中央空调系统优化及水系统节能研究

【摘要】：目前世界建筑能耗问题越来越严重，而中央空调系统的能耗在建筑能耗中占重要的比重。针对目前这一现状，本文对中央空调系统的节能方面做了相应的研究。 本文对中央空调系统中的冷水机组、水泵等设备的能耗进行数学建模，根据其能耗分析提出了冷水机组、水泵的节能措施，在此基础上提出了采用级差控制法的节能策略。 本文提出的控制策略主要思想是机组出口温度的高低与变化规律是判断机组台数加减的依据，机组供、回水温差的大小与变化规律是判断水泵台数加减的依据。机组台数加减与水泵台数加减的控制算法是技术关键，实际运行中采用模糊控制算法。通过对中央空调系统中冷水系统的设定温度和冷水的温差及温差变化率来控制压缩机运行台数，以此来满足用户对冷负荷的需求。 根据级差控制法的节能控制策略对中央空调控制系统进行了设计，根据系统流程图，利用PLC的编程软件进行编程，以达到节能控制的目的。并利用MCGS组态王，设计了制冷系统监控界面、数据显示界面和报警界面等，进而实现智能化控制。对中央空调级差控制系统中的各项控制指标、空调机房的设备配置和控制系统的系统硬件组成进行了详细的介绍，并对设备进行初步的调试，得到初步的运行结果。 该系统适合应用于大中型商业建筑，并且已经在某商业大厦中运行了一段时间，结果表明，在中央空调系统中采用级差控制法节能是可行的。 【关键词】：中央空调系统 节能 级差控制法 PLC
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 建筑节能研究现状9-10
• 1.2.2 冷水机组节能研究现状10-12
• 1.2.3 大温差节能研究现状12-13
• 1.2.4 水泵节能研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 1.4 论文的结构15-16
• 第2章 中央空调系统数学模型及节能措施16-25
• 2.1 中央空调系统概述16-17
• 2.1.1 中央空调系统的组成16-17
• 2.1.2 中央空调系统能耗来源17
• 2.2 中央空调系统能耗数学模型17-20
• 2.2.1 冷水机组能耗数学模型17-18
• 2.2.2 水泵能耗数学模型18-20
• 2.3 中央空调系统节能措施20-24
• 2.3.1 冷水机组节能措施20-21
• 2.3.2 水泵节能措施21-24
• 2.4 级差控制法的提出24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 中央空调系统节能控制策略25-43
• 3.1 工程概况25
• 3.2 中央空调系统特点25-26
• 3.3 主程序设计26-28
• 3.3.1 不同工况设计26
• 3.3.2 控制系统设计26-28
• 3.4 级差控制法设计28-35
• 3.4.1 冷负荷估算28-30
• 3.4.2 运行模式选择30-31
• 3.4.3 具体运行模式31-35
• 3.5 级差控制法中的 PID 算法35-38
• 3.5.1 PID 简介36-37
• 3.5.2 PID 控制算法的分类37
• 3.5.3 PID 算法的实现37-38
• 3.6 级差控制法中的模糊控制38-42
• 3.6.1 模糊控制的概念38
• 3.6.2 模糊控制系统38-39
• 3.6.3 中央空调中的模糊控制系统39
• 3.6.4 中央空调中的被控对象和控制任务39-42
• 3.7 本章小结42-43
• 第4章 基于 PLC的中央空调控制系统开发43-61
• 4.1 可编程序控制器 PLC 简介43
• 4.2 西门子 S7-200 PLC 系列可编程控制器的特点43-44
• 4.3 中央空调系统上 PLC 的功能44
• 4.4 PLC 控制部分的开发44-47
• 4.4.1 PLC 中 S7-200 编程软件介绍44
• 4.4.2 PLC 控制系统的整体结构44-45
• 4.4.3 中央空调系统中 PLC 的控制对象45
• 4.4.4 中央空调系统上 PLC 的 I/O 点地址45-47
• 4.5 PLC 控制系统工作流程图47
• 4.6 PLC 控制系统梯形图47-54
• 4.7 PLC 的通讯网络54-55
• 4.7.1 S7-200 系列 PLC 与计算机之间的通信54-55
• 4.7.2 S7-200 系列 PLC 的通信协议选择55
• 4.8 控制系统人机界面55-60
• 4.8.1 组态软件简介55-56
• 4.8.2 控制系统主界面56-57
• 4.8.3 制冷系统监控界面57-59
• 4.8.4 报警界面59-60
• 4.9 本章小结60-61
• 第5章 中央空调级差控制系统的实现61-66
• 5.1 工程简介61
• 5.2 各项控制指标61-62
• 5.3 空调机房设备配备62
• 5.4 控制系统硬件结构组成62-63
• 5.5 设备调试步骤63-64
• 5.5.1 安装柜调试63-64
• 5.5.2 PLC 手动运行调试64
• 5.5.3 PLC 自动运行调试64
• 5.5.4 传感器调试64
• 5.5.5 PID 控制调试64
• 5.5.6 系统手动运行调试64
• 5.6 运行情况64-65
• 5.7 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间所发表的论文70-71
• 致谢71

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