中央空调系统末端设备节能优化控制策略研究

发布时间：2017-06-04 21:22

  本文关键词：中央空调系统末端设备节能优化控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：中央空调系统能耗的快速增加源于民众对健康意识的不断强化以及对舒适性要求的不断提高。在世界性的能源紧缺问题日益凸显,我国节能减排迫在眉睫的大背景下,如何能在保证舒适性的情况下,减少中央空调系统的耗能成为了业界同行关注的热点。末端是中央空调系统发挥效果最直接的体现者,研究表明,末端设备的运行能耗高于冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔能耗,占中央空调能耗的比例高达1/3,有效降低中央空调系统末端设备的运行能耗将对空调系统节能作出巨大贡献。作为载冷媒介的冷冻水及送风,在末端设备的关键部件表冷器中进行热量交换后送风进入空调房间,完成了冷量由制冷主机到用冷端的传递,因此,在改变表冷器进口处冷冻水流量及风量的条件下,对其进行优化控制策略的研究,对搞好中央空调系统末端节能具有重要意义。目前,变冷冻水流量控制方式广泛应用于末端设备的运行中,但随着控制系统及控制方式精细化程度地不断提高,对中央空调系统末端设备的控制也由原来的变冷冻水流量控制方式逐渐发展为需要在变水量的同时也对送风量进行控制,以实现对空调房间更为平稳快速的调节。然而,冷冻水与送风在表冷器中的换热过程复杂多变,变量间相互耦合程度高,存在诸多问题,要实现物理的解耦过程难度较高。现有的对冷冻水流量及送风量同时进行调节的相关研究文献又较少,而想要通过对冷冻水流量及送风量进行变量调节影响表冷器换热量及送风状态,从而使空调房间能快速达到热舒适环境,这又必须解决冷冻水流量与送风量对表冷器换热量的耦合问题。因此本文从中央空调系统末端设备的控制出发,针对表冷器与空调房间换热过程时间常数差距大的特点,根据能量平衡及质量守恒定律,建立了空调系统末端的物理模型及控制模型,利用Matlab/Simulink仿真软件建立了中央空调系统末端设备的仿真模型,并结合风机盘管特性实验,总结了冷冻水流量与送风量对表冷器换热性能的影响规律,提出了一种采用双反馈回路控制方式对冷冻水流量及送风量同时进行调节的优化控制策略,在局部范围内实现了采用单变量的控制方式对表冷器换热进行解耦。最后对中央空调系统末端采用不同控制方式下的空调房间温度的响应特性进行仿真对比研究,结果表明,采用双反馈控制方式同时对冷冻水流量及送风量进行调节的调节时间短,超调量较小,系统的控制性能得到了有效改善。
【关键词】：中央空调 解耦控制 反馈 仿真 优化
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外中央空调系统末端设备运行控制的发展现状11-15
• 1.2.1 中央空调系统末端设备变流量运行的技术研究11-13
• 1.2.2 空气处理机组仿真研究13-15
• 1.3 研究意义及目的15-16
• 1.4 研究主要内容16-17
• 第二章 中央空调系统末端各部件的数学模型17-29
• 2.1 中央空调系统末端概述17-18
• 2.2 空调房间的模型18
• 2.3 表冷器的换热模型18-23
• 2.3.1 表冷器工况判断19-20
• 2.3.2 表冷器干工况下的换热模型20
• 2.3.3 表冷器湿工况下的换热模型20-23
• 2.4 其他部件的模型23-28
• 2.4.1 风机的模型23
• 2.4.2 水阀的模型23-26
• 2.4.3 风机、水阀控制器的模型26-27
• 2.4.4 温度检测装置的模型27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 中央空调系统末端Simulink模型的建立29-51
• 3.1 系统仿真及仿真工具箱Simulink简介29-30
• 3.2 空调房间的Simulink仿真模型30-32
• 3.3 表冷器的Simulink仿真模型32-41
• 3.4 其他部件的Simulink仿真模型41-44
• 3.4.1 风机的Simulink仿真模型41-42
• 3.4.2 水阀的Simulink仿真模型42-43
• 3.4.3 风机控制器的Simulink仿真模型43-44
• 3.4.4 水阀控制器的Simulink仿真模型44
• 3.5 空调系统末端的Simulink仿真模型44-49
• 3.5.1 模块综合44-46
• 3.5.2 模型仿真测试46-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第四章 中央空调系统末端表冷器换热性能研究51-69
• 4.1 单变量调节对表冷器换热性能影响仿真研究51-61
• 4.1.1 调节冷冻水流量对表冷器换热性能影响仿真研究51-54
• 4.1.2 调节送风量对表冷器换热性能影响仿真研究54-57
• 4.1.3 变冷冻水流量及变送风量对表冷器换热性能影响的仿真对比分析57-61
• 4.2 单变量调节对表冷器换热性能影响的实验研究61-68
• 4.2.1 试验系统介绍61-62
• 4.2.2 实验方案62-63
• 4.2.3 数据处理63-65
• 4.2.4 变冷冻水流量及变送风量对表冷器换热性能影响的实验对比分析65-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 中央空调系统末端设备优化运行控制研究69-78
• 5.1 末端设备优化控制策略研究69-73
• 5.1.1 末端设备优化控制策略69-70
• 5.1.2 控制器的控制策略70-73
• 5.2 末端设备优化控制策略仿真73-77
• 5.2.1 末端设备优化控制策略仿真模型73-74
• 5.2.2 末端设备优化控制方式与单变量控制方式的仿真对比74-77
• 5.3 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况83-84
• 致谢84

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