公共建筑中央空調節(jié)能控制方法研究與實現

【摘要】：隨著經濟飛速發(fā)展，能源的使用也越來越廣，與此同時能源節(jié)約也受到了人們越來越多的重視。據統計建筑能耗約占到了社會總能耗的1/3，其中空調系統能耗約為建筑能耗的40%-54%。建筑節(jié)能成為我國十二五期間節(jié)能工作的重點。 本論文在對目前空調系統運行情況進行詳細、深入的分析后，研究了集中式空調系統制冷站節(jié)能優(yōu)化控制策略。首先研究了冷機群控策略，目的是優(yōu)化各臺機組的使用時間。同時提出了變水量優(yōu)化控制策略，采用的是末端溫差控制法，為了避免出現單獨使用末端溫差控制使所控環(huán)境的溫度和濕度產生較大波動的現象，加入了末端重要機組水閥開度和末端環(huán)境溫度作為控制參數。以水泵能耗和冷機能耗之和最小為目的，提出了變水溫控制策略，以冷機能耗和水泵能耗之和最低為基礎提出了冷機最佳出水溫度的計算公式，公式中運用的參數包括冷機和水泵的設計參數、當前負荷、水泵功率、末端的溫濕度等。系統同時運用變水溫與變流量控制策略以達到冷機能耗和水泵能耗之和最小的目的。 將所研究的控制策略用于某藥物安全檢驗實驗室空調系統的控制，該系統采用的是全新風的潔凈空調，有大負荷的特點，控制環(huán)境是國際標準實驗室，對環(huán)境有恒溫恒濕的要求。在進行優(yōu)化控制之前，對2007年整個制冷季空調系統的冷機負荷數據進行了分析，將冷機的負荷率按照低于50%、50%-60%、60%-70%、70%-80%、高于80%劃分為5個比例段，經過對數據的統計可知冷機的絕大多數時間都是在低于50%這個段內運行，存在嚴重的能源浪費。同時針對2007年整個制冷季的冷卻水溫差數據和冷凍水溫差數據進行了細致的分析，將溫差數據按照低于3℃、3℃-4℃、4℃-5℃、高于5℃進行了分段，經統計發(fā)現3臺冷水機組冷凍水溫差處于小于3℃段內的比例大于69%，冷卻水溫差處于小于3℃段內的比例大于87%，而此系統用的水泵為定頻水泵，所以系統浪費了大量的無功功率。經對原系統的診斷發(fā)現，原系統常年處于低負荷運行并且存在嚴重的大流量小溫差現象，浪費現象嚴重。將本文提出的控制策略投入到該系統控制中，有效地解決了空調系統長期在部分負荷下運行的狀況和大流量小溫差的現象。 為保障系統安全性，所有的控制策略都應在系統安全運行的前提下實施。為此，對系統進行了一系列的安全分析，并實施了安全運行措施。對系統的安全分析主要包括對冷凍水出水溫度范圍的分析和對冷凍水泵變頻范圍的分析。對運行優(yōu)化控制之前系統冷凍水出水溫度和冷凍泵運行頻率數據進行了整理，在冷凍水出水溫度和水泵運行頻率的歷史數據中分別整理出了安全運行的冷凍水溫度范圍和水泵頻率范圍；按照廠家提供的水泵和冷機的額定參數，計算出了冷機允許的最小流量和水泵的最低轉速；在系統的試運行過程中實驗了范圍的準確性。經過三種方式的共同校正，確定了冷凍水溫度和冷凍泵頻率的安全范圍。為了確保系統安全運行，在控制系統中加入了報警設置，為多個控制點（如環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等）設置了報警點，如果這些控制點的值超過了安全范圍則進行報警，使工作人員能夠給出及時的處理。對運行優(yōu)化控制過程中的運行數據進行分析結果表明，本文所提出的優(yōu)化策略在保證系統安全運行的前提下起到了很好的控制效果和節(jié)能效果。 為檢驗控制策略的節(jié)能效果，進行了節(jié)能量的計算，節(jié)能量使用電量表示。系統從2012年開始進行節(jié)能優(yōu)化控制，運行優(yōu)化控制策略之后的電量數據是數據采集系統實時監(jiān)測到的，而2012年之前系統使用的電量是根據引入氣象等修正參數建立的數學模型計算得到的，分別對2012年與2011年制冷季使用的電量數據進行統計，經計算可知水泵節(jié)能約為63%，冷機節(jié)能約為6%。 【關鍵詞】：建筑能耗 優(yōu)化控制 安全運行 變水溫控制 變流量控制
【學位授予單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU831
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 空調能耗現狀及控制參數10
• 1.2 空調優(yōu)化控制方法10-11
• 1.3 本文研究的意義11-12
• 1.4 本文的主要研究內容及章節(jié)安排12-14
• 1.4.1 本文研究的主要內容12
• 1.4.2 論文的章節(jié)安排12-14
• 第2章 空調系統運行分析14-23
• 2.1 公共建筑空調系統運行現狀14
• 2.2 空調系統運行普遍存在的問題14-18
• 2.2.1 在部分負荷下運行14-15
• 2.2.2 存在嚴重的大流量小溫差現象15-18
• 2.3 歷史數據分析及空調系統節(jié)能可行性分析18-22
• 2.3.1 歷史數據分析18-22
• 2.3.2 空調系統節(jié)能可行性分析22
• 2.4 本章小結22-23
• 第3章 優(yōu)化控制策略研究與節(jié)能在線計算23-34
• 3.1 群控策略23-24
• 3.2 變水量控制24-26
• 3.2.1 變水量控制原理24
• 3.2.2 變水量控制策略24-26
• 3.3 變水溫控制策略26-30
• 3.3.1 變水溫控制的原理26
• 3.3.2 濕球溫度和最佳出水溫度的計算26-29
• 3.3.3 變水溫控制策略29-30
• 3.4 節(jié)能量在線計算30-33
• 3.4.1 冷機節(jié)能量計算30-33
• 3.4.2 水泵節(jié)能量計算33
• 3.5 本章小結33-34
• 第4章 優(yōu)化控制策略應用研究34-51
• 4.1 被控系統34
• 4.2 空調機組34-35
• 4.3 數據采集35-38
• 4.4 控制系統設計38-41
• 4.4.1 開發(fā)平臺38-39
• 4.4.2 監(jiān)控軟件開發(fā)39-41
• 4.5 硬件系統設計41-43
• 4.6 控制策略43-44
• 4.6.1 控制策略的選取43
• 4.6.2 控制策略應用開發(fā)43-44
• 4.7 問題解決方案44-49
• 4.7.1 冷機的出水溫度問題44-46
• 4.7.2 校準流量器問題46
• 4.7.3 網關問題46-47
• 4.7.4 水泵頻率低47-49
• 4.8 本章小結49-51
• 第5章 控制效果分析與節(jié)能量統計51-60
• 5.1 控制效果分析51
• 5.2 節(jié)能效果分析51-59
• 5.2.1 運行變水溫控制策略的節(jié)能效果51-55
• 5.2.2 單獨運行變水量控制策略的節(jié)能效果55-57
• 5.2.3 總節(jié)能量的計算57-59
• 5.3 本章小結59-60
• 第6章 總結與展望60-62
• 6.1 論文總結60-61
• 6.2 課題展望61-62
• 參考文獻62-66
• 研究生階段發(fā)表論文情況66-67
• 致謝67

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