智能建筑中的热源自适应节能控制

【摘要】： 本文主要论述了智能建筑的发展现状以及建筑智能化的主流技术，阐述了建筑节能在当今的现实意义，分析了建筑节能的几种方法及其实现途径，指出了建筑节能主要依赖技术。由于民用建筑中采暖系统的能耗占整个建筑能耗的60％，因此采暖系统的节能控制是建筑节能的主要途径之一。 分析了实现建筑供热系统自动化的几种方法及其实现途径，论述了实现建筑热源智能化节能控制的可能性及必要性，提出了自适应控制策略。阐述了实现采暖系统自适应节能控制的原理和方法。 本文通过分析建筑物内部某一时期的温度变化曲线，找出变化规律，导出其简单温度模型。设计出了较为先进的基于温度预测模型的热源系统最佳起始时间自调节控制器。通过MATLAB和SIMUlink进行了仿真实验。利用SIMUlink的目的是调整给定及参数值，快速判断热源系统建筑物及温度控制器模型中热源输入功率与建筑物内部温度的关系。MATLAB程序的任务是对于热源使用过程中的采样数据进行分析，利用最小方差自校正调节器对系统起始预加热时间进行估计。 仿真中利用SIMUlink模型获得模型的输出，采样并获取(或由数据库读取)上期热源预加热时间值，输入至最小方差自校正调节器(采用MATLAB程序实现)。MATLAB程序的任务是对于热源使用过程中的采样数据进行分析，利用最小方差自校正调节器对系统起始预加热时间进行估计。估计的结果主要用于对下次预加热时间进行估计。将估计结果与实际系统需要正常使用的时刻相比较，比较的结果输入到定时程序，定时结束后，通过程序或接口电路向热源或区域热力交换站的加热源或热泵，阀门等的控制设备或回路发出启动信号，启动热源设备，同时循环以上步骤。从而完成一个完整的调节控制过程。 结果表明自调节控制器能够良好运转，并且与传统控制方法相比较，具有更好的操作性能，能够实现节能的目的。 【关键词】：智能建筑 楼宇自动化 采暖系统 热源 自适应控制 预测控制 计算机控制 节能控制 MATLAB SIMUlink
【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】：2004
【分类号】：TU855
【目录】：

• 1 概述9-24
• 1.1 我国智能建筑发展的现状9-10
• 1.2 我国智能建筑技术现状及发展前景10-13
• 1.3 当前智能建筑主流技术13-15
• 1.4 建筑节能的现状及发展方向15-21
• 1.5 本课题研究内容和要解决的问题21-24
• 2 楼宇(建筑物)自动化系统24-38
• 2.1 建筑物自动化系统的组成及分类24-27
• 2.2 楼宇自控系统与现场总线27-34
• 2.3 BAS和BMS34-38
• 2.3.1 楼宇自动化系统的内容及实现方案34-36
• 2.3.2 建筑物管理系统BMS36-38
• 3 建筑物集中供热系统自动化38-55
• 3.1 集中供热自动控制任务及方式38-40
• 3.1.1 集中供热自动控制任务38
• 3.1.2 集中供热自动控制方式38-40
• 3.2 热水供热系统的自动控制方法40-41
• 3.2.1 热水供热系统的质调节40-41
• 3.2.2 热水供热系统的量调节41
• 3.2.3 热水供热系统的间歇调节41
• 3.3 换热设备的自动控制41-49
• 3.3.1 蒸汽加热器的自动控制42-46
• 3.3.2 换热器的自动控制46-49
• 3.4 集中供热的自动化系统49-55
• 3.4.1 集中热交换站的自动化系统49-50
• 3.4.2 集中供热的热力站自动化系统50-55
• 4 建筑物供热热源的自适应节能控制55-92
• 4.1 课题来源及背景55-56
• 4.1.1 课题来源及背景55
• 4.1.2 西安市明德门小区热力站的供热方式及节能控制现状55-56
• 4.2 建筑物供热系统模型及分析56-64
• 4.2.1 温度分布56-57
• 4.2.2 控制策略57
• 4.2.3 建筑物供热系统模型及分析57-58
• 4.2.4 最佳起始时间控制58-59
• 4.2.5 热源预加热时间预测模型及参数估计59-64
• 4.3 利用SIMUlink对建筑物供热系统的仿真实验64-74
• 4.3.1 建筑物供热系统仿真研究65-66
• 4.3.2 仿真模型的改进66-68
• 4.3.3 建筑物供热控制系统仿真的结果68-73
• 4.3.4 西安市明德门小区建筑物供热控制系统仿真73-74
• 4.4 利用MATLAB对西安市明德门小区供热热源预加热时间进行数字仿真实验74-91
• 4.4.1 算法的提出74
• 4.4.2 明德门小区热力站热源预加热时间数字仿真的实现74-76
• 4.4.3 明德门小区热力站热源预加热时间数字仿真的结果76-91
• 4.5 区域性热源微机监测及控制系统的构成91-92
• 5 结论92-93
• 后记93-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-98
• 附录1 图表索引98-101
• 附录2 硕士研究生学习阶段发表的论文及著作101

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