基于修剪与响应控制的地铁站空调水系统的节能研究

发布时间：2020-06-20 04:21

【摘要】：现代城市道路交通拥堵、城市尾气污染,市民乘车难等问题日益加重,地铁的出现有效的改善了这些问题,并且会带来社会效益和经济效益。然而随着地铁运营费用的不断增大,地铁站空调系统是整个地铁站系统的能源消耗大户,约占总用电量的30%-50%,因此地铁站空调系统的节能意义重大。由于地铁站通风空调系统的设备选型偏大、控制策略单一,并且车站负荷动态变化,节能措施不到位,造成了很大的能源浪费。分析空调系统的负荷影响因素,并且制定合理可行的控制策略是非常必要的。因此本课题从以下4个方面进行了研究:(1)地铁站空调系统负荷的影响因素分析地铁车站的构造不同于地上建筑,影响空调系统运行负荷的因素复杂,例如列车活塞风,客流量等,这些影响地铁站空调负荷的因素不能直接测量,通常的计算方法粗糙且带有偏差。本文提出一种基于面积的灰色关联分析算法对影响空调负荷的因素进行分析。本文依据北京某职业学校搭建的地铁站通风空调实训系统来搭建TRNSYS仿真平台,依托仿真系统产生的数据建立灰色关联模型,并分析其相关性。与其它分析变量相关性的算法作对比,实验结果表明该算法能更加准确的分析影响因素与负荷之间的相关性,并且经过相关性分析的预测模型相较于不进行相关性分析的预测模型,预测精度更高。(2)基于GAW-LS_SVM的地铁站空调负荷的预测模型的研究影响地铁站空调系统负荷的主要因素是人体热负荷,由于客流量的不稳定性,导致用于建模的数据样本不可避免包含异常值,很大程度地影响建模的质量。本文提出一种基于样本误差的加权最小二乘支持向量机(Grey incidence analysis and Adaptive Weighting Least Squares Support Vector Machines,GAW-LS_SVM)建模方法。依据样本拟合误差分布特点提出一种改进的权值规则,以此减小样本误差给建模带来的精度影响。本文用一种人群搜索算法优化LS_SVM的参数。与其他加权规则和不做样本加权的方法作对比,结果表明,本文提出的算法能更好地预测空调系统负荷,预测精度更高。(3)基于修剪与响应控制策略的空调水系统节能研究地铁站空调水系统的负载根据最大容量设计,然而空调系统大部分运行在部分负荷下,造成极大的能源浪费。本文根据地铁站的预测负荷,研究一种基于修剪与响应的控制策略。以水泵出水管道处的压力为控制变量,用修剪与响应规则控制压力值。与温差控制策略作对比,实验结果表明:修剪与响应控制策略节能相比于变温差控制策略节能12%。(4)在地铁实训平台验证修剪与响应控制策略的可行性及节能效果在地铁实训平台应用修剪与响应控制策略,实现空调系统的优化控制。基于实训平台运行数据,建立基于GAW-LS_SVM的负荷预测模型。为了验证本文控制策略的可行性和节能效果,同时将定频控制和基于温差的控制策略应用于实训平台。实验表明:修剪与响应控制策略节能率为20.43%。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU962
【图文】：

地铁,空调系统,通风性,设计余量

图 1-1 地铁各部分耗能所占比例Fig.1-1 Proportion of subway each part energy consumption提出及意义属于地下建筑，不同于常规的地面楼宇建筑：一是它四周，仅仅有车站进出口、风机排风口以及冷却塔等少数地方建筑相比，通风性较差。二是地铁站内人员流动大，并且带来的热量也在变化[5]。三是地铁站产生的热量大且不易调系统。这三个方面充分说明地铁站空调系统的重要性。期间人流远大于地面建筑，负荷较大。所以在地铁项目设2013《地铁设计规范》地铁设备的设计容量一般按远期最选择，同时考虑预留一定的设计余量。然而在空调系统小于远期负荷，系统的负荷往往达不到设计的最大负荷，还会随着各种因素的影响而变化，近期系统需求与系统的

示意图,通风空调系统,地铁车站,示意图

空调系统的负荷特点通风空调系统的构成所示的是地铁车站通风空调系统的组成。本文只研究车站通站通风空调系统示意图如图 2-2，可以分为风系统和水系统空调系统隧道通风系统车站通风系统区间隧道通风系统车站隧道排热系统（屏蔽门）隧道降温系统（需要时）空调冷水系统（水系统）公共区通风空调系统（风系统）设备管理用房通风空调系统（小系统）图 2-1 地铁站通风空调系统的构成ig.2-1 The composition of ventilation and air conditioning system in subw

【参考文献】