1、PDF外文：http:/ 6578 字 出处： Energy and Buildings 33 (2001) 853-863 针对提高舒适性和最小化的能源利用率的暖通空调控制策略 马修斯 E.H. *,1， 博塔 C.P. 1， 阿恩特 D.C.1,马兰 A. 机械工程部商业研究中心 Potchefstroom 大学，邮 政信箱 2156，南非 斯凯岛 0043 2000年 12月 22日收到 , 2001年 3月 25日接受 摘要 : 良好的供暖、通风和空调 (HVAC)控制系统保证了舒适度。 它 通常 也是 提高 空调
2、建筑 能源效 用的 最有效途径。在这篇文章中， 比勒陀利亚大 学用 新的控制策略 带来 的舒适性的增强和 节 能潜力 确定了人类科学 建筑 。 一个新的软件工具，快速控制， 被用于完成 复杂和充分综合的建筑、暖通空调和控制模拟。 调查研究了不同的控制策略， 包括空气 旁路， 重置控制，后退控制，提高了 启动 停止 时间 ，节热器控制和二氧化碳控制。 这种模拟模式 相对于用来确保准确性和 改进模拟的 真实性 首先被 验证。 这在确保舒适性和预测暖通空调节能百分之六十 上 是可行的 。它是在为期九个月的 投资回报中得到的结果。 准备输入数据花费 大约 两天时间，同时 建立模拟模型 额外 花费 一天
3、时间。对于完全 集成 建筑的典型运行时间， 暖通空调 系统和控制模拟在一台英特尔奔腾 133 兆 赫兹的个人电脑上 大约每天花费 90 秒。 关键词 :暖通 空调系统 综合动态仿真分析 能源改进研究 节能 潜力 1.介绍 在全球范围内能源消耗对于政策制定者而言成为 一个重要的话题。 主要原因在于 世界能源需求在未来 30年内期望的巨大增加导致 环境压力的进一步拉紧 1。 除了全球的关注度增加外，能源消耗的逐渐扩大使得节能成为建筑所有者唯一的选择。 更多的能量利用有效的建筑因此不仅可以为所有者得到财政奖励，而且 能够减少
4、温室 气体的产生。 研究显示，在南非， 所有能够利用的市政电能，大约百分之二 十被用在商业和 办公建筑 2。进一步 研究表明，空 调 对此现象的 百分之五十负 主要 责任。 很明显，空调节能对整个消耗主体而言具有 相当 大影响。 在追求节能的同时，维持可接受的室内空气品质 是一个约束，需认真考虑 4。 室内空气品质是主要 问题，由于 不适合的等级会导致居民的不舒适感 ，这反过来会影响生产力。 研究表明 ,因室内空气品质不良产生的成本惩罚可能远大于能量潜在成本的节省 5。 为了达到 相当大的 减少与暖通空调相关的 能源消耗的目标， 同时不影响空气品
5、质， 需要更好地调节方式的执行。 复杂的相互作用的动态空调系统 ，建筑和 它的控 制， 能够得到 从控制一个困难任务的修改 导致的室内空气品质和节能的预测 。 改变的实际预测 源于暖通空调的修改 ， 需要一个模拟工具，能够 用一个综合的方式 有效且准确的模拟 暖通空调系统。 尽管，许多模拟项目都是可行的，但是 它们确实不能满足标准。 一个新兴的模拟工具 “ QUICK控制” 应运而生。 它的发展是用以为一个有效的，准确的模拟项目建立 必要条件，并且在不影响室内空气品质的前提下 达到空调节能。 “ QUICK控制”用一个电子分析模式 去模拟 联合建筑的 热传导
6、过程 。这个模拟模型是完全基于 将模拟和使用户能够模拟更加广 泛 的 操作情形的简化 。 图 1.模拟模型的构成 图例 每一个组成部分 （图 1） 都是综合了热力学基 本定律和 离散经验数据 10,11。 这个新型模拟模型的 性能和准确性 通过一系列研究 得到证实。 被成功证实后， 它于是被应用于评估 在实质的减少空调能耗且增加室内舒适的新能源管理策略的 潜能 。 在 比勒陀利亚大学人类科学建筑 （ HSB） 被用作为调查研究的主题。 2.建筑和暖通空调系统的描述 所研究的建筑由 22层组成，用于办公和演讲目的。 它包括一个完全的空
7、调楼层， 面积达 4265 m2,每个工作日能够承载 1600人 。地下两层 一直到地上三层组成了报告厅，上 边的 16层都办公用。办公室一半朝北，另一半朝南。 在办公室和报告厅中，用 荧光灯进行照明。多数办公室安有电脑，报告厅 安有放映机。 空气调节 采 用 定容量冷冻水系统。报告厅采用中央空气处理单元（ AHU）。 每个房间利用各自的风机盘管 （ FCU） 进行调节，两个中央空气处理单元 （ AHU） 为风机盘管 （ FCU） 进行新鲜空气的供给。 这个暖通空调系统的功率为 1300KW，大约 300W/m2.这就意味着它显然 是特大型的，是南非普通
8、办公建筑 的 通常用的 12。 此外，这个系统由 14个中央空气处理单元组成，能 延展 到第 四层 楼，它们中 两个 用于办公室和风机盘管系统。这个系统在 上午五点到下午三点 运行 ，一星期运行七天。 这 12个中央空气处理单元坐落在第三层楼， 向 五个报告厅区域提供定量的空气，过程被图解在 图 2和 3.空气通过安装在中央空气处理单元内的制冷盘管和 安装在用于输送空气导管 到每个大厅 的盘管的下游的电子加热器 来进行调节 。 空气从大厅中 通过格子返回到空气导管一直沿着中心轴 返回来 的。在这里，它们与外界空气在混合 后进入轴里。混合率设定为百分之二十 并 像没有
9、预热循环一样 保持固定 。 这些中央空气处理单元 被设定用于 提供恒定的下行螺管空气温度。 一些这样的单 元中，一种空气绕流控制法也是充分的。 这意味着通过盘管 一个 用以控制下流盘管空气温度的 绕流减震系统 提供 流动 空气 。 报告厅的温度控制 通过安装在 每个区域底部的 空气供给管道上的加热器 实现的。加热器被控制从安装在 每个区域的温度传感器 返回 到 空气导管。 每个办公室用它的 自己的风机盘管 和 安装在建筑顶部的两个中央空气处理器用来 加热外部空气一起 进行调节 。这些单元用全新风，并且 可以在加热模式下向风机盘管 提供 被加热到最低温度的 空
10、气 。 室内温度控制用风机盘管实现 。 两个水冷器向 包括那些风机盘管在内的 所有的制冷盘管提供冷冻水 。冷凝水 通过安 装在建筑顶部的冷却塔进行冷却。 暖通空调系统控制通过 在制冷模式下的 PID控制器 和加热模式下的梯级控制器得以实现的。 图 2.标准中央空气处理器的 布局概要图
11、; 图 3.建筑模型水循环布局概要图 3.舒适性和 能量审计 3.1.舒适性审计 舒适性审计的目的在于 在 HSB模式下 评估当前室内空气调节 。 测量被用于评估当前的状况 下模拟模型的 确认和应用标准。 那些室内条件， 在与代码一致性上 是令人满意的 【 13】，能够作为 标准用于评估 更新选项。 审计开始于微小的问题区域，例如指定暖通空调系统的外围和可忽略的维护区域。 用于居住着评估室内舒适性等级的选项也可以被选择。 室内空气状况的测量紧接着进行。 室内温度 在 大热天应在 16到 21.6摄氏度波动， 与美国 ASHRAE标准进行比较，发现太低 。 在没有影响室内舒适等级下的能源消耗量减小的过程中 ，对于决定用户末端的能量消耗的 分类 是明智的。这用来指出，最大的能源消耗 者相对应的往往有最大的节能潜力，这将在 3.2
