智能温控器的应用与节能分析

2007年3月文章编号:100926825(2007)0720237202

SHANXI　ARCHITECTURE

西建

33No.7筑　　　　　　　　　　　　　Vol.

Mar.　2007

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智能温控器的应用与节能分析

高志勇

摘　要:介绍了新型智能温控器的原理及其特点,分析了该控制器在空调精度、人体舒适性和空调节能等方面的优势,并对风机盘管空调系统的设计、维护和系统改造等方面提出了一些建议,从而为节能设计提供了理论指导。

关键词:温度控制器,节能设计,空调系统,维护中图分类号:TU201.5

　　长期以来,由于能够灵活控制各区域空调机组的启停与室内温度,并能节省建筑空间和工程造价,风机盘管(FCU)加新风空调系统一直是以客房和商务办公用房出租为主业的宾馆、饭店和写字楼等建筑首选的半集中式空调系统形式。房间温度控制器是控制末端装置———风机盘管(FCU)供冷/热量,实现分室温度控制和节能运行的关键。

普通风机盘管温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统,主要由温度传感器、双位控制器、温度设定机构、手动三速开关和冷热切换装置组成。其控制原理是控制器根据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发出双位控制信号,控制冷热水循环管路电动水阀(两通阀或三通阀)的开关,即用切断和打开盘管内水流循环或使部分水流短路的方式,调节送风温度(供冷量),把室内温度控制在设定值上下某个波动范围(空调精度)之内。第一代温控器主要是电气式产品,温度传感器采用双金属片或气动温包,通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度,风机三速开关和季节转换开关为拨档式机械开关。这类产品普遍存在“温度设定分度值过粗”“时间常数太大”、“机械开关易损坏”、等问题。

第二代温控器为电子式产品,温度传感器采用热敏电阻或热电阻,部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键或液晶显示屏实现人机交互界面,冷热切换自动完成,运算放大电路和开关电路实现双位调节。这类产品改善了人机交互界面,解决了“温度设定分度值过粗”等问题,但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”“、操作较复杂”等问题。

目前国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温控制器,应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。现在已有国内厂家生产出了智能型室温控制器,并已应用于实际工程。

文献标识码:A

格便宜”等特点。另外,该温控器中有一组专家智能,根据室内人数和门窗状况自动安排高、中、低三档送风,以合理的风速、最快的跟踪速度进行室温调节,避免了误操作,实现节约冷水能耗。这种“智能模糊控制”方法仍属于闭环控制系统。模糊推理机根据实测温度与设定温度值比较结果进行推理运算并发出开关控制信号,控制电动水阀或风机的开关,若室温“高”则通冷水且开风机(供冷风);若室温“低”则断冷水且停风机(停冷风)。专家智能系统根据室温变化速率(导数)判断室内人数和门窗等负荷特性,并以此自动控制风机转速。

可以看出整个控制过程只需设定一个温度值,即可实现全自动智能运行,避免了由于手工设定风机转速不合理而可能出现的“室温控制失效”问题。

2　空调精度、人体舒适性和空调节能

空调精度越高,人体感觉舒适性越好,过调能量损失越少,但由于传统控制方法的控制精度越高,自控系统的造价就越高,出于经济性考虑,一般舒适性空调系统对空调精度不做严格要求。这就造成一般舒适性空调系统缺乏有效的室温自动控制手段,只能依靠运行管理或操作人员凭经验手动调节,主观性强,过调冷/热损失大,能源浪费严重的局面。

“模糊开关控制”智能温控器在风机盘管空调系统中的应用,最重要的意义在于“在不增加造价的前提下大大提高舒适性空调系统的控制精度”。在对比了普通开关温控器与智能温控器控制空调室温的过渡过程实验记录之后,得出的结论是,后者在“超调查”“余差”、和“回复时间”等品质指标方面具有明显优势。这种智能温控器对于VAV变风量空调系统和普通全空气集中空调系统中的温湿度自动控制同样具有重要意义。

通过对比实验还发现,这种智能温控器在相同的工况条件下维持室内温度恒定需要的供冷/热量比普通温控器要少30%左右。对比分析两种控制系统不同的工作特点可以发现:普通温控器控制的空调系统风量恒定,室内空气始终保持流动状态,室内空气与外墙外窗等的热体保持较大的对流换热系数,围护结构传热的热形成的冷负荷较大;而智能温控器控制的空调系统风量不断变化,且有很大一部分时间系统风量为零,即室内空气基本静止,室内空气与外墙外窗等的热体之间的对流换热系数较小,围护结构通过对流换热的热形成的冷负荷较小,使得维持相同室温所需的冷/热量减少。

另外,应用智能温控器的风机盘管空调系统送风量不断变

1　新型智能温控器的原理和特点

风机盘管室温控制器在空调系统中的应用“量大面广”,且必不可少,产品质量和节能效果意义重大,产品改型换代又必须考虑成本和造价。我国某技术研究所研制开发的FHK21型智能温控器采用一种全新的控制技术———“模糊开关控制”,在不改动原有控制接线、不增加造价的前提下实现了从简单“双位控制”到“智能模糊控制”的飞跃。

模糊开关控制技术的设计思想是:利用模糊推理方法实时调节双位控制过程中的上下阀值,即为了减少被控响应上升过程,提前T1秒停送热风,同理为了防止被控响应下降过冲,提前T2秒送热风。T1和T2是通过模糊推理方法在实时控制过程获得

化,平均风速小、平均噪声小、风机耗电量少等都对提高人体舒适

节省运行能耗具有重要意义。的,这里的模糊推理机采用了自主产权开发的FC23模糊推理机。性和空调品质、

该推理机具有“推理速度快”“分辨率高”、、“抗干扰能力强”和“价3　风机盘管空调系统的设计、维护和改造

收稿日期:2006210210

作者简介:高志勇(19762),男,助理讲师,山西建筑职业技术学院,山西太原　030006

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综上所述,这种新型智能温控器具有以下明显优点:

1)控制精度高,速度快,稳定性能好。

2)自动化程度高,温度和风速全自动控制,操作简单可靠。3)对执行器要求低,只需继电器或可控硅执行开关信号即可

温控器的安装位置问题。因为温度传感器设于温控器内,所以务必将温控器设置在气流稳定的回流区内,尽量不要安装在气流死角或扰流太多的门口附近,避免控制振荡或失灵。

已经投入运行的半集中式空调系统,普遍存在电动水阀“堵”“漏”、“失灵”、等问题,检修工作量较大。建议在系统改造时可以考虑拆掉或废掉原电磁阀,安装智能温控器(无须改动FCU内部结构和电路),这样可以利用较少的投资取得较好的改造效果。尤其是节能效果显著,资金回收期短。

参考文献:

[1]裴祥友,刘江彩,韩志军.高层建筑电气节能设计[J].山西建筑,2005,31(3):1102112.

[2]龚明启,冀兆良.空调房间的温度控制与节能[J].山西建筑,

2005,31(5):1102112.

工作,成本低、效果好。

4)风机盘管变风量自动运行,室内平均风速减小,舒适性提高,减小了外围护结构内表面的对流换热系数,节省运行能耗。

5)可以实现风机盘管无水阀定流量运行,故障率低、维修量小,初投资省。

所以在设计风机盘管加新风空调系统时应尽量取消电动水阀,选用智能温控器,通过调节风机转速控制室温。这时就需要对风机盘管水系统做认真的水力平衡计算,必要时也可使用流量平衡阀,确保最大负荷时各房间均能达到设计温度。同时请注意

Theapplicationofintelligenttemperaturecontrollerandenergy2savinganalysis

GAOZhi2yong

Abstract:Theworkingprincipleofintelligenttemperaturecontrolleranditsfeaturesareintroduced.Theadvantagesofintelligenttemperaturecontrollerinaccuracycontrol,energy2savingandotheraspectsareanalyzed.Suggestionsarealsoproposedfordesign,maintenanceandsysteminnovationoffan2coilair2conditioningsysteminordertoprovidetheoreticalreferencesforenergy2savingdesign.Keywords:intelligenttemperaturecontroller,energy2savingdesign,air2conditioningsystem,maintenance(上接第161页)　深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝

的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

凝土或钢筋混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小,适用钢筋、混凝土的长期防腐,既可用于已裂结构也可用于新建结构。

3.2　灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法主要适用于结构整体性有影响或防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝

中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

3.6　仿生自愈合法

仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织时

受创伤部位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合的机能,在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生愈合神经网络系统,当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。

4　结语

现浇板裂缝的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力。

面对目前住宅建筑中现浇板容易出现的裂缝,不能仅仅从某

一方面加以控制,要科学合理地考虑各种存在的影响因素,采用

3.3　结构加固法

当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:

加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应

力法加固,粘贴钢板加固,增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。

综合治理的方式予以根除。在这方面一是需要有关各方面的通力合作;二是依赖于科技进步,应用新技术、新工艺、新材料来丰富和完善防治手段。参考文献:

[1]郑　鹏,方伟明.现浇楼板裂缝产生的原因与防治[J].山西建

3.4　混凝土置换法

混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方

法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

筑,2005,31(8):37239.

[2]王海滨.楼地面裂缝的分析和防治措施[J].山西建筑,2005,

31(10):97298.

3.5　电化学防护法

电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用,改变混

Analysisonconcretecrackincast2in2situslabanditspreventionandcure

LIWen2fei　YANAn2feng

Abstract:Inlightoftheproblemofconcretecrack,thispaperproposesitspreventivemeasuresfromdesign,materialandconstructiononthebasisofanalyzingitscauses,andintroducedsixcracktreatmentmethods,inordertoensureconstructionquality.Keywords:cast2in2situslab,crack,design,material,construction