变风量空调冷冻水最小阻力控制与节能效果研究

【摘要】：随着建筑行业的蓬勃发展,中央空调作为智能建筑中的一部分,其能耗问题也早已引起人们的关注。石油危机之后,国内外专业人士不断寻找中央空调节能的各种有效措施。随着变频技术的发展,越来越多的空调水系统开始使用变流量技术。理论与实践都证实了变流量技术工程应用的节能优点。但变流量技术的复杂性又使得空调水系统变流量调节方式成为暖通控制研究的重点。 变流量技术的调节方式可以分为阀门调节和水泵调节两种。本课题通过由各类传感器、变送器、执行器和智能控制器组建的中央空调系统平台重点研究阀门与水泵联动的变流量调节。首先研究空调系统运行性能以及各个设备控制特性,对空调冷冻水系统来说,用户末端空气处理机组对应的冷冻水阀被用来调节送风温度。各用户末端的系统负荷及流量需求各不相同,各冷冻水阀的调节彼此相互独立,用户末端负荷的变化对水系统管路特性曲线产生重要影响,进而对系统水泵的扬程需求也各不相同,最终对水泵变流量的控制产生重大影响。此时,如果选用压差控制调节水泵转速变化,首先压差设定值不易确定;其次,压差控制只是使压差回到设定值,并不能反映系统负荷变化情况。笔者将最小阻力控制运行于冷冻水变流量控制中。最小阻力控制是在压差控制的基础上,根据负荷变化情况重新设定压差设定值。通过理论与实际相结合的方法对送风温度和最小阻力控制施行联合调节,并从控制的结果上与压差控制的能耗进行比较,说明最小阻力控制比压差控制有更好的节能效果。 【关键词】：冷冻水系统 变流量 最小阻力控制 压差控制
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1. 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.1.1 课题研究背景9
• 1.1.2 课题研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本课题研究内容和主要解决的问题11-12
• 1.4 论文结构12-13
• 1.5 小结13-15
• 2. 变风量（VAV）中央空调水系统15-39
• 2.1 VAV 中央空调系统概述15-17
• 2.2 VAV 中央空调水系统概述17-23
• 2.2.1 定流量系统与变流量系统的比较18-19
• 2.2.2 一次泵变流量系统与二次泵变流量系统的比较19-20
• 2.2.3 实现变流量的关键技术——变频技术20-23
• 2.3 中央空调系统冷源概述23-26
• 2.3.1 评价冷水机组性能的指标23-24
• 2.3.2 冷水机组的运行分析24-25
• 2.3.3 冷水机组的控制25-26
• 2.4 冷冻水系统控制26-33
• 2.4.1 送风温度控制26
• 2.4.2 变流量控制26-29
• 2.4.3 变流量最小阻力控制29-30
• 2.4.4 加热器出水温度控制30-33
• 2.5 实验平台的介绍33-38
• 2.5.1 贝莱特GSHP 系列小型地源热泵机组介绍34-36
• 2.5.2 东方电器DFS 型水机组电辅助加热器介绍36-38
• 2.6 小结38-39
• 3. 冷冻水系统控制对象的建模与辨识39-49
• 3.1 建模及辨识39-40
• 3.2 最小二乘辨识原理40-41
• 3.3 冷冻水系统辨识实验设计41-48
• 3.3.1 水阀送风温度控制对象建模与辨别42-46
• 3.3.2 水泵变流量控制对象建模与辨识46-48
• 3.4 小结48-49
• 4. 中央空调冷冻水系统变流量控制仿真49-61
• 4.1 水阀送风温度控制器设计与仿真49-55
• 4.1.1 PID 控制器的设计原理49-50
• 4.1.2 单神经元PID 控制器设计原理50-53
• 4.1.3 送风温度控制MATLAB 仿真与分析53-55
• 4.2 水泵变流量控制器设计与仿真55-59
• 4.2.1 BP 网络自整定PID 控制器设计原理55-57
• 4.2.2 水泵变流量控制MATLAB 仿真与分析57-59
• 4.3 小结59-61
• 5. 中央空调水系统控制策略的实验与分析61-73
• 5.1 基于LABVIEW 的冬季工况出水温度控制设计61-62
• 5.2 基于LABVIEW 的送风温度控制设计62-63
• 5.3 基于LABVIEW 的最小阻力控制设计63-64
• 5.4 实验结果的动静态性能比较与能耗分析64-71
• 5.4.1 冬季工况出水温度控制分析64-65
• 5.4.2 送风温度与最小阻力控制分析65-69
• 5.4.3 水泵压差控制分析69-70
• 5.4.4 能耗分析70-71
• 5.5 小结71-73
• 6. 总结73-75
• 6.1 本文结论73
• 6.2 今后展望73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-81
• 附录81-83
• 1 图表索引81-83
• 2 电子文档（另册装订）83
• 3 硕士研究生期间发表论文83

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