变风量空调系统预冷优化控制及节能潜力研究

摘要

继20世纪全球性的能源危机以来，能源问题越来越受到各国能源相关部门的关注，中国已将节能减排作为一项基本国策。空调逐渐成为生活中的必需品，空调的能耗作为主要的建筑耗能源，因此提高空调系统的能源利用率是最行之有效的节能途径。
　　本文针对空调系统的预冷提出了几种节能途径：准确估计空调系统的预冷时间，提高运行管理水平；采用焓值控制优化新风量；采用变静压变温度控制调节风机转速来改变送风量，以实现降低系统的能耗。
　　本文首先通过采集香港某办公建筑的运行数据，采用改进Elman神经网络算法建立预测模型来准确估计空调系统的预冷时间，以降低其预冷能耗。通过实测值和预测值间的相关系数及均方根误差指标评价了该模型具有良好的可靠性及预测性能。基于冬季空调系统预冷时间的统计及预冷时间的预测值确定了系统的最优预冷时间。
　　鉴于风机的相似定律和性能曲线建立了风机的能耗模型，而系统因变阀门开度而变阻力特性下运行，则需要确定风机的工作状态点。通过建立送风管、变风量末端、混合风段、表冷器及控制器的数学模型以确定了风机出口的总阻力，从而确定风机的工作状态点，进而模拟出风机变阻力工况下的能耗。
　　风机和水泵具有很多的相似性，建立了冷冻水泵的能耗模型，文中还考虑了水泵的并联等问题。通过分析各台冷水机组的负荷率与性能系数间的关系建立了冷水机组的能耗模型。
　　基于空调系统的运行数据，在TRNSYS平台上模拟了定静压和变静压控制方式下的风机、制冷机、冷冻水泵及系统的能耗，并比较典型工况两种控制下的节能率及运行能效比以评价各空调设备和系统的能耗情况。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 研究现状和文献综述

1.3 本文的主要工作

1.3.1 预冷期的节能优化控制策略

1.3.2 神经网络算法预测系统的预冷时间

1.3.3 系统能耗计算及运行能效比评估

第2章 预冷期空调系统节能方案

2.1 变风量空调系统的简介

2.1.1 变风量空调系统的概述

2.1.2 变风量空调系统的基本组成

2.1.3 变风量空调系统的基本原理

2.2 预冷期空调系统的节能途径

2.2.1 预冷期间运行管理模式的节能

2.2.2 确定系统预冷时间的常用方法

2.2.3 预冷期间系统的节能优化策略

2.3 本章小结

第3章 预冷时间的Elman网络预测优化

3.1 人工神经网络预测模型的建立

3.1.1 人工神经网络研究与发展

3.1.2 BP网络模型的基本原理

3.1.3 Elman网络模型的基本原理

3.1.4 改进Elman网络模型的基本原理

3.2 空调系统预冷时间的模拟分析

3.2.1 改进Elman网络预测模型的建立

3.2.2 改进Elman神经网络模型的训练

3.2.3 训练输出值与实测值的对比分析

3.2.4 模型的预测验证以及性能评价

3.3 空调系统启动时间的确定

3.3.1 实测预冷时间的统计分析

3.3.2 空调系统启动时间的确定

3.4 本章小结

第4章 TRNSYS能耗仿真模型的建立

4.1 TRNSYS软件简介

4.1.1 TRNSYS软件介绍及其应用

4.1.2 TRNSYS软件常用内置模型介绍

4.2 空调系统部件的数学模型

4.2.1 风机能耗数学模型

4.2.2 送风管的数学模型

4.2.3 变风量末端的数学模型

4.2.4 混合风管段的数学模型

4.2.5 表冷器的数学模型

4.2.6 控制器的数学模型

4.3 空调系统运行能效比的评估

4.3.1 送风机运行能效比的评估

4.3.2 冷冻水泵运行能效比的评估

4.3.3 冷水机组的运行能效比评估

4.3.4 空调系统运行能效比

4.4 本章小结

第5章 空调系统预冷运行能效比分析

5.1 风机实际运行的节能分析

5.2 其他空调设备的节能分析

5.3 空调系统工程的节能分析

5.4 系统运行能效比的应用性分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A(读学位期间所发表的学术论文目录)