地源热泵空调系统节能优化控制系统设计

发布时间：2017-09-27 03:00

  本文关键词：地源热泵空调系统节能优化控制系统设计

  更多相关文章： 地源热泵空调 TRNSYS 变风量系统 预测模型 优化控制

【摘要】：凭借低廉清洁的浅层土壤地热资源,地源热泵空调系统以其较低的电耗优势得到迅速的发展。尽管如此,大部分地源热泵空调系统运行期间仍然存在较大的节能空间。本文研究的目的是实现地源热泵空调系统的优化控制,在保证室内人员舒适度的前提下进一步降低能源消耗,以提高能源利用率。本文依据某实际办公建筑及其空调系统建立了基于TRNSYS的地源热泵空调仿真系统。该仿真系统由办公建筑的能耗模型以及热泵机组、循环水泵、换热盘管、送回风机和变风量末端的输入输出模型组成。仿真系统中送风机、回风机还有变风量末端的工作状态由PID控制器决定。通过分析仿真系统的运行数据、结合热泵机组的能耗机理模型以及空调控制系统的可测与可控参数,确定热泵空调仿真系统能耗预测模型和各温区温度预测模型的输入输出参数,其中输入参数由系统的可控和可测参数组成。通过采集地源热泵空调仿真系统工作于不同设定参数下的运行数据,利用多层感知神经网络建立了热泵空调仿真系统的能耗预测模型和各温区温度预测模型。基于所建立的预测模型,确定了以温区温度控制误差和系统总能耗之和为最终优化目标的优化控制模型,并利用收集到的仿真系统运行数据,借助PSO寻优算法进行了优化控制模型的求解验证。通过MATLAB和TRNSYS的联合仿真,实现了对地源热泵空调仿真系统的在线智能优化控制。相比定流量定静压下控制的运行结果,在相同温度控制效果下,空调电能的消耗可以节约近11.12%。为了实现某办公建筑空调系统的节能优化控制,结合该建筑现有空调控制系统的现状,设计了可以实现上述预测模型和优化控制模型的地源热泵空调节能优化控制系统。
【关键词】：地源热泵空调 TRNSYS 变风量系统 预测模型 优化控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 符号和缩略词说明13-17
• 第1章 绪论17-27
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 研究现状18-24
• 1.2.1 地源热泵空调系统的发展18-19
• 1.2.2 暖通空调系统模型构建现状19-21
• 1.2.3 暖通空调系统控制方法发展21-24
• 1.3 进一步研究的问题24-25
• 1.4 本文的主要工作25-27
• 第2章 基于TRNSYS的地源热泵空调仿真系统27-57
• 2.1 多区域建筑模型的搭建27-32
• 2.1.1 天气参数模型27
• 2.1.2 Type56介绍27-28
• 2.1.3 实例办公建筑的模型建立28-32
• 2.2 空调系统组件输入输出模型32-48
• 2.2.1 热泵机组模型32-34
• 2.2.2 循环水泵模型34-35
• 2.2.3 风机模型35-41
• 2.2.4 加热盘管模型41-43
• 2.2.5 变风量末端模型43-48
• 2.3 地源热泵空调仿真系统建立与验证48-56
• 2.3.1 实例空调系统介绍48-50
• 2.3.2 空调水系统部分50-51
• 2.3.3 空调风系统部分51-52
• 2.3.4 定流量定静压控制下仿真系统的验证52-56
• 2.4 本章小结56-57
• 第3章 地源热泵空调仿真系统优化控制57-79
• 3.1 仿真系统的温度与能耗预测模型57-68
• 3.1.1 多层感知器概述57-58
• 3.1.2 预测模型定义58-60
• 3.1.3 训练数据获取60-65
• 3.1.4 预测模型训练65-66
• 3.1.5 预测模型准确性验证66-68
• 3.2 基于预测模型的优化控制模型68-69
• 3.2.1 约束条件68
• 3.2.2 优化目标68-69
• 3.2.3 优化控制模型69
• 3.3 PSO算法求解优化控制模型69-72
• 3.3.1 PSO算法描述70
• 3.3.2 PSO算法应用70-71
• 3.3.3 优化控制模型的求解71-72
• 3.4 优化控制下的地源热泵空调仿真系统运行72-77
• 3.4.1 地源热泵空调优化控制仿真系统72-73
• 3.4.2 优化控制结果分析73-77
• 3.5 本章小结77-79
• 第4章 地源热泵空调控制系统设计79-101
• 4.1 实例办公建筑现有空调控制系统79-86
• 4.1.1 DLCS 3000E分散式控制系统79-82
• 4.1.2 菲利克斯控制系统82-84
• 4.1.3 优化控制系统的结构84-86
• 4.2 数据采集与控制单元86-90
• 4.2.1 单元资源介绍86-87
• 4.2.2 通讯协议开发87-90
• 4.3 地源热泵空调节能优化控制软件设计90-98
• 4.3.1 用户界面设计90-91
• 4.3.2 测点数据通讯配置91-92
• 4.3.3 优化控制模型实现92-95
• 4.3.4 软件功能验证95-98
• 4.4 本章小结98-101
• 第5章 总结与展望101-103
• 5.1 工作总结101-102
• 5.2 研究展望102-103
• 参考文献103-107
• 致谢107-109
• 攻读硕士期间参与的项目109-110
• 学位论文评阅及答辩情况表110

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈振新,柴洪云;全集成化心电信号仿真系统的研制(摘要)[J];生物医学工程学杂志;1991年03期

2 谢耀明;220KV、110KV变电培训仿真系统[J];江西电力职工大学学报;2000年03期

3 陈毓麟,盛莉;射频目标仿真系统在测控雷达试验鉴定中的应用[J];现代雷达;2001年02期

4 田旭;建筑工程施工中的智能──仿真系统[J];建筑;2001年01期

5 刘舒燕;用相似理论讨论仿真系统可信度的一点思考[J];湖北工学院学报;2002年02期

6 刘鸿军,李莹;国产600MW火电机组全仿真系统[J];黑龙江电力;2002年04期

7 杨飞,梁柱,朱国俊,毛科;四川水电仿真系统研制[J];四川电力技术;2002年05期

8 张冰,杨明,李伯虎;复杂仿真系统测试评估集成技术研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;2002年03期

9 贾碧,施金良,何兰,王大威;模拟高炉值班室操作仿真系统[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年11期

10 张志勇,卢焕章,郭天天,肖山竹;实时数字场景仿真系统研究与实现[J];国防科技大学学报;2005年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 钱雪军;郎诚廉;;机车多媒体教学仿真系统的研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年

2 徐享忠;王精业;马亚龙;;略论仿真科学与技术学科的仿真系统理论[A];第十届中国科协年会论文集（一）[C];2008年

3 李新洪;曾国强;王兆魁;;分布式卫星编队仿真系统[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年

4 郭莲英;黄希发;;体育活动仿真系统及涉及技术浅议[A];2006年全国体育仪器器材与体育系统仿真学术报告会论文集[C];2006年

5 李军;黄绍君;龚光红;;战术仿真系统中数据交互的实时性研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年

6 刘静怡;刘力天;;试验通信频谱管理仿真系统研究[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年

7 张建东;陈红林;吴勇;高晓光;朱建民;宋巍;;航空电子综合化仿真系统的设计与实现[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

8 王知磊;夏永明;;船舶电站多种发电方式联合运行仿真系统中的数据库交互[A];2003年全国系统仿真学术年会论文集[C];2003年

9 王珊珊;蔡振江;任雪梅;张娟;陈杰;;温室栽培环境仿真系统的设计与实现[A];第二十二届中国控制会议论文集（下）[C];2003年

10 刘玉芝;邸建红;;铁路微机联锁仿真系统的设计与实现[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 胡晓峰;便携式移动仿真系统问世[N];中国船舶报;2008年

2 通讯员 海晓涛　记者 张逸飞;高铁牵引变仿真系统研发成功[N];国家电网报;2011年

3 本报记者 柴葳;仿真系统为奥运交通上“保险”[N];中国教育报;2008年

4 记者 蓝旺;国际先进交直流仿真系统落户南方电网[N];中国电力报;2004年

5 郭红军邋杨树壁;某型无人机仿真系统研发成功[N];解放军报;2007年

6 张曦　郭江涛 付烨;新疆公司投运750千伏变电站仿真系统[N];国家电网报;2011年

7 本报记者 张妍;天津 城市内涝仿真系统再增创新点[N];中国气象报;2012年

8 特约记者 孙兆光;管道仿真系统得到全面推广[N];石油管道报;2007年

9 舒海鹏;技改创新系上“安全带”[N];中国石化报;2000年

10 记者 郭洪敏;500千伏集控站仿真系统通过验收[N];国家电网报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵坤;风电建设项目风险元传递与决策模型及其仿真系统研究[D];华北电力大学(北京);2016年

2 张忠;仿真系统可信度评估方法研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

3 李彬轩;柴油机电控单元硬件在环仿真系统的设计及其相关研究[D];浙江大学;2001年

4 孙勇成;M&S的相关VV&A技术研究[D];南京理工大学;2005年

5 石峰;基于扩展事件图的复杂仿真系统因果追溯分析方法[D];国防科学技术大学;2006年

6 介飞;复杂仿真系统中的行为建模方法研究[D];北京理工大学;2014年

7 王勇;复杂仿真系统概念模型建立与评估方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 曹星平;HLA仿真系统的校核、验证与确认研究[D];国防科学技术大学;2004年

9 龚建兴;基于BOM的可扩展仿真系统框架研究[D];国防科学技术大学;2007年

10 杨妹;面向高层辅助决策支持的军事分析仿真系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高宝东;带钢轧制过程网络仿真系统的设计与研究[D];昆明理工大学;2015年

2 杨林;地铁列车运行仿真系统三维建模的研究与实现[D];西南交通大学;2015年

3 黄慧;基于IT++的LTE物理层上行链路仿真系统的设计与实现[D];西南交通大学;2015年

4 孙雪;海防雷达仿真系统的设计与实现[D];大连海事大学;2016年

5 周瑞园;基于交通特性的土石坝工程的土石方调配优化[D];浙江大学;2016年

6 王世超;基于HTML5的水利枢纽仿真系统的研究与实现[D];河北工程大学;2016年

7 张宁;基于DMD的大动态范围中波红外仿真系统研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2016年

8 付璐;复合阵列射频仿真系统的近场效应修正[D];华东师范大学;2016年

9 蒋捷;现代有轨电车车载系统的仿真研究[D];西南交通大学;2016年

10 廖新涛;基于快速原型的无人机仿真技术研究[D];南京航空航天大学;2015年

，

本文编号：927221