Badania eksperymentalne algorytmów jednoczesnego sterowania temperaturą i wilgotnością w kanale wentylacyjnym

• Autorzy: Grzebielec A. , Marciniak K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2016.4.1

Warianty tytułu

EN

Experimental study on simultaneous control of temperature and humidity in the air duct

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Sterowanie poziomem temperatury oraz wilgotności względnej jest powszechnie spotykane w systemach pełnej klimatyzacji. Nie jest to zagadnie proste, gdyż zmiana wilgotności pociąga za sobą zmianę temperatury. A zmiana temperatury przed procesem nawilżania czy suszenia powoduje, że nie będzie on już odbywał się tak samo jak przy pierwotnej temperaturze. W pracy przedstawiono i omówiono wyniki eksperymentu polegającego na sterowoniu parametrami powietrza w centrali klimatyzacyjnej przy pomocy algorytmu wiążącego zagadnienia z zakresu automatyki oraz termodynamiki. Wielkościami regulowanymi są temperatura i wilgotność względna powietrza na wylocie z kanału. Do sterowania temperaturą zastosowano procedurę pozwalającą maksymalnie zwiększyc dokładność i stabilność pracy algorytmu. W wyniku szeregu przekształceń zależności termodynamicznych oraz na podstawie wskazań czujników i zadanych wartości temperatury oraz wilgotności na wylocie z kanału obliczono temperaturę zadaną za nagrzewnicą (a przed nawilżaczem). W tym celu program sterujący wyznaczał ciśnienia nasycenia pary wodnej w powietrzu w funkcji temperatury, a na ich podstawie zawartość wilgoci w powietrzu na wlocie i wylocie z nawilżacza. Następnie, korzystając z faktu, że nawilżanie przebiegało adiabatycznie, a ogrzewanie przy stałej zawartości wilgoci wyznaczano poszukiwaną temperaturę za nagrzewnicą. Algorytm porównywał ją do wartości mierzonej przez czujnik i ustalał moc nagrzewnicy. Ponadto sterowanie temperaturą uwzględniało charakterystykę pracy nagrzewnicy, współczynniki wzmocnienia dobrano eksperymentalnie. Zastosowanie modułu obliczającego zadaną temperaturę za nagrzewnicą na podstawie pomiarów czujników oraz wartości zadanych pozwoliło dokładne sterowanie układem.

EN

Control of temperature and relative humidity are commonly found in air conditioning systems. It is not a simple issue, because the humidity change involves a change of temperature. A temperature change before the humidification or drying means that it is no longer held in the same way as for the original temperature. The paper presents and discusses the results of the experiment involving the control parameters of the air conditioning unit on an algorithm binding issues of automation and thermodynamics. Process variables are the temperature and relative humidity at the outlet of the channel. For temperature control there is used a procedure to maximize the accuracy and stability of the algorithm. Following the series of transformations based on thermodynamic and on the basis of the sensors and the setpoint temperature and the humidity at the outlet of the channel calculated by the set temperature of the heating coil (before humidifier). For this purpose, the control program marked the saturation pressure of water vapor in the air as a function of temperature, and on the basis of the moisture content in the air at the inlet and outlet of the unit. Then, using the fact of an adiabatic humidification proceeded, and heating at a constant moisture content was determined search for the heater temperature. The algorithm comparing it to the value measured by the sensor and determine the heating power. In addition, temperature control takes into account the characteristics of the heater, the gain factors are determined experimentally. Application module that calculates the desired temperature of the heating coil on the basis of sensor measurements and setpoints allowed precise control system.

Słowa kluczowe

PL

klimatyzacja; wentylacja; sterowanie; powietrze wilgotne; algorytm proporcjonalny

EN

air conditioning; ventilation; control; humid air; algorithm proportional

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 51, nr 4
• Strony: 7--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzebielec A.

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska

autor

Marciniak K.

• Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] ASHRAE Fundamentals Handbook, 2001.
• [2] Bonca Z.: Automatyka chłodnicza i klimatyzacyjna, Gdynia, Wydawnictwo Uczelniane WSM Gdynia, 2000.
• [3] Bohdal T., Charun H., Sikora M.: Empirical study of heterogeneous refrigerant condensation in pipe minichannels. Internationai Journal of Refrigeration 59 (2015)210-223.
• [4] Butrymowicz D., Gutkowski K.: Chłodnictwo i klimatyzacja. Warszawa, WNT, 2012.
• [5] Chorowski M., Pyrka P.: Modelling and experimental investigation of an adsorption chiller using low-temperature heat from cogeneration. Energy 92(2015) 221-229.
• [6] Cyklis P., Janisz K.: An innovative ecological hybrid refrigeration cycle for high power refrigeration facility. Chemical and Process Engineering 36 (3) (2015) 321 -330.
• [7] Grzebielec A., Rusowicz A.: Efektywność wymienników przy rekuperacji ciepła w wentylacji i klimatyzacji. Aparatura Badawcza i Dydaktyczna 2,2012 s.47-52
• [8] Grzebielec A., Rusowicz A., KutaJ.: Rola urządzeń i instalacji realizujących obiegi lewobieżne w wirtualnych elektrowniach. Rynek Energii 1 (110), 2014, strony 40-45.
• [9] Grzebielec A., Szabłowski t., Ociepa M.: Zwiększenie efektywności energetycznej powietrznych pomp ciepła poprzez automotyzację procesu odtajania parowników z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. Chłodnictwo L(10-11) (2015) 38-42, DOI:10.15199/8.2015.10-11.5.
• [10] Kotowicz J., Job M., Bartela Ł., Brzęczek M., Skorek-Osikowska A.: Utilization of heat recovered from compressed gases in an oxy-combustion power unit to power the Organic Ranking Cycle module. Journal of Power Technologies 95 (4) (2015) 239-249.
• [11] Lipska B.: Projektowanie wentylacji i klimatyzacji. Podstawy uzdatniania powietrza, Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2012.
• [12] Rusowicz A., Grzebielec A.: Refrigeration equipment as essential elements of a heat recovery system in public buildings. Rynek Energii 4 (113), 2014, strony 125-129.
• [13] Solczak C., Grzebielec A.: Kontroa temperatury powietrza w centrali wentylacyjnej w trybach regulacji P, PD oraz PID. Chłodnictwo L(6) (2015) 6-9. DOI:10.15199/8.2015.6.1
• [14] Śmierciew K., Butrymowicz D., Kwidzyński R., Przybyliński T.: Analysis of application of two-phase injector in ejector refrigeration systems for isobutane. Applied Thermal Engineering 78 (2015) 630-639.
• [15] Zalewski W.: Systemy i urządzenia chłodnicze, Kraków, Wydawnictwo PK, 2012,
• [16] Zawada B.: Układy sterowania w systemach wentylacji i klimatyzacji, Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2006.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę