建筑室内舒适与节能优化控制研究
发布时间：2021-09-11 20:54
随着人们在室内度过的时间日益增多,对室内舒适性和空气质量的要求也在不断提高。办公建筑中的中央空调系统是实现上述要求的重要手段,但由于其设备群体庞大、系统运行复杂,在营造舒适与健康环境的同时,消耗了大量的能源,其能耗在建筑能耗中占比达50%以上。因此,在兼顾室内环境舒适性与空气质量的同时,降低室内环境控制系统能源消耗的研究具有重要意义。传统的同时满足建筑室内舒适与节能目标的研究中大多以单一变量或单个设备的能量平衡来建立模型,缺乏准确数学模型来作为优化基础;节能优化方法单一,效果不理想;舒适性-能耗目标研究多采用帕累托方法,具有一定局限性;因此,论文针对目前建筑室内舒适与节能环境中存在的问题,建立了数学模型,针对节能优化方法、舒适性-能耗目标优化策略以及室内舒适与节能环境控制方法三个问题进行了研究。首先,建立了由空气处理单元调节的建筑室内空间动态模型,该模型分析了室内空间以及空气处理单元的质量、能量平衡关系,采用实例对其有效性和可行性进行验证。在该模型的基础上,以关键自由度取值范围和空气处理单元正常运行条件为约束,以最小能耗为目标,提出了基于舒适区的节能优化方法。为证明所提优化方法的普遍性...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文结构框图
西安建筑科技大学硕士学位论文92建筑室内环境模型由于室外条件复杂且在不断的变化，因此建筑室内环境的优化控制问题具有变量多、非线性的特征，而实现室内环境的舒适性、能耗最小化等目标的基础是对室内环境的准确建模。目前，对于室内环境的数学模型已经有许多学者进行了探索。然而，大多数研究都集中在个别设备和变量上，如空气处理装置、冷水机组、湿度和空气质量，缺乏综合的角度，且模型不够全面，大多以能量守恒为主，未考虑到质量守恒。2.1中央空调系统原理2.1.1中央空调系统构成一般来说，中央空调系统由主机(冷源或热源)、风系统、水系统、空气处理设备和控制系统组成[44]。整个系统的运行示意图如图2.1所示。图2.1中央空调系统运行示意图（1）中央空调主机中央空调主机通常为冷源设备和热源设备，其中，常用冷源设备为冷水机组，常用的热源设备有热泵和锅炉等，是实现环境调节的关键设备。虽然中央空调系统设备众多，各设备之间的匹配和工况复杂，但是总的可以分为夏季和冬季两个工况即需要供冷或供暖的情况。由于夏季空气燥热，因此空调主机在夏季工况时，需要为空调系统提供冷量，降低送入房间内风的温度。由于制冷是中央空调的至关重要的功能，因此制冷系统的性能直接影响整个中央空调系统的高效、合理、
西安建筑科技大学硕士学位论文11图2.2AHU结构图空气处理设备的具体工作过程为：经过新风机组处理的室外新风与室内部分回风混合而成的混合风经过过滤段后进入风机盘管即图2.2中的表冷段和风机段，这样过滤掉了微尘和杂质后的混合风与冷冻水在风机盘管中进行热交换形成冷空气，风机将其送入均流段，消声器进行静音处理之后送入室内，满足室内设置的空气参数要求。（5）中央空调控制系统控制系统是一个完整的中央空调系统不可缺少的部分。然而室内的负荷总是在不断变化的即处于一个动态的过程，这是由于影响室内环境的因素在一直变化，比如：人员、室外环境等。因此，中央空调控制系统需要在室内负荷变化时，及时对空调房间内的温度、湿度及其他空气参数进行检测，通过改变中央空调的送风温度、送风量等系统工况参数来调节室内环境，以满足室内人员舒适要求。中央空调系统中控制调节装置众多，为了使系统能够更加安全高效的工作，除了需要精确调节与控制室内环境参数外，实时地调节与控制系统的热工参数也是非常必要的，比如：冷却水温度和流量、风系统管道的送风压力、冷冻水温度和流量等影响着系统冷却塔的散热、设备安全运行、空气调节效果等。这些众多的控制部分共同工作，对设备合理匹配，对各种参数进行调节，相互协调完成控制任务。外界环境与室内负荷需求处于不断变化的条件下，中央空调系统的这种实时调节能力使得相关参数的调节也相对及时。而为系统提供更为合理的相关参数设定值就是优化中央空调系统的目的，优化后的中央空调系统在满足控制目标的前提下，能够在高效的工作点运行，在保证安全的同时达到降低能耗、节省成本的目的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]集中空调冷却水系统变流量控制算法适用性研究[J]. 华鹏敏,赵天怡,付朋,张吉礼. 暖通空调. 2019(12)
[2]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)
[3]基于PID技术的中央空调房间温度控制策略[J]. 李佳杰,彭金昇. 计量与测试技术. 2019(05)
[4]室内环境品质模型预测控制与优化研究[J]. 赵安军,周梦,于军琪,孙光. 控制工程. 2019(03)
[5]2018中国建筑能耗研究报告[J]. 建筑. 2019(02)
[6]基于Double-DQN的中央空调系统节能优化运行[J]. 闫军威,黄琪,周璇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏. 中国石油和化工经济分析. 2018(08)
[8]基于多目标优化的非线性模型预测控制的研究（英文）[J]. 王国良,杜娟,陈宇晨,阎威武. 计算机与应用化学. 2017(04)
[9]航空遥感惯性稳定平台模糊/PID复合控制[J]. 周向阳,贾媛. 仪器仪表学报. 2016(11)
[10]PMV控制模式和热适应控制模式的试验研究[J]. 麦锦博,张明扬,张宇峰,王福林,翟永超. 暖通空调. 2016(10)
博士论文
[1]室内环境的舒适性评价与灰色理论分析研究[D]. 朱赤晖.湖南大学 2012
[2]住宅建筑保障室内(热)环境质量的低能耗策略研究[D]. 喻伟.重庆大学 2011
硕士论文
[1]空调系统温湿度控制方法研究[D]. 陆烨.苏州科技大学 2019
[2]VAV空调末端室温控制系统研究[D]. 陈亮.河北工程大学 2019
[3]基于参数集总的中央空调系统调控策略优化及节能研究[D]. 凌善旭.东南大学 2017
[4]西安某办公建筑中央空调系统负荷预测与优化控制[D]. 李忠彦.西安建筑科技大学 2017
[5]基于用户抱怨的室内环境舒适度动态控制研究[D]. 王珂.兰州理工大学 2017
[6]北方某民居风光互补供暖室内热环境模型与控制方法研究[D]. 陈一仁.西安建筑科技大学 2017
[7]基于ZigBee无线网络和LabVIEW的智能家居系统设计[D]. 辛硕.北方工业大学 2015
[8]变风量空调系统控制方法的设计与实现[D]. 姚瑶.东华大学 2014
[9]辐射与通风混合供暖系统室内传热及舒适性研究[D]. 赵丽博.中南大学 2014
[10]基于多元生理参数特征融合的人体热舒适度模型设计与实现[D]. 孙梅.安徽建筑大学 2014
本文编号：3393705
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文结构框图
西安建筑科技大学硕士学位论文92建筑室内环境模型由于室外条件复杂且在不断的变化，因此建筑室内环境的优化控制问题具有变量多、非线性的特征，而实现室内环境的舒适性、能耗最小化等目标的基础是对室内环境的准确建模。目前，对于室内环境的数学模型已经有许多学者进行了探索。然而，大多数研究都集中在个别设备和变量上，如空气处理装置、冷水机组、湿度和空气质量，缺乏综合的角度，且模型不够全面，大多以能量守恒为主，未考虑到质量守恒。2.1中央空调系统原理2.1.1中央空调系统构成一般来说，中央空调系统由主机(冷源或热源)、风系统、水系统、空气处理设备和控制系统组成[44]。整个系统的运行示意图如图2.1所示。图2.1中央空调系统运行示意图（1）中央空调主机中央空调主机通常为冷源设备和热源设备，其中，常用冷源设备为冷水机组，常用的热源设备有热泵和锅炉等，是实现环境调节的关键设备。虽然中央空调系统设备众多，各设备之间的匹配和工况复杂，但是总的可以分为夏季和冬季两个工况即需要供冷或供暖的情况。由于夏季空气燥热，因此空调主机在夏季工况时，需要为空调系统提供冷量，降低送入房间内风的温度。由于制冷是中央空调的至关重要的功能，因此制冷系统的性能直接影响整个中央空调系统的高效、合理、
西安建筑科技大学硕士学位论文11图2.2AHU结构图空气处理设备的具体工作过程为：经过新风机组处理的室外新风与室内部分回风混合而成的混合风经过过滤段后进入风机盘管即图2.2中的表冷段和风机段，这样过滤掉了微尘和杂质后的混合风与冷冻水在风机盘管中进行热交换形成冷空气，风机将其送入均流段，消声器进行静音处理之后送入室内，满足室内设置的空气参数要求。（5）中央空调控制系统控制系统是一个完整的中央空调系统不可缺少的部分。然而室内的负荷总是在不断变化的即处于一个动态的过程，这是由于影响室内环境的因素在一直变化，比如：人员、室外环境等。因此，中央空调控制系统需要在室内负荷变化时，及时对空调房间内的温度、湿度及其他空气参数进行检测，通过改变中央空调的送风温度、送风量等系统工况参数来调节室内环境，以满足室内人员舒适要求。中央空调系统中控制调节装置众多，为了使系统能够更加安全高效的工作，除了需要精确调节与控制室内环境参数外，实时地调节与控制系统的热工参数也是非常必要的，比如：冷却水温度和流量、风系统管道的送风压力、冷冻水温度和流量等影响着系统冷却塔的散热、设备安全运行、空气调节效果等。这些众多的控制部分共同工作，对设备合理匹配，对各种参数进行调节，相互协调完成控制任务。外界环境与室内负荷需求处于不断变化的条件下，中央空调系统的这种实时调节能力使得相关参数的调节也相对及时。而为系统提供更为合理的相关参数设定值就是优化中央空调系统的目的，优化后的中央空调系统在满足控制目标的前提下，能够在高效的工作点运行，在保证安全的同时达到降低能耗、节省成本的目的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]集中空调冷却水系统变流量控制算法适用性研究[J]. 华鹏敏,赵天怡,付朋,张吉礼. 暖通空调. 2019(12)
[2]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)
[3]基于PID技术的中央空调房间温度控制策略[J]. 李佳杰,彭金昇. 计量与测试技术. 2019(05)
[4]室内环境品质模型预测控制与优化研究[J]. 赵安军,周梦,于军琪,孙光. 控制工程. 2019(03)
[5]2018中国建筑能耗研究报告[J]. 建筑. 2019(02)
[6]基于Double-DQN的中央空调系统节能优化运行[J]. 闫军威,黄琪,周璇. 华南理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]能源结构随能源需求增长而持续多样化——2018年世界能源统计年鉴解读[J]. 钱伯章,李敏. 中国石油和化工经济分析. 2018(08)
[8]基于多目标优化的非线性模型预测控制的研究（英文）[J]. 王国良,杜娟,陈宇晨,阎威武. 计算机与应用化学. 2017(04)
[9]航空遥感惯性稳定平台模糊/PID复合控制[J]. 周向阳,贾媛. 仪器仪表学报. 2016(11)
[10]PMV控制模式和热适应控制模式的试验研究[J]. 麦锦博,张明扬,张宇峰,王福林,翟永超. 暖通空调. 2016(10)
博士论文
[1]室内环境的舒适性评价与灰色理论分析研究[D]. 朱赤晖.湖南大学 2012
[2]住宅建筑保障室内(热)环境质量的低能耗策略研究[D]. 喻伟.重庆大学 2011
硕士论文
[1]空调系统温湿度控制方法研究[D]. 陆烨.苏州科技大学 2019
[2]VAV空调末端室温控制系统研究[D]. 陈亮.河北工程大学 2019
[3]基于参数集总的中央空调系统调控策略优化及节能研究[D]. 凌善旭.东南大学 2017
[4]西安某办公建筑中央空调系统负荷预测与优化控制[D]. 李忠彦.西安建筑科技大学 2017
[5]基于用户抱怨的室内环境舒适度动态控制研究[D]. 王珂.兰州理工大学 2017
[6]北方某民居风光互补供暖室内热环境模型与控制方法研究[D]. 陈一仁.西安建筑科技大学 2017
[7]基于ZigBee无线网络和LabVIEW的智能家居系统设计[D]. 辛硕.北方工业大学 2015
[8]变风量空调系统控制方法的设计与实现[D]. 姚瑶.东华大学 2014
[9]辐射与通风混合供暖系统室内传热及舒适性研究[D]. 赵丽博.中南大学 2014
[10]基于多元生理参数特征融合的人体热舒适度模型设计与实现[D]. 孙梅.安徽建筑大学 2014
本文编号：3393705
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3393705.html
