提高空調(diào)房間設(shè)定溫度的節(jié)電效果分析

空調(diào)系統(tǒng)在智能建筑中使用越來(lái)越普遍,但其能耗大,約占整個(gè)建筑能耗的60-70%。因此,如何有效設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的控制策略成為建筑節(jié)能和提高建筑舒適度的重要研究?jī)?nèi)容?？照{(diào)房間是一個(gè)復(fù)雜的熱動(dòng)力模型,受室外氣溫、人體活動(dòng)、電源電壓波動(dòng)等干擾。而常規(guī)smith預(yù)估器對(duì)被控對(duì)象參數(shù)和結(jié)構(gòu)的變化十分敏感,鑒于此,將單神經(jīng)元pid作為smith預(yù)估的主控制器,并對(duì)其學(xué)習(xí)規(guī)則進(jìn)行改進(jìn),采用仿人智能思想對(duì)神經(jīng)元的比例系數(shù)進(jìn)行在線自調(diào)整。仿真結(jié)果表明,所提出的控制方法具有超調(diào)小、抗干擾能力和魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),對(duì)空調(diào)房間的溫度控制是行之有效的。

分析討論了影響人體熱舒適性的舒適溫度以及熱舒適性指標(biāo)的定義及公式表達(dá)。熱舒適性參數(shù)涉及預(yù)測(cè)平均熱舒適度,自適應(yīng)預(yù)測(cè)平均熱舒適度,熱感覺(jué)舒適度,熱接受度等指標(biāo)?？照{(diào)房間舒適溫度可采用平均室外溫度簡(jiǎn)化計(jì)算,也可考慮室內(nèi)溫度的影響。熱舒適性參數(shù)通常為室內(nèi)溫度以及中性溫度的函數(shù)。當(dāng)然,也可以考慮熱感覺(jué)舒適度以及熱接受度等與預(yù)測(cè)平均熱舒適度之間的函數(shù)關(guān)系。分析結(jié)果表明,對(duì)于不同的建筑類型及氣候區(qū)域,函數(shù)關(guān)系式中的系數(shù)取值不同。建立針對(duì)特定區(qū)域的室內(nèi)溫度及熱舒適性標(biāo)準(zhǔn)具有極其重要的意義。

中央空調(diào)房間溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),針對(duì)一次性整定得到的pid參數(shù)難以保證系統(tǒng)控制始終處于優(yōu)化狀態(tài)和良好的品質(zhì)特性,提出了參數(shù)自整定方法,通過(guò)實(shí)時(shí)改變pid參數(shù)從而保證控制系統(tǒng)的優(yōu)良品質(zhì)。結(jié)合粒子群優(yōu)化算法和模糊控制以及傳統(tǒng)pid控制各自的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)了一種新的自適應(yīng)模糊pid控制器。鑒于pid控制器的性能完全依賴于其參數(shù)的整定和優(yōu)化,采用粒子群算法離線優(yōu)化pid參數(shù),并利用模糊控制在線調(diào)整pid參數(shù),以取得良好的控制效果。利用matlab軟件進(jìn)行了數(shù)字仿真。仿真結(jié)果表明,方法調(diào)節(jié)精度較高,調(diào)節(jié)迅速,超調(diào)小,具有一定的可行性。

針對(duì)同一個(gè)空調(diào)房間構(gòu)造了pid控制器、模糊控制器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器三種控制器,并利用matlab軟件中的simulink工具箱對(duì)三種控制器的性能進(jìn)行了比較.

利用matlab軟件中的模糊工具箱和simulink仿真工具對(duì)變頻空調(diào)器的溫度進(jìn)行模糊控制器設(shè)計(jì)并仿真。通過(guò)仿真模擬發(fā)現(xiàn)變頻空調(diào)器的溫度控制采用單純的模糊控制雖魯棒性較強(qiáng),但存在穩(wěn)態(tài)誤差,以后可考慮研究采用模糊pid控制器,將兩者有力的結(jié)合起來(lái),使其達(dá)到更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、更小的超調(diào)。采用該仿真工具其方法簡(jiǎn)單可靠,易于實(shí)現(xiàn),可以大力推廣。

針對(duì)某一結(jié)構(gòu)確定的孔板送風(fēng)形式，以具有大面積玻璃外窗的空調(diào)辦公室為例，用蒙特卡羅法分析引入的太陽(yáng)負(fù)荷在室內(nèi)各固體表面的再分配，以其定量分布作為附加熱源，再結(jié)合空間紊流流動(dòng)和熱浮升力等條件，進(jìn)行空調(diào)室內(nèi)三維流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，獲得了較合理結(jié)果。這對(duì)空調(diào)恒溫室設(shè)計(jì)，乃至調(diào)節(jié)送風(fēng)射流參數(shù)以適應(yīng)變工況的熱舒適性調(diào)節(jié)都有一定指導(dǎo)意義。

能源消耗增長(zhǎng)意味著增加溫室氣體的排放為了降低辦公室和家庭中溫室氣體的排放，日本環(huán)境省針對(duì)全球變暖問(wèn)題正在進(jìn)行名為coolbiz的宣傳活動(dòng)。旨在提倡節(jié)約用于制冷的能耗，但又能涼爽度過(guò)夏天的生活方式。如果不穿西服，不系領(lǐng)帶，可以使身體感覺(jué)溫度下降2℃，因此，把房間空調(diào)的設(shè)定溫度調(diào)高就可以節(jié)能，而且能削減溫室效應(yīng)氣體的排放量。這個(gè)宣傳活動(dòng)的背景是因?yàn)榻鼛啄陮?xiě)字樓或家庭中溫室氣體的排放量大幅度增加。

近年隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑能耗不斷攀升,控制并降低這部分能耗的問(wèn)題愈發(fā)緊迫。本文通過(guò)分析空調(diào)設(shè)定參數(shù)對(duì)建筑能耗影響的規(guī)律,以及影響建筑能耗的主要因素,論述了空調(diào)設(shè)定參數(shù)與建筑能耗的關(guān)系以及降低建筑能耗的途徑與策略。

通過(guò)分析空調(diào)設(shè)定參數(shù)對(duì)建筑能耗影響的規(guī)律,以及影響建筑能耗的主要因素,論述了空調(diào)設(shè)定參數(shù)與建筑能耗的關(guān)系以及降低建筑能耗的途徑與策略。

空調(diào)房間設(shè)定參數(shù)對(duì)建筑能耗及熱舒適的影響——通過(guò)分析空調(diào)設(shè)定參數(shù)對(duì)建筑能耗影響的規(guī)律,以及影響建筑能耗的主要因素，論述了空調(diào)設(shè)定參數(shù)與建筑能耗的關(guān)系以及降低建筑能耗的途徑與策略。

裝飾空調(diào)房間,首先必須有利于空調(diào)器充分發(fā)揮調(diào)溫、除濕、送風(fēng)、凈化空氣等功能,滿足舒適需求;其次,宜使空調(diào)房間優(yōu)雅寧?kù)o,滿足室內(nèi)人員審美的心理需求。為此,裝飾布置空調(diào)房間時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。一、密封隔熱性能好裝飾房間前,須先將門(mén)窗的縫隙、墻壁孔洞封死,然后再貼上墻紙(或噴塑)。空調(diào)房間宜鋪設(shè)

本文應(yīng)用有限差分法離散一維變物性非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程進(jìn)行編程,對(duì)墻體在不同輻射條件,濕度為30%和70%兩種情況下,以及外壁風(fēng)速在1m/s和3m/s情況下的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程進(jìn)行計(jì)算,得出墻體在不同情況下的溫度分布。通過(guò)對(duì)溫度分布和不同截面位置溫度達(dá)到一天內(nèi)的峰值時(shí)間相對(duì)外壁面溫度達(dá)到一天內(nèi)的峰值響應(yīng)時(shí)間加以分析,得出了遲滯時(shí)間與所在位置的函數(shù)關(guān)系式。同時(shí)對(duì)空氣濕度變化和外壁面風(fēng)速改變對(duì)墻體導(dǎo)熱過(guò)程帶來(lái)的影響進(jìn)行了分析。

提高夏季空調(diào)設(shè)定溫度對(duì)不同類型辦公建筑能耗的影響程度不同。以北京地區(qū)辦公建筑為研究對(duì)象,分別對(duì)3種空調(diào)設(shè)定溫度下的建筑能耗進(jìn)行了模擬。針對(duì)大、中、小型辦公建筑,分析了影響其節(jié)能量的主要因素,并提出了相應(yīng)的改善措施。

敘述空調(diào)房間內(nèi)氣流的紊流模型的種類，比較了現(xiàn)應(yīng)用最為廣泛的κ－ε兩方程模型中高雷諾數(shù)κ－ε模型與低雷諾數(shù)κ－ε模型的模擬性能，提出了用ｃｆｄ模擬室內(nèi)氣流時(shí)的誤差及改進(jìn)的方向。

從人體熱舒適感覺(jué)和室內(nèi)空氣品質(zhì)的角度分析影響空調(diào)房間室內(nèi)舒適性的因素,根據(jù)調(diào)查結(jié)果給出致適范圍,提出工程應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題。

針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)房間溫度控制系統(tǒng)的大慣性、純滯后和時(shí)變性特點(diǎn),設(shè)計(jì)了將等維新息灰色預(yù)測(cè)控制與模糊自整定pid相結(jié)合的新型控制器,建立中央空調(diào)房間溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,介紹灰色預(yù)測(cè)模糊pid控制器結(jié)構(gòu),并對(duì)該控制方案進(jìn)行了數(shù)字仿真。仿真結(jié)果表明,該控制器比pid控制器、模糊pid控制器有更多優(yōu)越性,調(diào)節(jié)迅速,超調(diào)小,有更好的動(dòng)、靜態(tài)性能,具有一定的可行性。

氣流組織是控制、安排空調(diào)區(qū)域內(nèi)空氣流動(dòng)過(guò)程的技術(shù),其優(yōu)劣直接影響室內(nèi)的空調(diào)效果,而室內(nèi)氣流組織與送風(fēng)溫度的大小有直接關(guān)系。以辦公室空調(diào)房間為例,建立其數(shù)學(xué)和物理模型,用cfd軟件airpak模擬它在不同的送風(fēng)溫度下的室內(nèi)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng),得出送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的關(guān)系,并用能量利用系數(shù)指標(biāo)對(duì)其設(shè)計(jì)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明送風(fēng)溫度升高時(shí),室內(nèi)氣流流形和各點(diǎn)速度大小幾乎不變,相同位置的氣流溫度有所升高,但垂直方向上溫度梯度變小。

根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)中房間溫度控制系統(tǒng)的時(shí)滯、惰性以及非線性等特點(diǎn),分析了自整定模糊pid控制和動(dòng)態(tài)矩陣預(yù)測(cè)控制方法,提出了將兩種方法相結(jié)合的觀點(diǎn),設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)矩陣模糊pid控制器,并建立房間溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)其進(jìn)行仿真研究;結(jié)果顯示該控制器較模糊pid控制器的調(diào)節(jié)時(shí)間快約2000s、超調(diào)量小約0.5、抗干擾能力更強(qiáng),控制效果更明顯。

以典型的空調(diào)房間為例,分析了新風(fēng)和回風(fēng)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響。研究表明室內(nèi)污染源的不斷增加是室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化的主要原因,新風(fēng)的質(zhì)量直接影響室內(nèi)空氣品質(zhì),回風(fēng)是室內(nèi)空氣的二次污染源。導(dǎo)出了新風(fēng)和回風(fēng)對(duì)室內(nèi)空氣污染的理論計(jì)算公式,通過(guò)仿真表明:基于室內(nèi)空氣中典型的有害氣體體積分?jǐn)?shù)(以co2為代表)的變化來(lái)控制新風(fēng)量,是非常有效的。

指出房間動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在控制系統(tǒng)中的重要性,簡(jiǎn)化了建立房間的理論數(shù)學(xué)模型,通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)的方法建立房間的模型,最后利用辨識(shí)的數(shù)學(xué)模型對(duì)階躍響應(yīng)的仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行比較,從中可以選擇所需精度的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而考慮控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定。

建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱交換,窗戶是建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍部位。基于靜止氣體導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于固體的這一特性,本文提出了一個(gè)空調(diào)房間節(jié)能的氣流組織策略,通過(guò)控制空調(diào)送風(fēng)的強(qiáng)度,形成靜止的空氣間隙,減少經(jīng)由窗戶的熱交換,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè)空調(diào)房間模糊氣流控制系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方案的有效性。

簡(jiǎn)述了廣義預(yù)測(cè)控制(gpc)的原理,建立了空調(diào)房間室溫的carima模型(即受控的自回歸積分滑動(dòng)平均模型)和基于該模型的空調(diào)房間室溫廣義預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)。利用matlab對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,并與常規(guī)pid控制進(jìn)行比較,證明了廣義預(yù)測(cè)控制可以應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)的控制過(guò)程,并能取得良好的控制品質(zhì)和魯棒性。