基于群智能的变风量空调送风系统控制与优化研究
发布时间：2020-12-26 02:46
在公共建筑能耗中空调系统的能耗损失占据较大部分,根据统计发现,因空调系统控制策略以及控制特性引起的能耗损失是整个空调系统能耗的30%。在变风量空调系统控制中,变静压控制相较于定静压与总风量法,虽然能够高效节能的实现风机控制达到室温要求,但因其控制复杂性,送风静压的变化会随着风机转速和风阀开度的变化而变化。与此同时室内温度也会发生改变,并且静压变化属于快速响应而室温变化为一个慢响应过程。因此会造成风阀以及送风静压频繁调节,增加了系统控制的不稳定性。文中基于群智能系统,以变风量空调节能为目标,对变风量空调送风系统控制方法进行研究。从控制角度研究变风量空调系统的控制特性,分析VAV系统变静压控制策略。具体研究内容如下:首先,根据群智能特点及送风系统特性,利用Matlab/Simulink软件,建立变风量空调送风系统群智能拓扑结构以及变风量空调送风系统各模块的数学模型,包括空调房间、送风机、末端风阀、及送风管网等模型,为之后研究变风量空调系统有关研究提供了平台。其次,为解决传统的变静压模糊控制方法依赖人为经验获取模糊规则的问题,提出了一种自适应神经模糊推理系统（SC-ANFIS）的变静压模糊控...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文框架
西安建筑科技大学硕士学位论文92基于群智能的变风量空调送风系统及模型由于办公建筑变风量空调系统体系庞大，对其进行实际测量控制有一定实验难度，因此需要借助模型建立软件建立仿真平台。利用仿真模拟软件有效的解决因实际工程原因而无法进行实验的问题。本章节主要根据群智能系统特点建立了变风量空调送风系统的拓扑结构，并利用Matlab/Simulink软件对变风量空调系统中送风系统进行建模，为之后的控制方法研究提供了重要的平台。2.1变风量空调送风系统原理2.1.1VAV送风系统组成变风量空调送风系统通过根据室内负荷需求，送风机与末端风阀相互协调控制送入各空调房间的送风量以达到室内负荷要求。图2.1为一个简易的VAV系统示意图。在该模型中，该VAV系统主要由空气处理机组、送风机、静压传感器、VAVBox、风管等组成。根据ASHRAE应用手册2011[37]，送风静压传感器位于主管道上，距第一末端到最远末端的距离的75％。送风机转速的大小根据实际送风静压测量值与送风静压设定值之间的偏差进行调节，以保持送风静压在其设定点[38]。图2.1VAV系统示意图2.1.2VAV末端控制方法变风量末端装置末端主要有两种控制方式，压力相关型与压力无关型[39]。1）压力无关型末端主要是通过房间实际温度与设定温度偏差计算需求风量，再通过风量传感器实时计算风量偏差，从而调节末端阀位开度，进行压力补偿，其原理
西安建筑科技大学硕士学位论文10图2.2所示。2）压力相关型末端是直接根据温度偏差调节末端风阀开度以改变末端送风量，但其送风量易受静压变化影响，房间温度控制效果不佳。其原理图如2.3所示。两者之间，因为压力无关型引入串级控制环节在一定程度上抵消静压扰动对于末端送风量的影响，但是对于风量传感器测量精度要求很高，测量过程中存在一定的偏差。两种末端装置各有利弊，均没有达到理想的控制效果。图2.2压力无关型末端原理框图图2.3压力相关型末端原理框图2.1.3送风机控制策略变风量末端风阀控制回路是根据房间负荷变化实时调整阀位以满足房间需求。末端风阀在调节过程中末端风阀阻抗会发生变化从而会引起送风管道中压力发生变化。送风机的转速控制本质上就是根据末端阀位的大小变化不断去协调自身的转速，从而达到负荷需求。常见的风机转速控制策略有定静压控制法，变静压控制法与总风量控制法三种形式[39-41]。（1）定静压控制法定静压控制法中送风管网的静压设定值是固定不变的，根据静压设定值与静压实际值的偏差计算风机转速。但该静压设定点的位置设置尤为重要，为了节能，应尽量降低送风管网中的静压，但在静压设定值尽量低的同时该管道中的最小静压也应满足所有末端需求，但最佳静压设定值很难设定，过低会使部分末端无法达到需求负荷，过高会导致风机转速过高，从而引起一定的噪声能耗损失，不够节能。（2）变静压控制法变静压系统控制与定静压系统控制的主要区别是送风管网中送风静压设定值在运行过程中是否会发生变化。当末端阀位发生变化时，通过对阀位大小进行检
【参考文献】：
期刊论文
[1]差分粒子群算法在变风量空调末端中的应用[J]. 梁芯萌,张九根,谢金鑫. 电子器件. 2019(05)
[2]热网供热中断后建筑物室内温度预测分析[J]. 于越,王岩. 建筑节能. 2019(08)
[3]基于末端阀位调控规则的变风量空调变静压模糊控制方法[J]. 范朋丹,历秀明,赵天怡,王秀波. 暖通空调. 2019(08)
[4]变风量空调系统室温滞后响应数学模型及动态特性研究[J]. 邢天,张吉礼,历秀明. 暖通空调. 2019(04)
[5]基于在线减法聚类的变频水泵模糊建模方法[J]. 于昊,张吉礼. 暖通空调. 2019(03)
[6]变风量空调末端室温滞后Elman网络预测控制方法[J]. 历秀明,张吉礼,陈婷婷,赵天怡. 暖通空调. 2018(10)
[7]基于模糊PID的变风量空调末端控制器设计[J]. 李美丽,闫秀英,严铭姣,滕明岐. 工业控制计算机. 2017(12)
[8]基于EnergyPlus软件的大型建筑空调末端模型简化[J]. 顾洁帆,许鹏,姬颖,陈永保. 暖通空调. 2017(10)
[9]无中心控制变频水泵节能研究[J]. 王晨光. 制冷与空调. 2017(09)
[10]变风量空调系统静压控制回路建模与控制[J]. 闫秀英,颜菲菲. 现代建筑电气. 2017(03)
博士论文
[1]变风量空调系统室温大滞后智能预测控制方法[D]. 历秀明.大连理工大学 2017
[2]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
硕士论文
[1]基于群智能平台的变风量空间单元室温预测控制方法研究[D]. 邢天.大连理工大学 2019
[2]基于无中心的变风量空调送风系统模型与节能优化研究[D]. 华宇剑.西安建筑科技大学 2018
[3]某办公建筑室内环境品质控制优化研究[D]. 孙光.西安建筑科技大学 2017
[4]基于史密斯预估补偿的变风量空调系统性能优化研究[D]. 李浩.西安建筑科技大学 2016
[5]基于自适应神经模糊推理系统的三电平逆变器故障诊断研究[D]. 王雷.中国矿业大学 2015
[6]基于广义预测控制的变风量空调末端仿真与控制研究[D]. 杨洪祥.北京工业大学 2009
[7]变风量（VAV）空调系统各环节的Simulink建模与仿真[D]. 樊德玺.哈尔滨工业大学 2007
[8]基于Simulink变风量空调系统变静压控制仿真[D]. 蓝政杰.哈尔滨工业大学 2007
[9]楼宇自控系统的节能设计与实现[D]. 黄从利.湖南大学 2005
本文编号：2938880
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文框架
西安建筑科技大学硕士学位论文92基于群智能的变风量空调送风系统及模型由于办公建筑变风量空调系统体系庞大，对其进行实际测量控制有一定实验难度，因此需要借助模型建立软件建立仿真平台。利用仿真模拟软件有效的解决因实际工程原因而无法进行实验的问题。本章节主要根据群智能系统特点建立了变风量空调送风系统的拓扑结构，并利用Matlab/Simulink软件对变风量空调系统中送风系统进行建模，为之后的控制方法研究提供了重要的平台。2.1变风量空调送风系统原理2.1.1VAV送风系统组成变风量空调送风系统通过根据室内负荷需求，送风机与末端风阀相互协调控制送入各空调房间的送风量以达到室内负荷要求。图2.1为一个简易的VAV系统示意图。在该模型中，该VAV系统主要由空气处理机组、送风机、静压传感器、VAVBox、风管等组成。根据ASHRAE应用手册2011[37]，送风静压传感器位于主管道上，距第一末端到最远末端的距离的75％。送风机转速的大小根据实际送风静压测量值与送风静压设定值之间的偏差进行调节，以保持送风静压在其设定点[38]。图2.1VAV系统示意图2.1.2VAV末端控制方法变风量末端装置末端主要有两种控制方式，压力相关型与压力无关型[39]。1）压力无关型末端主要是通过房间实际温度与设定温度偏差计算需求风量，再通过风量传感器实时计算风量偏差，从而调节末端阀位开度，进行压力补偿，其原理
西安建筑科技大学硕士学位论文10图2.2所示。2）压力相关型末端是直接根据温度偏差调节末端风阀开度以改变末端送风量，但其送风量易受静压变化影响，房间温度控制效果不佳。其原理图如2.3所示。两者之间，因为压力无关型引入串级控制环节在一定程度上抵消静压扰动对于末端送风量的影响，但是对于风量传感器测量精度要求很高，测量过程中存在一定的偏差。两种末端装置各有利弊，均没有达到理想的控制效果。图2.2压力无关型末端原理框图图2.3压力相关型末端原理框图2.1.3送风机控制策略变风量末端风阀控制回路是根据房间负荷变化实时调整阀位以满足房间需求。末端风阀在调节过程中末端风阀阻抗会发生变化从而会引起送风管道中压力发生变化。送风机的转速控制本质上就是根据末端阀位的大小变化不断去协调自身的转速，从而达到负荷需求。常见的风机转速控制策略有定静压控制法，变静压控制法与总风量控制法三种形式[39-41]。（1）定静压控制法定静压控制法中送风管网的静压设定值是固定不变的，根据静压设定值与静压实际值的偏差计算风机转速。但该静压设定点的位置设置尤为重要，为了节能，应尽量降低送风管网中的静压，但在静压设定值尽量低的同时该管道中的最小静压也应满足所有末端需求，但最佳静压设定值很难设定，过低会使部分末端无法达到需求负荷，过高会导致风机转速过高，从而引起一定的噪声能耗损失，不够节能。（2）变静压控制法变静压系统控制与定静压系统控制的主要区别是送风管网中送风静压设定值在运行过程中是否会发生变化。当末端阀位发生变化时，通过对阀位大小进行检
【参考文献】：
期刊论文
[1]差分粒子群算法在变风量空调末端中的应用[J]. 梁芯萌,张九根,谢金鑫. 电子器件. 2019(05)
[2]热网供热中断后建筑物室内温度预测分析[J]. 于越,王岩. 建筑节能. 2019(08)
[3]基于末端阀位调控规则的变风量空调变静压模糊控制方法[J]. 范朋丹,历秀明,赵天怡,王秀波. 暖通空调. 2019(08)
[4]变风量空调系统室温滞后响应数学模型及动态特性研究[J]. 邢天,张吉礼,历秀明. 暖通空调. 2019(04)
[5]基于在线减法聚类的变频水泵模糊建模方法[J]. 于昊,张吉礼. 暖通空调. 2019(03)
[6]变风量空调末端室温滞后Elman网络预测控制方法[J]. 历秀明,张吉礼,陈婷婷,赵天怡. 暖通空调. 2018(10)
[7]基于模糊PID的变风量空调末端控制器设计[J]. 李美丽,闫秀英,严铭姣,滕明岐. 工业控制计算机. 2017(12)
[8]基于EnergyPlus软件的大型建筑空调末端模型简化[J]. 顾洁帆,许鹏,姬颖,陈永保. 暖通空调. 2017(10)
[9]无中心控制变频水泵节能研究[J]. 王晨光. 制冷与空调. 2017(09)
[10]变风量空调系统静压控制回路建模与控制[J]. 闫秀英,颜菲菲. 现代建筑电气. 2017(03)
博士论文
[1]变风量空调系统室温大滞后智能预测控制方法[D]. 历秀明.大连理工大学 2017
[2]智能建筑无中心平台架构研究[D]. 沈启.清华大学 2015
硕士论文
[1]基于群智能平台的变风量空间单元室温预测控制方法研究[D]. 邢天.大连理工大学 2019
[2]基于无中心的变风量空调送风系统模型与节能优化研究[D]. 华宇剑.西安建筑科技大学 2018
[3]某办公建筑室内环境品质控制优化研究[D]. 孙光.西安建筑科技大学 2017
[4]基于史密斯预估补偿的变风量空调系统性能优化研究[D]. 李浩.西安建筑科技大学 2016
[5]基于自适应神经模糊推理系统的三电平逆变器故障诊断研究[D]. 王雷.中国矿业大学 2015
[6]基于广义预测控制的变风量空调末端仿真与控制研究[D]. 杨洪祥.北京工业大学 2009
[7]变风量（VAV）空调系统各环节的Simulink建模与仿真[D]. 樊德玺.哈尔滨工业大学 2007
[8]基于Simulink变风量空调系统变静压控制仿真[D]. 蓝政杰.哈尔滨工业大学 2007
[9]楼宇自控系统的节能设计与实现[D]. 黄从利.湖南大学 2005
本文编号：2938880
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