空气-水式中央空调系统能耗分析及控制

摘要

中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量的方式设计，所以在负荷波动条件下，中央空调系统若按照电机全功率运行会产生很大的能源浪费。因此采用变频技术减少中央空调系统的能耗是意义重大的节能方案。
　　主要研究北方普遍使用的水冷型单冷空气-水式中央空调系统。该类中央空调系统包括以制冷机组为核心的制冷系统和以供热锅炉为核心的采暖系统。因此要分别对冬季采暖系统和夏季制冷系统进行能耗分析。
　　本研究基于分析法建模的基本思想，全面地分析了冬季采暖系统和夏季制冷系统的综合能耗。分析系统各组成部件的工作特性得到决策变量以及约束条件，并且利用分析法进行机理建模得到具有普适性的目标函数。将本课题研究的中央空调系统的具体参数带入目标模型，在满足约束条件的前提下利用MATLAB优化工具箱得到某负荷量情况下的最优解（温差值）。利用MATLAB对最优解进行仿真分析验证方案的可行性。
　　然后，进行中央空调控制系统的搭建。本课题选用西门子S7-1200PLC为核心控制器，使用TIA Portal V11软件编写PLC程序，WinCC软件搭建组态画面。控制策略选用PID控制，把分析得出的供回水温差的最优解作为PID输入的给定值，PID的输出值作为执行器-变频器的输入，由变频器控制电机的转速，从而改变管路中的水流速进而达到调节温差的控制目标。并搭建了远程集中抄表系统便于利用专用软件对耗电量进行分析统计。

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第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 论文的主要工作任务

1.4 本文的章节安排

第二章 中央空调系统简介及节能方案研究

2.1 中央空调系统工作原理

2.2 中央空调系统的分类

2.3 中央空调系统运行特性及分析方法

2.4 本章小结

第三章 中央空调采暖系统能耗优化分析

3.1 分析思路

3.2 机理建模过程

3.3 本章小结

第四章 中央空调制冷系统能耗优化分析

4.1 分析思路

4.2 冷负荷

4.3 蒸汽压缩式制冷机组制冷系统能耗优化分析

4.4 本章小结

第五章 中央空调系统的控制

5.1 中央空调系统整体结构

5.2 采暖系统和制冷系统的机理模型分析

5.3 中央空调控制系统设计

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢