بخشی از مقاله
خلاصه
سیستمهای کنترل محیط داخلی مسئول فراهم نمودن محیطی راحت و سالم هستند و این کار را با تنظیم دمای محیط ، رطوبت، سرعت هوا و کیفیت هوای محیط در گسترهای مناسب، تحقق میبخشند.در این تحقیق، ابتدا از روش کنترل مد لغزشی برای تنظیم دما و رطوبت نسبی یک سیستم هواساز استفاده شده است سپس عدم قطعیت برروی سیستم مورد بررسی قرار گرفته است با توجه به وجود امدن پدیده چترینگ با اضافه کردن کنترلر فازی این نقیصه از میان رفته است در نهایت نتیجه شبیه سازیها نشان دهنده کیفیت کنترلر طراحی شده است.
.1 مقدمه
هواساز دستگاهی برای تأمین هوای مطبوع و سالم با دستیابی به دما و رطوبت مناسب است. هواساز یکی از اصلیترین دستگاههای تهویه مطبوع است که در مسیر چیلر و بویلر با کانال هوا قرار میگیردکه در صنایع مختلف نیز برای تولید هوای مورد نیاز با درجه و رطوبت مورد نظر به کار برده میشوند. روشهای کنترل متنوعی برای کنترل دما یا رطوبت یا هر دو آنها در یک سیستم تهویه مطبوع طراحی و توسعهیافته است.
در [1] فرایندی بهینهسازی بهعنوان فناوری ساختمان هوشمند، توسعه و ارزیابیشده است. این فرایند که از یکالگوریتم ژنتیک چندمنظوره استفاده مینماید، امکان عملیات بهینهسازی را برای سیستمهای مکانیکی ساختمان که بهطور موازی یک سیستم کنترل مرکزی ساختمان نصبشده باشند، فراهم مینماید.
در [2] سیستم کنترل مستقل دما و رطوبت بهطور تجربی موردمطالعه و پیادهسازی قرارگرفته است. این سیستم شامل یک پمپ حرارتی خشککن جامد برای مواجهه با بار پنهان و یک سیستم تهویه مطبوع فلوی کولر متغیر برای مواجهه با بار قابلاندازهگیری میباشد.
در [3] طراحی کنترلکننده تطبیقی برای سیستم تهویه مطبوع بر مبنای شناسایی و مدلسازی طراحی شده است.
در [4] استراتژی کنترل تهویه بهینه مبتنی بر مدل برای یک سیستم تهویه مطبوع با بهینه سازی نرخ جریان هوای آزاد پیشنهادشده است. این کار با مصالحه بین حرارتی مطلوب، کیفیت هوای محیط داخلی و مصرف انرژی کل صورت میگیرد.
در [5] کاربرد عملی از سیستم کنترل فازی برای یک سیستم تهویه مطبوع به همراه نتایج شبیهسازی و استفاده از آن ارائهشده است.
در [6]از کنترلر مقاوم H برای جبران سازی یک سیستم تهویه مطبوع استفادهشده است. بر این اساس، یک مدل چند ورودی -چند خروجی غیرخطی از یک واحد تهویه هوا در نظر گرفتهشده است که بعد از خطی سازی ، به ترتیب یک رویتگر و یک رگولاتور برای تخمین متغیرهای حالت و دفع اغتشاش طراحیشدهاند.
در این تحقیق، از روش کنترل مد لغزشی فازی برای تنظیم دما و رطوبت نسبی یک سیستم هواساز استفاده شده است و مسئله کنترلی در قالب تنظیم دما و رطوبت نسبی انجام گیرد.شایان ذکر است که از مدل زون سیستم تهویه مطبوع که دربرگیرنده متغیرهای تحت کنترل می باشد، استفاده شده است..
.2 مدل سازی
عملکرد دینامیکی یک سیستم تهویه مطبوع تأثیر قابلتوجهی بر روی مصرف توان و انرژی و همچنین کیفیت هوای محیط داخلی میگذارد. بهمنظور تحلیل عملکرد چنین سیستمی، ضروری است که مدلهای دینامیکی تقریبی برای مؤلفههای آن تعیین شود.
مؤلفههای اصلی یک سیستم تهویه مطبوع عبارت هستند از:
-1اتاق تهویه مطبوع شده
-2واحد مدیریت هوا شامل یک پنکه، کویل خنککننده و رطوبتزدا، کویل حرارتی، مرطوبکننده، فیلتر شکل 1 نمایی از یک سیستم تهویه مطبوع را نشان میدهد. دو فصل عملیاتی برای این سیستم شامل فضلهای تابستان و زمستان میباشند.
شکل :1 نمایی از سیستم تهویه مطبوع [7]
در فصل تابستان، هوای مرطوب و داغ به داخل کویل خنککننده و مرطوب زدا وارد میشود. در این شرایط، دمای هوا کاهشیافته و رطوبت هوا چگال میشود که درنتیجه آن، رطوبت نسبی کاهش مییابد. در زون، ترموستات، دمای زون را اندازهگیری نموده و سیگنالی را به کنترلکننده برای فرمان مناسب به سردکن برای کاهش یا افزایش دمای آب تغذیهشده به کویل خنککننده، صادر میکند. برای فرایند رطوبتزدایی، یک دستگاه تنظیم ماشین رطوبتزدا، نسبت رطوبت به زون را اندازهگیری نموده و برای مقادیر رطوبت نسبی بالا، سیگنالی را به سردکن برای کاهش دمای آب اعمال میکند تا بدینوسیله، بخار آب در هوای مرطوب تغذیهشده چگال شود و درنتیجه، نسبت رطوبت به زون کاهش یابددر فصلز مستان، هوای سرد و خشک وارد کویل خنککننده و رطوبتزدا میشود.
ترموستات، دمای زون را اندازهگیری نموده و سیگنالی را به کنترلکننده ارسال میکند. کنترلکننده از سیگنال خطا برای کنترل دمای ورودی آبی که از طریق کویل حرارتی جریان مییابد، استفاده میکند. درنهایت، هوا از طریق مرطوبکننده عبور یافته و بخاری را برای کنترل نسبت رطوبت به هوا تولید میکند. پنکههای جریان متغیر برای کنترل نرخ جریان هوا در سیستم تهویه مطبوع استفاده میشوند × سه ورودی کنترلی این سیستم عبارت هستند از: .
-1دمای هوای تغذیه شده
-2نسبت رطوبت هوای تغذیه شده
-3نرخ فلوی جرم
بهطورمعمول فرض میشود که نرخ جرم تغذیهشده ثابت و برابر مقدار0,25 kg/s میباشد و خروجیهای سیستم نیز عبارت هستند از :دمای زون و نسبت رطوبت زون.
ازآنجاییکه زون معرف یک سیستم حرارتی پیچیده میباشد، رویکرد تئوری کامل برای فرموله نمودن مدل آن غیرممکن است. مدل زون با سه متغیر مشخص میشود که عبارت هستند از: دمای زون - Tz - دمای دیوارههای داخلی - Twi - و نسبت رطوبت زون - . - w z فرض میشود که هوا در زون بهطور کامل ترکیبشده است بهطوریکه توزیع دمایی زون یکنواخت بوده و دینامیک زون را میتوان بهصورت یک مدل ظرفیت فشرده بیان نمود.
بعلاوه، فرض میشود که تأثیر دیوار شمالی روی دمای زون برابر با تأثیر دیوار جنوبی روی آن میباشد. به همین ترتیب، میزان تأثیر دیوار شرقی و غربی روی دمای زون یکسان میباشد. زمین هیچ نوعی تأثیری روی دمای زون ندارد. چگالی هوا نیز فرض میشود که ثابت بوده و متأثر از تغییرات دما و نسبت رطوبت زون نمیباشد. افت فشار در عرض زون و بخش ترکیب هوا صرفنظر میشود. ازجمله ورودیهای غیرقابلکنترل میتوان به مردم، چراغها و شرایط آب و هوایی شدید اشاره نمود.
