基于TRNSYS的校园供热系统优化运行控制研究
发布时间：2021-01-25 20:19
随着建筑采暖需求的不断增长,以及我国节能减排工作的深入推进,降低校园能耗对促进节约型校园具有非常重要的意义。同时,由于技术的快速发展,更多的智能设备应用于供热领域,这极大地提高了集中供热和能源使用的质量。在校园供热系统中,由于建筑承担功能不一,使得用热需求存在较大差异,且调节具有周期性、阶段性等特点,对于供热系统基于室温反馈的精细化控制要求更高。本文针对校园公共类建筑供热运行特点,基于TRNSYS建模与机器学习方法,对校园供热系统优化运行控制策略进行研究。首先,以实际校园供热系统为基础,建立了供热系统中从换热站到热用户的各个部分的数学模型。在TRNSYS中调用系统所需的模块,根据实际系统各部分的连接关系,进行相应的模块连接以及参数设置,并通过调试运行对模型进行修改,实现了基于TRNSYS软件进行供热系统热动态仿真模型的搭建。并以实际校园供热系统的运行数据为基础对模型进行校核验证。其次,根据校园公共类建筑的用热特点提出分时供热策略系统形式,研究了不同室外温度下,不同预热时间和停热时间建筑室内温度的升降值,为分时供热运行策略中启停时间的确定提供了依据,通过对供暖中期和供暖末期公共类建筑进行...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文结构图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文8第2章校园供热系统模型的建立与仿真分析在研究供热系统的优化运行过程中，每个部分的模型都十分重要，此次主要对校园二次网供热系统的各个组成部分建立相应的数学模型。然后，利用TRNSYS搭建相应的仿真模型，通过相应的实际运行数据对模型进行校核。2.1供热系统热力数学模型的建立二次网供热系统主要包含以下几个环节：换热站、管网、热用户，通过这几个环节进行热量的传递，满足建筑热负荷的要求。本次主要以该校园二次网供热系统为基础，由热平衡方程建立系统数学模型，各个部分所需建立的数学模型如图2-1所示，为后续模拟仿真的建立做铺垫。图2-1供热系统数学模型2.1.1换热站（器）数学模型供热系统一级管网和二级管网通过换热站连接起来，换热站在一次管网中相对于系统热源来说是用热末端，在二级网中，则成为用热末端的热源。换热站中的最主要的设备是换热器，想要建立起换热站的数学模型，关键便是换热器模型。根据换热器换热机理及能量守恒原理，可以认为一次侧流体放出热量等于二次侧流体吸收的热量。通过研究换热器两侧供回水温度、流量之间的关系，以建立换热器热力工况数学模型[43]。由能量守恒可得，对于换热器一次侧，其热平衡关系为：一次侧流体带入的热量减去换热器两侧的换热量等于一次侧流体的净得热量。1211111112(-)-dTMccQTTKATdt=（2-1）
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文13容易与其它应用软件连接，如MicrosoftExcel、Matlab和Python等，实现相应的数据计算与传递。所以，在建筑能耗模拟软件中，Trnsys被认为是最灵活的系统模拟软件之一[47]。2.2.2基于Transys的仿真模型构建对于本次的仿真模型，是以实际的校园供热系统为基础进行搭建和仿真的。供热系统共包含7栋公共建筑，每栋建筑的热力入口都装有电动两通阀，供热系统的总流量由热力站的变频水泵提供。实际的建筑模型都是采用SketchUp软件进行建模。通过在SketchUp中添加T3d插件，实现建筑物中的所有热区的边界条件匹配。以教学楼2为例,对教学楼2进行热区划分，热区的划分要考虑建筑各房间的功能、朝向以及各温度测点的分布等因素，本次对教学楼2共划分17个热区，得到教学楼2建筑模型如图2-2所示：图2-2教学楼2建筑模型图除建筑模型之外，本次模拟主要的部件还包含变频水泵、管道模块以及散热器模块等使用到的Trnsys库中所含有的模块，其主要功能及参数设置如下：（1）散热器模块Type1231，通过该模块实现将热量传递给建筑物室内的,以教学楼某一散热器为例，其参数设置如图2-3所示：(2)地热模块Type77，这个模块给出了地面的垂直温度分布、年平均地面温度和地面温度的振幅以及土壤的热扩散率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Trnsys的辐射供冷系统模拟研究[J]. 付桐玮,李斌,徐鹏飞,翟晓强. 制冷学报. 2019(06)
[2]2018中国建筑能耗研究报告[J]. 建筑. 2019(02)
[3]基于室内温度的高校智慧供热节能系统[J]. 刁建新,陈泽宁. 建筑节能. 2018(09)
[4]基于TRNSYS模拟的太阳能复合式供热系统的研究[J]. 李亭,齐春玲,刘吉营,张林华. 建筑节能. 2018(05)
[5]北方供热地区清洁供暖规划技术路线与案例[J]. 覃露才,孙纪康,陈江娜. 煤气与热力. 2018(04)
[6]太阳能地源热泵联合供热水系统TRNSYS模拟与研究[J]. 李淋,徐青山,蒋菱,霍现旭,李国栋. 电网与清洁能源. 2017(09)
[7]基于TRNSYS的变频泵模块的开发及应用[J]. 杨少刚,李慧,尹久浩. 暖通空调. 2015(08)
[8]高校供热系统节能问题分析与对策研究[J]. 潘军刚,万莉,郑明明. 高校后勤研究. 2015(03)
[9]调节阀流量特性变化对调节精度的影响[J]. 卫红. 中国氯碱. 2014(07)
[10]供热系统优化配置研究——以北京建筑工程学院新校区为例[J]. 滕世兴,邵宗义. 北京建筑工程学院学报. 2010(04)
博士论文
[1]区域供冷供热管网系统优化设计研究[D]. 曾竞.湖南大学 2017
[2]城市供热可持续发展研究[D]. 赵玉甫.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]校园供热系统优化运行控制策略研究[D]. 牛凡.哈尔滨工业大学 2019
[2]分布式混水供热系统运行优化研究[D]. 鲁梦龙.哈尔滨工业大学 2019
[3]基于遗传算法的供热平衡问题研究[D]. 李佳.河北科技大学 2019
[4]基于集成学习的居民建筑能耗预测及模型优化[D]. 黄耀.华中科技大学 2019
[5]酒泉高校教学建筑节能设计策略研究[D]. 苗馨馨.兰州理工大学 2018
[6]梯度下降法在机器学习中的应用[D]. 孙娅楠.西南交通大学 2018
[7]二次管网平衡调节策略及其动态热特性研究[D]. 马婉路.河北工业大学 2017
[8]基于TRNSYS的分布式能源系统运行模拟及优化分析[D]. 邱留良.上海电力学院 2017
[9]分布式供热系统节能优化控制策略研究[D]. 薛林.兰州交通大学 2017
[10]基于机器学习的分类算法研究[D]. 裴松年.中北大学 2016
本文编号：2999829
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文结构图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文8第2章校园供热系统模型的建立与仿真分析在研究供热系统的优化运行过程中，每个部分的模型都十分重要，此次主要对校园二次网供热系统的各个组成部分建立相应的数学模型。然后，利用TRNSYS搭建相应的仿真模型，通过相应的实际运行数据对模型进行校核。2.1供热系统热力数学模型的建立二次网供热系统主要包含以下几个环节：换热站、管网、热用户，通过这几个环节进行热量的传递，满足建筑热负荷的要求。本次主要以该校园二次网供热系统为基础，由热平衡方程建立系统数学模型，各个部分所需建立的数学模型如图2-1所示，为后续模拟仿真的建立做铺垫。图2-1供热系统数学模型2.1.1换热站（器）数学模型供热系统一级管网和二级管网通过换热站连接起来，换热站在一次管网中相对于系统热源来说是用热末端，在二级网中，则成为用热末端的热源。换热站中的最主要的设备是换热器，想要建立起换热站的数学模型，关键便是换热器模型。根据换热器换热机理及能量守恒原理，可以认为一次侧流体放出热量等于二次侧流体吸收的热量。通过研究换热器两侧供回水温度、流量之间的关系，以建立换热器热力工况数学模型[43]。由能量守恒可得，对于换热器一次侧，其热平衡关系为：一次侧流体带入的热量减去换热器两侧的换热量等于一次侧流体的净得热量。1211111112(-)-dTMccQTTKATdt=（2-1）
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文13容易与其它应用软件连接，如MicrosoftExcel、Matlab和Python等，实现相应的数据计算与传递。所以，在建筑能耗模拟软件中，Trnsys被认为是最灵活的系统模拟软件之一[47]。2.2.2基于Transys的仿真模型构建对于本次的仿真模型，是以实际的校园供热系统为基础进行搭建和仿真的。供热系统共包含7栋公共建筑，每栋建筑的热力入口都装有电动两通阀，供热系统的总流量由热力站的变频水泵提供。实际的建筑模型都是采用SketchUp软件进行建模。通过在SketchUp中添加T3d插件，实现建筑物中的所有热区的边界条件匹配。以教学楼2为例,对教学楼2进行热区划分，热区的划分要考虑建筑各房间的功能、朝向以及各温度测点的分布等因素，本次对教学楼2共划分17个热区，得到教学楼2建筑模型如图2-2所示：图2-2教学楼2建筑模型图除建筑模型之外，本次模拟主要的部件还包含变频水泵、管道模块以及散热器模块等使用到的Trnsys库中所含有的模块，其主要功能及参数设置如下：（1）散热器模块Type1231，通过该模块实现将热量传递给建筑物室内的,以教学楼某一散热器为例，其参数设置如图2-3所示：(2)地热模块Type77，这个模块给出了地面的垂直温度分布、年平均地面温度和地面温度的振幅以及土壤的热扩散率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Trnsys的辐射供冷系统模拟研究[J]. 付桐玮,李斌,徐鹏飞,翟晓强. 制冷学报. 2019(06)
[2]2018中国建筑能耗研究报告[J]. 建筑. 2019(02)
[3]基于室内温度的高校智慧供热节能系统[J]. 刁建新,陈泽宁. 建筑节能. 2018(09)
[4]基于TRNSYS模拟的太阳能复合式供热系统的研究[J]. 李亭,齐春玲,刘吉营,张林华. 建筑节能. 2018(05)
[5]北方供热地区清洁供暖规划技术路线与案例[J]. 覃露才,孙纪康,陈江娜. 煤气与热力. 2018(04)
[6]太阳能地源热泵联合供热水系统TRNSYS模拟与研究[J]. 李淋,徐青山,蒋菱,霍现旭,李国栋. 电网与清洁能源. 2017(09)
[7]基于TRNSYS的变频泵模块的开发及应用[J]. 杨少刚,李慧,尹久浩. 暖通空调. 2015(08)
[8]高校供热系统节能问题分析与对策研究[J]. 潘军刚,万莉,郑明明. 高校后勤研究. 2015(03)
[9]调节阀流量特性变化对调节精度的影响[J]. 卫红. 中国氯碱. 2014(07)
[10]供热系统优化配置研究——以北京建筑工程学院新校区为例[J]. 滕世兴,邵宗义. 北京建筑工程学院学报. 2010(04)
博士论文
[1]区域供冷供热管网系统优化设计研究[D]. 曾竞.湖南大学 2017
[2]城市供热可持续发展研究[D]. 赵玉甫.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]校园供热系统优化运行控制策略研究[D]. 牛凡.哈尔滨工业大学 2019
[2]分布式混水供热系统运行优化研究[D]. 鲁梦龙.哈尔滨工业大学 2019
[3]基于遗传算法的供热平衡问题研究[D]. 李佳.河北科技大学 2019
[4]基于集成学习的居民建筑能耗预测及模型优化[D]. 黄耀.华中科技大学 2019
[5]酒泉高校教学建筑节能设计策略研究[D]. 苗馨馨.兰州理工大学 2018
[6]梯度下降法在机器学习中的应用[D]. 孙娅楠.西南交通大学 2018
[7]二次管网平衡调节策略及其动态热特性研究[D]. 马婉路.河北工业大学 2017
[8]基于TRNSYS的分布式能源系统运行模拟及优化分析[D]. 邱留良.上海电力学院 2017
[9]分布式供热系统节能优化控制策略研究[D]. 薛林.兰州交通大学 2017
[10]基于机器学习的分类算法研究[D]. 裴松年.中北大学 2016
本文编号：2999829
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/2999829.html
