并联式太阳能热泵热水机组智能控制系统研究

发布时间：2020-07-02 04:13

【摘要】： 随着太阳能热利用和热泵技术的快速发展,太阳能热泵供热水技术逐步成为目前能源界研究开发的热点,并联式太阳能热泵热水机组(简称PSAHP)因其节能、环保、运行可靠等特点,广泛应用于各类大中型热水工程。由于太阳能热泵在我国尚属于推广使用初期,其控制采用的是简单的逻辑控制,如何采用先进的控制技术以保证太阳能热泵系统最大限度的节能和稳定供热是其急需解决的一个关键问题。本文对PSAHP智能控制系统进行了深入研究,在综合分析PSAHP能源利用率影响因素的基础上,提出了基于BP神经网络理论的PSAHP智能控制策略,针对以上研究内容,开展了如下的具体工作: 理论分析了影响PSAHP能源利用率的因素,提出了一种全新的以提高PSAHP能源利用率为目的的运行控制策略。实验测试了太阳辐射量与蓄热水箱水温升的关系,确定了开启热泵机组的太阳辐射量临界值;通过实验,研究了环境温度与热泵机组能耗、运行时间及能源利用率之间的关系,热泵机组能耗与运行时间随着环境温度的升高而降低,而能源利用率随着环境温度的升高而增大,实验结果和理论分析能够较好吻合。在此基础上,建立了基于BP神经网络的PSAHP能源利用率预测模型,能根据当天的太阳辐射、环境温度、初始水温等参数的变化预测热泵机组的运行时间及能源利用率,针对热泵机组除霜等不确定因素的影响,采用模糊系统对预测结果进行修正。运用MATLAB软件,对预测模型进行了仿真模拟,整体预测结果良好。结合PSAHP运行特点,在原有的控制器基础上,设计了PSAHP智能控制系统软件部分。运用VB6.0语言编制了上位机控制软件,实现BP神经网络算法、模糊修正、上位机与西门子S7-200 PLC之间的数据通讯及数据存储等功能。采用模块化设计思想,运用STEP-7编程软件编制了PLC运行程序。测试结果表明:智能控制系统预测效果良好,与原有的控制系统相比,热水能源利用率提高了约20%,实现了真正意义上的节能。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK513
【图文】：

消耗标准,供热设备,电热水器

有助于我国十一五节能减排目标顺利完成。我国现有传统的热水供应设备主要有家用燃气热水器、电热水器、太阳能热水器，工业用各种锅炉，如燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等。图1一2为不同类型的热水供应设备加热1吨水消耗的标准煤的情况，表1一1列出了不同供热设备的运行经济性能对比。可以看出，太阳能热泵热水机组不仅能耗最少，也是最经济的一种供热设备。从科学利用热能的角度来说，使用电力、燃气、燃油、燃煤等高品位的能源，来加热40℃的淋浴用热水是极不合算的，这样的加热过程即使达到100%的热效率，表面看是没有热能的损失，但实际上已经伴随着巨大的嫡增损失[l’]，是一种极大的能源浪费。太阳能的利用大大节省了高品味能源的消耗，热泵代替电热水器

测试室,测试控制,平台,热水机组

士学位论文第三章PSAHP能源利用率影响因素的实验研究最终加热温度为50℃。图3一6人工模拟环境测试室图3一7测试控制平台3.3.1实验数据采集本数据采集系统硬件部分主要由空气源热泵热水机组、西门子PLC、触摸屏、LYSO3智能数据交换器、RS232到RS485数据转换器组成，采集系统简图如图3一8。机组在运行过程中主要的采集数据有:环境温度、初始水温、水箱温度、环境相对湿度、耗电量等。温度传感器的型号为 PT100，分别分布在蒸发器进口、冷凝器进口及水箱中部，耗电量采用武汉阿迪克公司生产的带远程通讯功能的数字式三项功能电表读取。用VB6.0语言编制了相应的数据采集软件，采集画面如图3一9、3一10所示，可以自行设定数据采集周期，数据存储间隔等。同时，运用 SQLServer2000数据库存储采集的历史数据，数据库画面如图3一n所示。图3一8空气源热泵热水机组数

【相似文献】