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1、智能模糊控制技術(shù)在某酒店中央空調(diào)工程中的節(jié)能應(yīng)用汪秦秦,陳棟,康永(陜西奧升環(huán)境工程有限公司西安710049)摘要本文通過四川達(dá)州鳳凰國際大酒店中央空調(diào)智能模糊控制技術(shù)(BKS系統(tǒng))應(yīng)用的案例,就智能模糊控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用,從項(xiàng)目節(jié)能分析、技術(shù)應(yīng)用及實(shí)施方案等進(jìn)行技術(shù)方面的介紹,并對項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)收益和社會收益等進(jìn)行分析和探討,為同類型酒店、賓館等商業(yè)建筑節(jié)能應(yīng)用提供參考和借鑒。關(guān)鍵詞中央空調(diào)節(jié)能建筑節(jié)能模糊控制BKS系統(tǒng)0.引言中央空調(diào)系統(tǒng)隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展以及人民生活水平的提高已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑中。另一方面,中央空調(diào)系統(tǒng)需要消耗大量的電
2、能和熱能,其能耗占建筑總能耗的50%以上。按照國家標(biāo)準(zhǔn),中央空調(diào)的最大負(fù)載能力是按照氣溫最高、負(fù)荷最大的工作環(huán)境來設(shè)計(jì)的,空調(diào)設(shè)計(jì)時預(yù)留很大的負(fù)載。但是,在實(shí)際運(yùn)行中,系統(tǒng)又往往極少在滿負(fù)荷條件下運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì),中央空調(diào)系統(tǒng)97%時間里面運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷是在70%以下,所以實(shí)際負(fù)荷通常達(dá)不到滿荷運(yùn)行(即通常所說的“大馬拉小車”),特別是在冷量需求較少的情況下,主機(jī)負(fù)荷量更低;此外,與主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵不能自動調(diào)節(jié)負(fù)載,幾乎長期在100%的負(fù)載下運(yùn)行,造成了電能的極大浪費(fèi)。目前我國單位建筑面積的空調(diào)能耗相當(dāng)于氣候條件接近的發(fā)達(dá)國家的2~3倍,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至2006年
3、,我國已安裝中央空調(diào)的建筑物約有7萬棟,其中高級星級酒店約有5000多家,若能全部采用節(jié)能技術(shù),預(yù)計(jì)每年可節(jié)電35.7億千瓦時,節(jié)約電費(fèi)開支27億元,所以我國酒店空調(diào)系統(tǒng)存在相當(dāng)大的節(jié)能空間。因此,對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造是響應(yīng)國家要求進(jìn)行節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)之一。達(dá)州市位于我國四川東北部,年平均溫度為14.7℃~17.6℃,最高的8月,月平均氣溫33.1°C,最低的2月份,月平均氣溫12.5°C,年極端最高溫度41.2℃,年極端最低溫度-4.5℃,四季溫差較大。在這種地理環(huán)境和氣候條件下,受開機(jī)時間變化等多種因素將導(dǎo)致中央空調(diào)負(fù)荷波動較大,如果僅依靠傳統(tǒng)的人工手段
4、對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理,不能實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷量(或熱量)的供應(yīng)隨負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié),就會浪費(fèi)大量能源。盡管空調(diào)主機(jī)能夠根據(jù)負(fù)荷變化自動隨之部分加載或減載,但與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能跟隨負(fù)荷的變化自動調(diào)節(jié)負(fù)載,始終在100%負(fù)載下運(yùn)行,將會造成能源的很大浪費(fèi)。本文通過四川達(dá)州鳳凰國際大酒店中央空調(diào)智能模糊控制技術(shù)(BKS系統(tǒng))應(yīng)用的案例,就智能模糊控制技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用,從項(xiàng)目節(jié)能分析、技術(shù)應(yīng)用及實(shí)施方案等進(jìn)行技術(shù)方面的介紹,并對項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)收益等進(jìn)行分析和探討,為同類型酒店、賓館等商業(yè)建筑節(jié)能應(yīng)用提供參考和借鑒。1.BKS智能模糊控制系統(tǒng)原理中央空
5、調(diào)系統(tǒng)是一個多變量的、復(fù)雜的、時變的系統(tǒng),其過程要素之間存在著嚴(yán)重的非線性、大滯后及強(qiáng)耦合關(guān)系。對這樣的系統(tǒng),無論用經(jīng)典的PID控制,還是現(xiàn)代控制理論的各種算法,都很難實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。模糊控制是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制,尤其適合于中央空調(diào)這樣復(fù)雜的、非線性的和時變性系統(tǒng)的控制?;谀:刂频淖冾l調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)水系統(tǒng)真正意義上的變溫差、變壓差、變流量運(yùn)行,使控制系統(tǒng)具有高度的跟隨性和應(yīng)變能力,可根據(jù)對被控動態(tài)過程特征的識別,自適應(yīng)地調(diào)整運(yùn)行參數(shù),以獲得最佳的控制效果。圖1示出了BKS智能模糊控制系統(tǒng)原理框圖。圖1BKS智
6、能模糊控制系統(tǒng)原理框圖圖1中所示的模糊控制器由模糊化接口、數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫、推理機(jī)、解模糊接口等構(gòu)成。它的輸入變量都選用受控變量,它們能夠比較準(zhǔn)確的反映受控過程中輸出變量的動態(tài)特性。對于BKS系列中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)而言,受控變量是系統(tǒng)的供回水溫度、流量及壓差等。模糊控制的核心是用自然語言來描述被控制系統(tǒng),利用模糊規(guī)則推理對系統(tǒng)的粗略知識進(jìn)行類似人腦的知識處理,實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制。在控制過程中,以語言描述人類知識,并把它表示成模糊規(guī)則或關(guān)系,通過推理、利用知識庫,把某些知識與過程狀態(tài)結(jié)合起來,構(gòu)成一套自尋優(yōu)的模糊控制策略。當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化造成空調(diào)主機(jī)及其水
7、系統(tǒng)偏離最佳工況時,模糊控制器根據(jù)數(shù)據(jù)采集得到各種運(yùn)行參數(shù)值,如系統(tǒng)供回水溫度、供回水壓差、流量及環(huán)境溫度等,經(jīng)推理運(yùn)算后輸出優(yōu)化的控制參數(shù)值,對系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,確保主機(jī)在任何負(fù)荷條件下,都有一個優(yōu)化的運(yùn)行環(huán)境,始終處于最佳運(yùn)行工況,從而保持效率(COP)最高、能耗最低,實(shí)現(xiàn)主機(jī)節(jié)能10%~30%。2.項(xiàng)目實(shí)施方案2.1.工程項(xiàng)目概況達(dá)州鳳凰國際大酒店是一座大型五星級酒店,位于四川省達(dá)州市鳳凰大道,樓高38層,有各類客房198間,建筑面積約57200m2,是達(dá)州市標(biāo)志性建筑之一。根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉礌顩r、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及現(xiàn)場情況確定機(jī)房主機(jī)選用電制冷+真空熱水機(jī)