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消防排煙風(fēng)機的主要能耗部件是冷凍泵(如圖2)和供風(fēng)風(fēng)機(如圖3)，根據(jù)有關(guān)資料可知，本文將在圖3中建立一個模型來詳細模擬空氣處理系統(tǒng)的能耗問題。在采用多項式逼近法建立系統(tǒng)模型時，由于消防排煙風(fēng)機的空氣質(zhì)量流量與風(fēng)機的輸出功率以及冷凍水的空氣質(zhì)量流量與泵在冷凍水的輸出功率之間具有嚴格的單調(diào)性，采用最小二乘法求出系統(tǒng)模型的主要參數(shù)是可行的。
泵和風(fēng)機的功率模式如下：上式中的水泵功率，是指水泵的額定功率，指實時冷凍水的質(zhì)量流量，是指水泵運行時冷凍水的質(zhì)量流量，風(fēng)機的功率，風(fēng)機的額定功率，是指風(fēng)機的空氣質(zhì)量流量，是指水泵負荷運行時的空氣質(zhì)量流量，是指風(fēng)機符合運行條件下的系數(shù)。
所以本文接下來就可以用以上所建立的模型來研究空氣處理系統(tǒng)的優(yōu)化問題。冷凍機和凍泵在實際建筑中一般是在同一空調(diào)房間內(nèi)，因此在研究過程中選擇一臺凍泵作為研究對象。從中央空調(diào)空氣處理系統(tǒng)的構(gòu)成出發(fā)，提出了能耗優(yōu)化問題，并在此基礎(chǔ)上建立了系統(tǒng)優(yōu)化的目標函數(shù)及相應(yīng)的外部約束條件。其目標函數(shù)也即：消防排煙風(fēng)機系統(tǒng)中主要能耗部件冷凍泵和多臺風(fēng)機的總功率。可適用的目標函數(shù)有：
約束條件如下：
由以上公式可知，影響風(fēng)機、水泵能耗的主要因素有供風(fēng)量、冷凍水流量和冷凍水溫度，以及進入風(fēng)機盤管的混合風(fēng)溫。假定中央空調(diào)的風(fēng)機、水泵均配有變頻器，其頻率在實際運行中可調(diào)。以下是各種情況下節(jié)能優(yōu)化工作點的詳細計算。
在消防排煙風(fēng)機系統(tǒng)運行過程中，若要保證冷卻水在給水過程中的溫度不發(fā)生變化，就必須控制壓縮機的出口壓力，即要改變系統(tǒng)中壓縮機的運行頻率；若要保證通風(fēng)管道中的溫度不發(fā)生較大變化，就必須控制中央系統(tǒng)中回風(fēng)風(fēng)機的運行頻率。此外，對于供風(fēng)機的工作頻率和冷凍泵的工作頻率，還需要有專門的控制器來控制。為使實際運行取得較滿意的效果，可將PID控制算法應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)部。
本文首先從消防排煙風(fēng)機系統(tǒng)的構(gòu)成入手，詳細分析了其工作原理和特點，然后針對中央空調(diào)運行過程中能耗較大的問題，提出了相應(yīng)的優(yōu)化研究策略，并對中央空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中的關(guān)鍵設(shè)備進行了建模分析，通過相應(yīng)的計算，找出了消防排煙風(fēng)機系統(tǒng)的最佳工作點。認為通過對消防排煙風(fēng)機進行優(yōu)化，可以在很大程度上降低其能耗，進一步緩解能源危機帶來的壓力和迫切感，切實提高老百姓的生活水平和生活質(zhì)量。
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