1、<p>　　VAV空調系統(tǒng)的智能控制</p><p>　　摘要：伴隨我國經濟的蓬勃發(fā)展，人們生活質量有了提高，對室內空氣環(huán)境也有了更高的要求。為滿足人們的需求，就得運用現(xiàn)代先進的自動控制系統(tǒng)對節(jié)能型空調系統(tǒng)大力開發(fā)。VAV變風量集中空調系統(tǒng)主要是通過將送入被控房間的風量來將室內的冷、熱負荷消除，確保房間的溫度能達到設定值并恒定。如果夏季室內溫度比設定值高的時候送風量就得提高，相反的送風量就應減小；冬季如

2、果室內溫度比設定值高的時候送風量就要減小，相反的送風量就提高。VAV系統(tǒng)可以使空調系統(tǒng)的性能顯著改善，將空調系統(tǒng)的舒適度提高，并使空調系統(tǒng)的能耗降低。下文就談談自己對VAV空調系統(tǒng)智能控制的膚淺看法。 </p><p>　　關鍵詞：VAV空調系統(tǒng)；智能控制；方式 </p><p>　　中圖分類號： TU831.3文獻標識碼： A </p><p>　　一、VAV空調

3、系統(tǒng)定義 </p><p>　　變風量系統(tǒng)也稱VAV系統(tǒng)（Vanriable Air Volume Systsm——VAV），與定風量空調系統(tǒng)一樣，變風量空調系統(tǒng)也是全空氣系統(tǒng)的一種空調方式，它是通過改變送風量，而不是送風溫度來對某一空調區(qū)域的溫度進行控制和調節(jié)，從而適應空調區(qū)負荷的變化。其主要的工作原理是如果空調區(qū)負荷出現(xiàn)變化，系統(tǒng)末端裝置就會對送入房間的送風量自動進行調節(jié)，保證室內溫度不高于設計范圍，從而降低

4、空氣處理機組在低負荷時的送風量，空氣處理機組的送風機轉速也會跟著降低，達到節(jié)能的目的。 </p><p>　　變風量系統(tǒng)（VAV）上世紀60年代起源于美國，70年代在歐美和日本得于廣泛應用，90年代末才進入我國大陸地區(qū)，目前VAV的市場呈增長趨勢。占有率方面：在美國高層建筑 VAV系統(tǒng)使用率達90%以上，在香港90年代著名建筑中VAV系統(tǒng)的使用率在70-80%。日本的大廈在設計的時候就一定要滿足國家規(guī)定的節(jié)能指標

5、，所以VAV在日本很快得到普及。因此VAV技術是非常成熟而且是逐漸成為世界空調控制的主流方式。 </p><p>　　二、VAV空調系統(tǒng)的特點 </p><p>　　空氣品質好：風機盤管系統(tǒng)很難控制空氣中新風的含量值，而且往往多采用回風，這就是長時間呆在這種環(huán)境，會感到頭暈，缺氧等癥狀的原因。但在VAV系統(tǒng)中可以很準確很合理地補充新風，在舒適的前提下不也不會造成不合理的浪費。 </p

6、><p>　　舒適性：風量是根據需要在不斷地調節(jié)，室內溫度可以控制在設定溫度的正負0.5度之內。這一點在風機盤管系統(tǒng)中是很難實現(xiàn)的。 </p><p>　　節(jié)能性：下面的圖可以顯示出VAV節(jié)能的特性。一年當中，VAV系統(tǒng)的空調絕大多數(shù)時間是保持60-70%工作頻率。由于末端可以自動調節(jié)，因此大樓內每個房間冷熱量的需求直接可以反饋到空調。所以，在滿足同一舒適性的前提下，VAV系統(tǒng)的空調就比普通造

7、定風量系統(tǒng)中的空調節(jié)省約20%的能源。 </p><p>　　健康性：由于VAV系統(tǒng)是全空氣系統(tǒng)，因此不會像風機盤管那樣存在冷凝水的問題，所以也不會有霉變的問題。風道里送出來的風不會像風機盤管系統(tǒng)那樣帶有很多細菌。 </p><p>　　方便管理：由于VAV系統(tǒng)每一個控制器都可以由聯(lián)網控制，所以每一個房間的運行狀況，都可以在中控室進行統(tǒng)一管理和維護。而現(xiàn)有的一些樓宇系統(tǒng)，延伸到末端時只能就

8、地控制，這也就難免會造成一些能源的浪費。 </p><p>　　三、變風量空調系統(tǒng)（VAV）常用控制方式 </p><p><b>　?。ㄒ唬┒o壓控制 </b></p><p>　　工作原理：確保系統(tǒng)風道內某一點（或幾點平均）靜壓一定的基礎上，由VAVBOX風閥調節(jié)室內所需風量；系統(tǒng)送風量由風道內靜壓與該點所設定值的差值控制變頻器工作調節(jié)風機

9、轉速確定。與此同時，能夠將送風溫度改變來適應室內舒適性要求。 </p><p><b>　　變靜壓控制 </b></p><p>　　工作原理：在確保VAVBOX風閥盡量的處于全開位置（85-100%），系統(tǒng)送風量由風道內所需靜壓來控制變頻器工作，調節(jié)風機轉速確定。并且，能夠改變送風溫度來滿足室內舒適性要求。 </p><p><b>

10、;　　總風量控制 </b></p><p>　　工作原理：通過改變送風量調整室內溫度，并使送風與回風的差值保持恒定，以滿足構筑物排風的需求。 </p><p><b>　　四、模糊控制 </b></p><p>　　在過去幾年里，有一些應用于暖通空調系統(tǒng)的模糊邏輯控制，S.Huang和R.M.Nelson將PFC（PID和模糊控制相

11、結合）介紹進HVAC控制領域并針對單元的二階傳函進行了仿真。這兩位作者又對一種模糊控制規(guī)則的調整方法進行了介紹，在HVAC系統(tǒng)的控制得到了應用，用以對一個熱交換器的氣動閥進行控制，把回風溫度作為輸入，實驗結果顯示這種控制方案要好過PID控制。這些控制思想在VAV空調系統(tǒng)的控制中同樣可以運用。Robert N.Lea和Edgar Dohmann應用模糊控制器對壓縮機、風機進行控制，輸入是溫度相對濕度和設定點，調節(jié)了6個區(qū)域。Soetal.

12、推出一了一種基于模糊邏輯的控制的控制器，四個單元狀態(tài)參數(shù)（供風風門后的壓力，室內溫度，室內相對濕度和供風溫度）靠調節(jié)五個執(zhí)行命令（供風風機速度，供風風門角度，制冷水流速，再加熱器的功率和加濕器的溫度比）來控制。 </p><p>　　模糊控制器的控制思路是把VAV空調系統(tǒng)的的狀態(tài)參數(shù)作為輸入，輸出是VAV空調系統(tǒng)的執(zhí)行命令。一個簡單的VAV空調系統(tǒng)的FLCD的方框圖狀態(tài)參數(shù)需要根據不同的控制方案來選取。 <

13、/p><p>　　常規(guī)的模糊控制器，有很多漏洞，例如系統(tǒng)的上升特性不理想，超調大，調節(jié)時間長，甚至出現(xiàn)振蕩，抗干擾能力差，穩(wěn)態(tài)誤差大，存在這些問題主要是因為常規(guī)的模糊控制器在結構上太過簡單，在設計的時候也有很多的主觀因素，并且如果確定了模糊規(guī)則就不能再改變，我們希望模糊控制器可以動態(tài)地對自身進行調整，具有自學習能力，從而實現(xiàn)預定的控制品質，當前模糊控制的重要研究方向是自適應模糊控制，主要包括模型參考自適應模糊控制和自

14、校正模糊控制。模糊控制器可調整部分包含控制規(guī)則、隸屬函數(shù)和規(guī)范化因子。 </p><p>　　各種智能控制方法之間的結全能夠取長補短，比如模糊神經網絡控制，就是運用神經網絡的自學習能力，還有結合專家系統(tǒng)，或者結合經典的控制方法，現(xiàn)代控制方法，這些都是控制領域研究的前沿課題，控制人員需要深入研究，并盡快應用到VAV空調系統(tǒng)中來。 </p><p><b>　　五、神經網絡控制 &l

15、t;/b></p><p>　　神經網絡在HVAC控制領域里的研究和應用更加廣泛。Curtiss et al.首先把其應用到熱水盤管的熱水閥的預測控制，這項工作為之后的深入研究奠定了良好的基礎。它是以閥位、制冷負載、空氣溫度、空氣流速、熱水溫度、熱水流速及其它們的歷史數(shù)據作為輸入來對制冷負載進行預測。這幾位作者又推出了用神經網絡對HVC中央單元AHU進行能源管理，完成對各局部環(huán)的優(yōu)化運行控制，這些神經網絡控

16、制的應用同樣為VAV空調系統(tǒng)的控制提供了很多的思路。 </p><p>　　神經網絡控制通常是先對系統(tǒng)辯識，辯識的過程就堅神經網絡的訓練過程對神經元之間的連接權值的修改過程，之后可用于優(yōu)于控制。因為神經網絡的訓練需要很長時間，難以做到實時辯識，因此通常是在線辯識，實時控制。 </p><p>　　ANN辯識器由三層神經元組成輸入層、隱藏層和輸出層，訓練樣本的輸入應為系統(tǒng)在時刻t-1的執(zhí)行動

17、作（再加熱順功率輸出，加濕器的輸出，供風風機速度，制冷水水閥控制，供風風門角度等）和表征系統(tǒng)特性的狀態(tài)參數(shù)（室內溫度，室內相對濕度，供風風門后的壓力，供風溫度，供風風速，回風風速，供風含濕量等），輸出應為系統(tǒng)時刻t的狀態(tài)參數(shù)。因為VAV空調系統(tǒng)有很大的慣性，與ANN訓練速度比較，單元特征變化比較慢，因此真正的控制問題不會出現(xiàn)，如果辯識結束，就開始控制過程。控制器調節(jié)進刻t的執(zhí)行命令，從而在下一刻到達一個希望的控制。控制主要是為了用最小的

18、時延和能耗來獲取期望的室內溫度和濕度等，讓系統(tǒng)的靜、動特性可以滿足性能要求。因此，控制器的目標函數(shù)應包括：有關設定點（如室內溫度，室內相對濕度，供風機后壓力，或者PMV指標等），和是系統(tǒng)總能耗（如風機功耗，加溫器功耗等），具體參數(shù)的選取要根據所設計的空調系統(tǒng)和控制方案確定，而且從能夠調節(jié)它們之間的比例因子從而把側重點放在任何一項上。 </p><p>　　現(xiàn)階段，主要采用BP算法訓練神經網絡，然而BP算法有收斂速

19、度慢，容易陷入局部最優(yōu)兩個突出的缺點。而模擬退火算法、單純形法和遺傳算法（GA）可將這些問題解決，特別是近些年遺傳算法的研究與應用越來越被人們重視。然而GA常常只可以在短時間內尋找到接近全局最優(yōu)解的近優(yōu)解，是因為GA的尋優(yōu)過程是隨機的，具有盲目性和概率性，就算已到達最優(yōu)解的附近，也很可能“視而不見”，與其“擦肩而過”，結合BP算法和遺傳算法可以將這些問題克服。 </p><p>　　總之，VAV空調系統(tǒng)以其空氣質

20、量好、節(jié)能降耗、舒適、健康，自動成化高易于管理等特點，在當今建筑建設得到了很好的發(fā)展，創(chuàng)造了舒適的符合生活工作所需的空調環(huán)境。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]王作為. VAV空調系統(tǒng)的優(yōu)化設計研究[J]. 民營科技,2009,01:9-10. </p><p>　　[2]黃軍才. 關于VAV空調系