空气—水式中央空调系统能耗分析及控制

发布时间：2017-06-01 17:20

  本文关键词：空气—水式中央空调系统能耗分析及控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量的方式设计,所以在负荷波动条件下,中央空调系统若按照电机全功率运行会产生很大的能源浪费。因此采用变频技术减少中央空调系统的能耗是意义重大的节能方案。主要研究北方普遍使用的水冷型单冷空气-水式中央空调系统。该类中央空调系统包括以制冷机组为核心的制冷系统和以供热锅炉为核心的采暖系统。因此要分别对冬季采暖系统和夏季制冷系统进行能耗分析。本研究基于分析法建模的基本思想,全面地分析了冬季采暖系统和夏季制冷系统的综合能耗。分析系统各组成部件的工作特性得到决策变量以及约束条件,并且利用分析法进行机理建模得到具有普适性的目标函数。将本课题研究的中央空调系统的具体参数带入目标模型,在满足约束条件的前提下利用MATLAB优化工具箱得到某负荷量情况下的最优解(温差值)。利用MATLAB对最优解进行仿真分析验证方案的可行性。然后,进行中央空调控制系统的搭建。本课题选用西门子S7-1200PLC为核心控制器,使用TIA Portal V11软件编写PLC程序,WinCC软件搭建组态画面。控制策略选用PID控制,把分析得出的供回水温差的最优解作为PID输入的给定值,PID的输出值作为执行器-变频器的输入,由变频器控制电机的转速,从而改变管路中的水流速进而达到调节温差的控制目标。并搭建了远程集中抄表系统便于利用专用软件对耗电量进行分析统计。
【关键词】：中央空调 机理建模 控制系统 抄表系统
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题研究的背景和意义8-12
• 1.2.1 我国能源现状8-10
• 1.2.2 中央空调系统国内外发展现状10-12
• 1.3 论文的主要工作任务12
• 1.4 本文的章节安排12-14
• 第二章 中央空调系统简介14-19
• 2.1 中央空调系统工作原理14
• 2.2 中央空调系统的分类14-15
• 2.3 中央空调系统运行特性及分析方法15-18
• 2.3.1 中央空调系统的运行特性15-17
• 2.3.2 能耗分析方法简介17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 中央空调采暖系统能耗优化分析19-28
• 3.1 分析思路19-20
• 3.1.1 采暖系统的组成19
• 3.1.2 采暖系统的主要耗能部件19-20
• 3.1.3 能耗优化思路分析20
• 3.2 机理建模过程20-27
• 3.2.1 热负荷20-22
• 3.2.2 热源供热量总和22-23
• 3.2.3 空调冷热水循环泵耗电量23-24
• 3.2.4 锅炉给水泵耗电量24-25
• 3.2.5 锅炉燃煤量25-26
• 3.2.6 采暖系统总能耗机理模型26-27
• 3.3 本章小结27-28
• 第四章 中央空调制冷系统能耗优化分析28-38
• 4.1 分析思路28-29
• 4.1.1 单冷型空气-水中央空调制冷系统组成28
• 4.1.2 制冷机组的分类28-29
• 4.1.3 思路分析29
• 4.2 冷负荷29-31
• 4.2.1 冷负荷和得热量的关系29-30
• 4.2.2 房间得热量总和的计算30-31
• 4.2.3 房间设计冷负荷31
• 4.3 蒸汽压缩式制冷机组制冷系统能耗优化分析31-36
• 4.3.1 蒸汽压缩式制冷机组工作原理31-32
• 4.3.2 离心式压缩机组的能耗32-34
• 4.3.3 冷冻水泵耗电量34-35
• 4.3.4 冷却水泵耗电量35-36
• 4.3.5 离心式制冷压缩机制冷系统总能耗机理模型36
• 4.4 本章小结36-38
• 第五章 中央空调系统的控制38-59
• 5.1 中央空调系统整体结构38-40
• 5.1.1 冬季采暖回路38-39
• 5.1.2 夏季制冷回路39-40
• 5.2 采暖系统和制冷系统的机理模型分析40-44
• 5.3 中央空调控制系统设计44-58
• 5.3.1 需求分析45
• 5.3.2 I/O点数的确定45
• 5.3.3 控制器及扩展模块的选型45-47
• 5.3.4 IO点的分配以及硬件电路设计47-48
• 5.3.5 控制策略选择48-49
• 5.3.6 PLC程序设计49-54
• 5.3.7 中央空调系统的控制54-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第六章 结论59-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杨智,朱海锋,黄以华;PID控制器设计与参数整定方法综述[J];化工自动化及仪表;2005年05期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 罗向阳;;基于PLC及WinCC的控制系统在化工污水处理中的应用[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 池行强;基于WinCC的运动定位平台监控系统设计[D];天津科技大学;2012年

  本文关键词：空气—水式中央空调系统能耗分析及控制，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：413114