空调水系统的模拟和节能调节研究

【摘要】：建筑节能是世界普遍关注的问题,也是我国“十五”期间的重大政策;空调能耗是建筑能耗的重要组成部分,因此,空调节能也是重要的研究课题。空调系统包括风系统和水系统,空调水系统能耗在整个空调系统中占有很大的比例,所以,对空调水系统进行节能研究具有重要意义。 采用计算机模拟和仿真方法对空调水系统各部件进行性能模拟以及对整个空调水系统进行节能分析,具有节省实验费用、缩短产品开发周期、降低成本、节省材料等优点,通过计算机模拟空调水系统的工作过程,模拟系统各部分参数的耦合、系统各部件的匹配,已成为研究系统工作特性,评价各部件的性能,改进系统部件或设备性能及系统整体优化的重要手段。 空调系统的模拟方法分为两大类:集中参数方法和分布参数方法。前者不考虑系统中参数的时变性、系统非稳态效应及参数分布特点,适用于空调系统的整体模拟,可为整体系统的控制和调节提供有效指导。后者能更好地研究基本内部过程、部件的内部质量流动和传热机理,适用于对系统部件的实际工作过程、动态特性的仿真和部件的性能优化分析。 本文回顾了国内外空调系统模拟和仿真研究的发展情况,采用稳态集中参数方法,在前人研究的基础上,进一步完善了空调水系统各主要部件的稳态模型,编写了相应的模拟程序。模拟结果和产品多次实验平均结果比较表明,本文建立的模型是正确的,编写的程序合理。并就整个空调水系统的调节对各主要部件的影响和节能进行了分析,以期为空调水系统的控制和节能服务。 文章的第2章基于制冷机组的压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀模型,模拟了单级离心式制冷机组满负荷状态的运行情况,用产品多次实验平均结果来验证其正确性;编写了双级离心式制冷机组的模拟程序,并将其性能与单级进行了比较;对制冷机组在部分负荷状态的给定卸载状态以及控制蒸发器出水温度的运行情况进行了模拟。第3章 建立了风机盘管的稳态模型,通过产品的多次实验平均结果验证了模型的正确性;并对风机盘管的调节和节能进行了模拟和分析。第4章 建立了冷却塔的稳态模型,通过产品的多次实验平均结果来验证模型的正确性;并对冷却塔的两种控制模式进行了模拟和节能分析。第5章讲述了采用结合温差和压差控制的水泵变频控制方法,对水泵在部分负荷下运行时进行节能控制分析,并通过某一具体工程来说明其可行性。第6章在前几章的基础上,就空调水系统调节对各主要部件的影响和节能进行了定量分析。 【关键词】：数学模型 空调水系统 模拟 调节
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 符号索引11-12
• 第1章 绪论12-20
• 1．1 引言12-13
• 1．2 空调水系统各主要部件的模拟和节能调节研究情况13-18
• 1．2．1 制冷机组的模拟和仿真13-16
• 1．2．2 风机盘管的模拟和调节16
• 1．2．3 冷却塔的模拟和控制模式16-17
• 1．2．4 水泵的变频节能17-18
• 1．2．5 空调水系统的节能调节18
• 1．3 研究课题的提出18
• 1．4 本文的研究目标、内容18-20
• 1．4．1 研究目标18-19
• 1．4．2 研究内容19-20
• 第2章 离心式制冷机组的模拟20-41
• 2．1 离心式制冷机组各部件的模型20-25
• 2．1．1 冷凝器和蒸发器模型21-22
• 2．1．2 离心式压缩机模型22-23
• 2．1．3 膨胀阀模型23-24
• 2．1．4 制冷剂模型24-25
• 2．2 离心式制冷机组的满负荷模拟25-34
• 2．2．1 单级模拟25-30
• 2．2．2 双级模拟30-34
• 2．3 离心式制冷机组的部分负荷模拟34-37
• 2．3．1 给定卸载状态的数值模拟34-36
• 2．3．2 控制蒸发器出水温度的数值模拟36-37
• 2．4 结论37-41
• 第3章 风机盘管的模拟、调节和节能分析41-49
• 3．1 风机盘管的模拟41-45
• 3．1．1 稳态模型的建立41-42
• 3．1．2 模型的数学描述42-43
• 3．1．3 简化模型的算法43
• 3．1．4 模拟结果分析43-45
• 3．2 风机盘管的调节和节能分析45-48
• 3．2．1 定水量、变风量调节45-46
• 3．2．2 定风量、变水量调节46
• 3．2．3 变风量、变水量调节46-47
• 3．2．4 风机盘管的节能分析47-48
• 3．3 结论48-49
• 第4章 冷却塔的模拟和控制模式分析49-63
• 4．1 冷却塔的简化模型49-51
• 4．1．1 冷却塔简化换热器模型49
• 4．1．2 冷却塔的模拟和控制模式49-51
• 4．2 冷却塔的满负荷模拟51-53
• 4．2．1 模型的数学描述51-52
• 4．2．2 模型的算法52
• 4．2．3 模拟结果分析52-53
• 4．3 冷却塔的控制模式模拟和节能分析53-61
• 4．3．1 冷却塔的启-闭控制模式模拟53-54
• 4．3．2 冷却塔双风速控制模式模拟54-57
• 4．3．3 冷却塔的控制模式模拟结果和节能分析57-61
• 4．4 结论61-63
• 第5章 水泵的变频节能调节63-78
• 5．1 水泵变频节能原理63-68
• 5．1．1 水泵节能的可行性分析64-65
• 5．1．2 水泵各种节能方法的比较65-66
• 5．1．3 水泵变频节能基本原理66-68
• 5．2 水泵变频控制原理68-72
• 5．2．1 水泵各种控制方法比较68-71
• 5．2．2 水泵变频控制方法71-72
• 5．3 水泵变频改造工程实例72-77
• 5．3．1 工程实例介绍72-73
• 5．3．2 水泵节能调节方案73-75
• 5．3．3 水泵节能效益分析75-77
• 5．4 结论77-78
• 第6章 空调水系统调节对各主要部件的影响和节能分析78-87
• 6．1 空调水系统的质调节和节能分析78-81
• 6．1．1 冷冻水系统的质调节78-80
• 6．1．2 冷却水系统的质调节80-81
• 6．1．3 空调水系统的节能分析81
• 6．2 空调水系统的量调节和节能分析81-86
• 6．2．1 冷冻水系统的量调节82-84
• 6．2．2 冷却水系统的量调节84-86
• 6．2．3 冷却水系统的节能分析86
• 6．3 结论86-87
• 结论与展望87-90
• 参考文献90-96
• 致谢96-97
• 附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)97

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