中型办公楼空调系统水力运行控制与节能研究

【摘要】： 近20年来,在国民经济持续发展,人民生活条件逐步改善下,人们对居住环境和办公环境的舒适度要求越来越高,而空调建筑能够通过建筑物围护结构良好的热工性能和辅助的人工冷热源,调节室内环境的微小气候,建立一种舒适的的室内热环境,因而成为建筑的主流。 空调装置中,有一个庞大的水系统,主要是指冷冻水系统和冷却水系统,空调系统各部分都离不开水管路系统,而这些系统需要消耗水泵较大的输送能量。实际工程设计中,由于空调冷负荷数值偏大,造成管道输送系统加大,水泵功率容量加大,水系统将处于大流量小温差的状态下运行,形成很大的水系统节能空间。因此,降低空调水系统的输送能耗,可以在一定程度上提高我国能源利用效率,缓解能源供需矛盾问题。 本文首先从理论上分析了一次变流量空调水系统的组成、工作原理、节能机理,研究和比较了变流量系统的不同控制方法,详细阐述了压差控制法和温差控制法对于空调系统的能耗影响,尤其是对水泵和冷水机组的起停及耗能的影响。然后利用MATLAB建立了关于变流量空调系统冷负荷的计算模型、面向建筑物冷量需求并保持建筑物内部温度稳定的节能数学模型,并由此得到了比传统方法更为节能的控制策略。将这些控制策略储存在数据库中,设定了每个温度区间内的水泵运行频率,根据冷负荷的变化而采用相应的控制参数。 通过工程实例,先采集被控中央空调冷冻水系统、冷却水系统进出水温度等众多参数,然后利用MTALAB编程计算冷负荷,并与经验数据进行对比分析,生成冷冻水泵、冷却水泵运行功率的合理状态,然后把通过这些数据对冷冻水泵、冷却水泵作出变频处理,形成一个闭合环路,各泵组随冷负荷变化而变化,从而降低其功率,以达到节省电能的目的。对运行结果进行分析得出对于某些办公类建筑,冷冻水系统采用干管定温差控制方式,再结合冷水机组加减机控制,可以节能30%,这在空调能耗中也是相当可观的。 【关键词】：中型办公楼 一次变流量水系统 温差控制 MATLAB软件 模型建立
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU831.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致谢8-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 课题提出的背景和意义13-14
• 1.2 国内外对空调水系统研究的发展过程14-15
• 1.3 本文的主要研究内容和方法15-17
• 第二章 变流量水系统主要内容17-26
• 2.1 变流量概念的提出及变流量水系统的分类17-19
• 2.1.1 变流量与定流量概念的区别17-18
• 2.1.2 变流量水系统的组成及分类18-19
• 2.2 一次泵变流量水系统的工作原理19
• 2.3 一次泵变流量水系统设备的选用19-21
• 2.3.1 冷水机组的选用19-20
• 2.3.2 旁通管的选用20
• 2.3.3 流量传感器的选用20-21
• 2.4 一次泵变流量水系统的自动控制21-22
• 2.4.1 水泵变频控制21
• 2.4.2 水泵加减机控制21-22
• 2.4.3 冷水机组的加减机控制22
• 2.4.4 冷水机组旁通控制22
• 2.5 一次泵变流量水系统的优点和缺点22-24
• 2.5.1 一次泵变流量水系统的优点22-23
• 2.5.2 一次泵变流量水系统的缺点23-24
• 2.5.3 一次泵变流量系统的适用范围24
• 2.6 一次泵变流量水系统存在的问题24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 第三章 一次泵变流量水系统的管网分析26-37
• 3.1 管网运行基本知识26-29
• 3.1.1 水泵的基本特性26-28
• 3.1.2 管网系统的水力特征28
• 3.1.3 水泵与管网系统匹配的工作状态点28-29
• 3.2 管网水力工况分析29-30
• 3.2.1 管网系统水力工况的特性指标29
• 3.2.2 管网水力工况的分析方法29-30
• 3.3 水力管网压差控制能耗分析30-35
• 3.3.1 压差控制法原理30-31
• 3.3.2 压差控制管网特性分析31
• 3.3.3 管网特性曲线改变对水泵节能效果的影响31-35
• 3.4 水泵变频技术的应用及联合运行的优缺点35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 温差控制的节能分析37-52
• 4.1 空调系统变流量的节能原理37
• 4.1.1 冷冻水系统变流量节能原理37
• 4.1.2 冷却水系统变流量节能原理37
• 4.2 设备运行台数的控制37-39
• 4.2.1 回水温度控制37
• 4.2.2 冷量控制37-39
• 4.3 温差控制下管网的能耗分析39-40
• 4.4 变流量空调系统负荷计算及控制40-44
• 4.4.1 空调系统的负荷计算40-42
• 4.4.2 节能计算控制模型建立42-44
• 4.5 实例分析44-51
• 4.5.1 MATLAB 编程实现过程44
• 4.5.2 利用温差数据计算夏季冷负荷值44-47
• 4.5.3 控制策略设计47
• 4.5.4 几种情况分析47-51
• 4.5.5 冷却水流量控制51
• 4.5.6 所产生的节能效果分析51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 结论与展望52-54
• 5.1 结论52-53
• 5.2 论文的不足和展望53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士期间发表的学术论文58
• 工程实践58-59
• 附录 MATLAB 程序59-67

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