变风量空调系统控制优化方法研究(2)
时间:2013-08-26 13:43
来源:发表吧
作者:发表吧
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2.2管网阻力模型
风管作为空气的传递部件，当空气在风管内流动时由于管内的摩擦阻力和局部阻力产生压降.假设管内压力传递的变化是瞬态的，即不存在延时效果，其动力性能可用稳态方法描述.空气通过风管的压降（ΔP）与通过的流量（Q）的平方成正比，即
降，Pa.
3模拟分析
将上述部件模型用FORTRAN语言编写成程序模块，以TRNSYS[9]作为仿真平台进行模拟，模拟时间为8：00～18：00，步长为5min.
3.1模型验证
计算机仿真是对真实系统运行情况的近似模拟，因此首先需要对仿真器的正确性进行验证.模型验证分别将现场在2种控制方法下的实测风量、静压设定值等数据制作成TRNSYS能读取的数据文件作为仿真器输入文件，将模拟计算得到的风机转速模拟值与系统实际运行的记录值进行对比，以验证该模型在不同控制方法下的正确性.图5为风机转速的实测值与模拟值比较.
时刻（a）优化控制方法
时刻（b）原控制方法
图5机转速的实测值与模拟值比较
Fig.5Fanspeedofmeasuredandstimulated
由图5可知，实际值结果与模拟结果变化趋势相吻合.根据实际值与模拟值的变化趋势及误差，可以认为本文建立的模型能真实反映典型层空调的实际运行情况，因此本模型可作为研究优化控制对风机能耗影响的工具.
3.2模拟结果
根据香港气候特点，选择3个典型试验日分别代表冬季、夏季和过渡季的气候条件进行仿真模拟.模拟的各项输入是基于试验日建筑管理系统（BMS）记录的运行数据，将实测风量和静压设定值作为优化控制仿真器的输入文件，可得到优化控制下风机的运行情况和能耗.根据优化控制下送回风温差、送风量和原控制下的送回风温差可算出在原控制下风机的送风量，静压设定值为200Pa，以上作为原控制仿真器的输入文件，可得到原控制下风机的运行情况和能耗.风机的能耗模拟值如表1所示.
由表1可知，在冬季和过渡季部分负荷工况下，由于静压设定值的降低，优化控制的节能效果较为明显，节能率分别为19.38%和15.58%.而在夏季，由于接近设计负荷，虽然送风温度的降低可减少送风量，但是在某些时刻优化控制设定的静压设定值会大于原控制设定的200Pa.因而节能效果不如冬季和过渡季工况，节能率仅为0.70%.
4试验测试
将本文提出的变静压变送风温度优化控制方法用VB语言编写成程序，利用OPC数据通讯技术在试验建筑的BMS中实时在线优化各层变风量空调系统的送风静压和送风温度，比较优化前后的节能潜力和室内热舒适性.建筑中BMS能监测空调系统的运行情况，记录运行数据.因此可从BMS中读取2种控制方法下变风量系统相关运行数据以分析优化前后的能耗情况，这为本文的试验测试提供了便利条件.
4.1能耗分析
BMS系统只记录有全大楼所有VAV风机的总耗电量数据.为了比较2种控制方法的能耗情况，定义风机的总耗电量与空调总冷负荷的比值为输送率，即输送单位冷负荷需要消耗的电量.由定义可知，输送率越小，表明输送单位冷负荷所需要消耗的电量越小，该控制方法更节能.通过比较优化前后的输送率即可得到节能率.空调总冷负荷可由制冷机供水温度、回水温度和冷冻水流量计算得到.这些数据均可从BMS记录的数据获取.本试验建筑从2011年11月以前采用原来的控制方法，2011年11月及以后采用本文提出的优化控制方法.将优化运行前后各1年的能耗情况进行分析比较，优化控制方法相对原控制方法的逐月节能率如图6所示.
月份
图6优化控制方法的逐月节能率
Fig.6Monthlyenergysavingrateofoptimalcontrol
由图6可知，优化控制方法的节能效果在冬季（12月至2月）尤为突出，均大于20%，而在负荷较高的夏季（6月至10月）节能效果不明显，全年平均节能7.16%.
4.2热舒适性分析
对于舒适性空调而言，当相对湿度为30%～70%时，相对湿度对人体舒适性影响较小.因此可以主要考虑风速和空气温度对人体的综合作用.根据试验结果，有效温度差与室内风速之间存在以下关系[10]：
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