基于制热量预测模型的太阳能水源热泵节能控制技术研究
发布时间：2021-11-10 16:15
：随着太阳能光热技术和热泵技术迅速发展,太阳能热泵供热水技术逐步成为了目前能源界研究开发的热点。本文研究的太阳能水源热泵系统将太阳能光热技术与热泵技术相结合,是一种机电一体化的新型节能产品。然而,由于热泵机组低温制热性能较差,且太阳能系统集热效果随着天气变化波动较大,使得这种设备在制热水运行过程中的控制方法成为系统能否高效运行的一个关键问题。本文对太阳能水源热泵系统进行深入分析,对系统制热水提出了一种全新的控制技术。本文开展的具体工作如下：对太阳能水源热泵系统的工作原理进行分析,提出系统控制策略重点在于最大化利用太阳能完成制热水任务以及提高系统综合能效比。通过对储热水箱进行质量和能量守恒分析,得到了储热水箱水温的控制方程,以此提出了基于预测各部分制热量的控制策略。建立了太阳辐射逐时预测BP神经网络模型,利用模型输出参数建立太阳能集热系统集热量预测计算模型；对水源热泵机组蒸发器进行换热分析,以此为基础建立了水源热泵机组制热量预测计算模型。建立了次日逐时太阳辐射预测BP神经网络模型,预测当天太阳辐射分布规律,并且与太阳辐射逐时预测BP神经网络的结果相比较实现太阳辐射规律的修正,搭建太阳能集...
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳能热泵热水系统年销售额曲线图
2.1太阳能水源热栗系统结构组成太阳能水源热栗系统如图2-1所示。太阳能水源热栗系统从结构上来看包括两部分：一部分是由太阳能集热器、储热水箱、循环水菜以及必要的电磁阀组成的太阳能集热系统；另外一部分是由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀、循环水粟、水源以及必要的电磁阀组成的水源热栗系统。通过PVR (三型聚丙稀）管、水粟以及电磁阀将这两部分连接在一起，同时研发一套智能控制器来实现电磁阀、水栗以及水源热栗机组的运行控制，于是形成了太阳能水源热泉热水系统。6 ? 9/?L 3 JOLiii/ 2 I 4 7 101 Q——图2-1太阳能水源热泵系统结构图1-太阳能集热器；2-太阳能循环水泵：3-储热水箱；4-热泵机组循环水录；5-冷凝器；6-压缩机；7-膨胀节流阀；8-蒸发器；9-水源；10-水源侧水录在本系统中，太阳能集热器采用的为以重力热管为核心元件的新型太阳能集热器，工作过程中太阳能吸热体通过吸热表面吸收太阳福射将其转化为热能，通过热管蒸发段吸收热能，管内工质发生相变气化，遇到压力较低的冷凝段凝结为液态，放出大量的热，通过导热流道将该部分热量转移到水循环管路，达到加热热水的目的；同时热栗机组采用的是水源热菜机组，水源来自于经过换热器适当换热后所得到的水源，水源温度变化范围适中
经过节流膨胀阀体积增大，又重新变为低温低压液体状态，等待着下一次蒸发器吸热循环。工作原理如图2-3所示。高温高压液体 [vwww^ I _ 2 I低溢低压液体3(^高温高压气体4、 Z [WVvVW~| 低压气体图2-3热泵机组单独运行工作原理图1-膨胀节流阀；2-冷凝器；3-压缩机；4-蒸发器在这种模式下，太阳能集热系统关闭，控制器不需要控制。此时，控制系统只需要判定水源热粟单独制热水模式条件满足，给热粟机组一个控制信号开启即可。由于热粟机组自身有一套完整的运行控制程序，因此不再需要过多的控制热粟机组。3)太阳能热栗联合运行模式当天气处于春秋季节，太阳福射强度一般，此时太阳能集热系统还可以吸收太阳福射产生部分热水，但是无法满足用户每天制热水需求总量，此时系统进入太阳能热粟联合运行模式。系统运行在太阳能热菜联合运行模式下，太阳能集热系统与水源热泉机组既相互独立又相互补充，根据适当的条件切换两部分的运行状态，充分利用两者的优势达到最大效果生产热水。太阳福射足够时系统充分利用太阳能制热水
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国主要城市晴天逐时太阳辐射强度与太阳能集热器最佳倾斜角度的模拟计算[J]. 卢奇,周建伟. 建筑科学. 2012(S2)
[2]神经网络模型在逐时太阳辐射预测中应用[J]. 成驰,陈正洪,张礼平. 太阳能. 2012(03)
[3]我国太阳能利用技术现状及其对策[J]. 孟浩,陈颖健. 中国科技论坛. 2009(05)
[4]太阳能热泵热水系统[J]. 王庆,王培红. 上海节能. 2008(08)
[5]VB调用Matlab的COM组件实现二者混合编程[J]. 孟力力,杨其长. 电脑开发与应用. 2008(06)
[6]西门子S7-200 PPI协议获取及其通信控件研究[J]. 许其义,武玉强,初学导. 自动化仪表. 2008(01)
[7]直膨式太阳能热泵热水器过热度PI控制的实现[J]. 李郁武,王如竹,王泰华,吴静怡,许煜雄. 工程热物理学报. 2007(S1)
[8]全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示[J]. 胡润青,李俊峰. 太阳能. 2007(02)
[9]太阳能—空气复合热源热泵热水器的性能模拟与分析[J]. 徐国英,张小松. 太阳能学报. 2006(11)
[10]PPI协议与西门子S7-200PLC的通讯[J]. 蔡锦达,倪建辉,郭锐,王挺. 工业控制计算机. 2006(04)
硕士论文
[1]太阳能热泵制热量预测模型及控制策略研究[D]. 陈庆杰.中南大学 2012
[2]太阳能空调热水一体机制热工况节能控制技术的研究[D]. 胡智勇.中南大学 2011
[3]并联式太阳能热泵热水机组智能控制系统研究[D]. 楼静.中南大学 2009
本文编号：3487550
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太阳能热泵热水系统年销售额曲线图
2.1太阳能水源热栗系统结构组成太阳能水源热栗系统如图2-1所示。太阳能水源热栗系统从结构上来看包括两部分：一部分是由太阳能集热器、储热水箱、循环水菜以及必要的电磁阀组成的太阳能集热系统；另外一部分是由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀、循环水粟、水源以及必要的电磁阀组成的水源热栗系统。通过PVR (三型聚丙稀）管、水粟以及电磁阀将这两部分连接在一起，同时研发一套智能控制器来实现电磁阀、水栗以及水源热栗机组的运行控制，于是形成了太阳能水源热泉热水系统。6 ? 9/?L 3 JOLiii/ 2 I 4 7 101 Q——图2-1太阳能水源热泵系统结构图1-太阳能集热器；2-太阳能循环水泵：3-储热水箱；4-热泵机组循环水录；5-冷凝器；6-压缩机；7-膨胀节流阀；8-蒸发器；9-水源；10-水源侧水录在本系统中，太阳能集热器采用的为以重力热管为核心元件的新型太阳能集热器，工作过程中太阳能吸热体通过吸热表面吸收太阳福射将其转化为热能，通过热管蒸发段吸收热能，管内工质发生相变气化，遇到压力较低的冷凝段凝结为液态，放出大量的热，通过导热流道将该部分热量转移到水循环管路，达到加热热水的目的；同时热栗机组采用的是水源热菜机组，水源来自于经过换热器适当换热后所得到的水源，水源温度变化范围适中
经过节流膨胀阀体积增大，又重新变为低温低压液体状态，等待着下一次蒸发器吸热循环。工作原理如图2-3所示。高温高压液体 [vwww^ I _ 2 I低溢低压液体3(^高温高压气体4、 Z [WVvVW~| 低压气体图2-3热泵机组单独运行工作原理图1-膨胀节流阀；2-冷凝器；3-压缩机；4-蒸发器在这种模式下，太阳能集热系统关闭，控制器不需要控制。此时，控制系统只需要判定水源热粟单独制热水模式条件满足，给热粟机组一个控制信号开启即可。由于热粟机组自身有一套完整的运行控制程序，因此不再需要过多的控制热粟机组。3)太阳能热栗联合运行模式当天气处于春秋季节，太阳福射强度一般，此时太阳能集热系统还可以吸收太阳福射产生部分热水，但是无法满足用户每天制热水需求总量，此时系统进入太阳能热粟联合运行模式。系统运行在太阳能热菜联合运行模式下，太阳能集热系统与水源热泉机组既相互独立又相互补充，根据适当的条件切换两部分的运行状态，充分利用两者的优势达到最大效果生产热水。太阳福射足够时系统充分利用太阳能制热水
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国主要城市晴天逐时太阳辐射强度与太阳能集热器最佳倾斜角度的模拟计算[J]. 卢奇,周建伟. 建筑科学. 2012(S2)
[2]神经网络模型在逐时太阳辐射预测中应用[J]. 成驰,陈正洪,张礼平. 太阳能. 2012(03)
[3]我国太阳能利用技术现状及其对策[J]. 孟浩,陈颖健. 中国科技论坛. 2009(05)
[4]太阳能热泵热水系统[J]. 王庆,王培红. 上海节能. 2008(08)
[5]VB调用Matlab的COM组件实现二者混合编程[J]. 孟力力,杨其长. 电脑开发与应用. 2008(06)
[6]西门子S7-200 PPI协议获取及其通信控件研究[J]. 许其义,武玉强,初学导. 自动化仪表. 2008(01)
[7]直膨式太阳能热泵热水器过热度PI控制的实现[J]. 李郁武,王如竹,王泰华,吴静怡,许煜雄. 工程热物理学报. 2007(S1)
[8]全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示[J]. 胡润青,李俊峰. 太阳能. 2007(02)
[9]太阳能—空气复合热源热泵热水器的性能模拟与分析[J]. 徐国英,张小松. 太阳能学报. 2006(11)
[10]PPI协议与西门子S7-200PLC的通讯[J]. 蔡锦达,倪建辉,郭锐,王挺. 工业控制计算机. 2006(04)
硕士论文
[1]太阳能热泵制热量预测模型及控制策略研究[D]. 陈庆杰.中南大学 2012
[2]太阳能空调热水一体机制热工况节能控制技术的研究[D]. 胡智勇.中南大学 2011
[3]并联式太阳能热泵热水机组智能控制系统研究[D]. 楼静.中南大学 2009
本文编号：3487550
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