組加以智能控制。即對空氣處理機組進行控制調節,以使空氣處理機組運行在最佳工作狀態,但機組的各參數之間的變工況函數關系我們不得而知。
           
          由此看出空調運行工況的改變對運行參數的影響很大,這給送風溫度的調節帶來了很大的難度。因此,采用何種控制方法能在不同工況下都可以使出風溫度達到設定溫度,是空調領域的研究熱點。而今空氣處理機組多采取PID控制手段,即比例、積分、微分控制。當系統參數波動的范圍較小時,PID控制的調節特性很好,但PID控制也有很多不足,當系統的參數變化較大時,由于空調系統的部分設備的高度非線性,尤其是空氣處理機組中的表冷器,PID控制效果并不理想,會出現較大的偏差。模糊控制對于復雜的非線性系統有較好的控制特性,但是模糊控制器中模糊規則的確定十分復雜,需要以空氣處理機組各個參數的變化關系為基礎。顯然,針對送風溫度調節問題需要更為合適的控制方法。
           
          由于空氣處理機組結構及工況復雜,很難通過實驗測定具體參數的變化,計算機模擬仿真對于這種情況是一個很有效的方法,通過仿真建立空氣處理機組中核心部件表冷器模型,可以得到進出表冷器的冷凍水溫度及流量、出風溫度及流量等參數間的聯系,從而控制空氣處理機組的出風溫度。

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