江水源热泵系统分区运行调控策略研究

发布时间：2017-10-21 09:11

  本文关键词：江水源热泵系统分区运行调控策略研究

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【摘要】：发展可再生能源和提高能源利用效率是调整能源结构、缓解能源供给压力的重要举措。作为一种可再生能源利用方式,江水源热泵系统以江水作为空调系统的冷热源,具有显著的节约能源和环保的特性。本文以江水源热泵系统为研究对象,在掌握江水取水温度及建筑负荷特性的基础上,提出适应于不同江水温度及建筑负荷率分布下的分区优化控制策略。江水的温度特性在很大程度上决定了江水源热泵系统能否实现预期的节能效果。通过对实测江水温度数据的分析,掌握了江水温度的变化规律。针对目前江水水温基础数据不完善的问题,利用“互信息”方法建立了满足“日尺度”水温预测的江水水温预测模型。分别以纳什效率系数(NSC)、均方根误差(RMSE)、最大绝对误差(MAE)作为评判参数,验证和分析利用模拟数据和校验数据验证建立的水温预测模型的准确性,结果表明建立的水温预测模型能够表达日平均气温与日平均水温的关系,该水温预测模型能够为水源热泵系统的设计指导和运行调控提供较准确的水温数据支撑。另外一个影响江水源热泵系统节能特性的重要因素便是建筑物的负荷特性。利用DeST分别建立了酒店、商场、办公三种典型公共建筑的负荷模型,并对这三种典型建筑的负荷特性和江水温度分布特性联合起来考虑,为依据建筑物负荷特性和江水温度分布特性提出江水源热泵系统优化控制策略奠定了基础。分析了供给侧(江水侧)、能量转换侧(江水源热泵系统)、需求侧(建筑负荷侧)三者间的耦合关系,发现江水源热泵系统的运行节能的关键在于寻求建立“两个平衡”:建筑所需冷量与江水源热泵系统提供冷量之间的平衡、江水带走热量与冷凝器放出热量之间的平衡。即根据供给侧特性(江水温度)、需求侧特性(建筑的负荷分布),对能量转换侧的运行控制参数进行调整,以达到在满足建筑负荷的前提下节省系统运行能耗的目的。本文利用建立的江水源热泵系统能耗模型,对不同运行控制参数对系统运行能耗的影响进行敏感性分析,确定了影响系统能耗的关键因素。在以上分析的基础上,基于“供需匹配”原则,根据江水温度、建筑负荷这两个外界条件,以风系统风量mair、冷冻泵流量mIWP、机组冷冻水出水设定温度Tset、取水泵流量mEWP为调控参数,提出适应不同江水温度、建筑负荷分布的分区运行优化调控策略。最后,以重庆市某一江水源热泵系统工程为实例,利用TRNSYS仿真平台,对基准控制策略、变频优化控制策略(不分区)和分区优化控制策略下江水源热泵系统能耗进行对比分析。模拟所得结果表明,在整个供冷季,变频优化控制策略相对于基准控制策略的系统能耗节能率为7.11%,分区优化控制策略较变频优化控制策略的节能率为19.93%。
【关键词】：江水源热泵系统 水温 负荷 分区 控制策略
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU83
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 背景及意义9-10
• 1.1.1 能源现状9-10
• 1.1.2 空调系统的节能10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 地表水源热泵系统的研究现状10-12
• 1.2.2 空调系统的运行优化控制12-14
• 1.3 研究目的及内容14-17
• 2 江水水温动态变化规律17-29
• 2.1 掌握江水水温变化规律的目的17
• 2.2 江水水温的特点17-20
• 2.2.1 江水水温变化规律17-20
• 2.2.2 江水水温的影响因素20
• 2.3 江水水温模型的建立20-27
• 2.3.1 江水水温预测模型建立的原则20-21
• 2.3.2 江水水温模型的建立及验证21-27
• 2.4 本章小结27-29
• 3 不同类型建筑负荷特性分析29-45
• 3.1 建筑动态负荷特性分析的目的29
• 3.2 酒店类建筑的负荷特性分析29-35
• 3.2.1 酒店类建筑负荷特性影响因素29-30
• 3.2.2 酒店类建筑负荷模型的建立30
• 3.2.3 酒店类建筑负荷特性分析30-35
• 3.3 商场类建筑负荷特性分析35-39
• 3.3.1 商场类建筑负荷特性分析35
• 3.3.2 商场类建筑负荷模型的建立35-36
• 3.3.3 商场类建筑负荷特性分析36-39
• 3.4 办公类建筑负荷特性分析39-42
• 3.4.1 办公类建筑负荷影响因素分析39
• 3.4.2 办公类建筑负荷模型的建立39-40
• 3.4.3 办公类建筑负荷特性分析40-42
• 3.5 本章小结42-45
• 4 江水源热泵系统分区运行调控策略45-61
• 4.1 江水源热泵系统能耗模型的建立45-48
• 4.1.1 热泵机组能耗模型45-46
• 4.1.2 水泵模型46-47
• 4.1.3 风机盘管47-48
• 4.2 变量选取及参数变化范围48-49
• 4.3 江水源热泵系统分区运行调控策略49-59
• 4.3.1 负荷侧与能量转换侧的供需匹配49-53
• 4.3.2 水源侧与能量转换侧的匹配53-58
• 4.3.3 江水源热泵系统分区运行调控策略58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 工程实例分析61-89
• 5.1 工程概况61
• 5.2 江水源热泵系统TRNSYS仿真61-71
• 5.2.1 TRNSYS软件简介61-63
• 5.2.2 利用TRNSYS建立建筑负荷模型63-68
• 5.2.3 实测验证模型的准确性68-71
• 5.3 江水源热泵系统模拟71-87
• 5.3.1 基准控制策略模拟分析71-76
• 5.3.2 变频优化控制策略模拟分析（不分区）76-79
• 5.3.3 分区优化控制策略模拟分析79-82
• 5.3.4 不同控制策略下能耗对比分析82-87
• 5.4 本章小结87-89
• 6 结论与展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 致谢91-93
• 参考文献93-101
• 附录101

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本文编号：1072488