变水量空调系统节能分析与控制研究

摘要

建筑能耗一直在社会总能耗中占有很大比重，而空调系统的能耗比例超过了建筑总能耗的40％，空调系统的节能对于节能减排具有重要意义。空调水系统能耗在整个空调系统中占有很大的比例，所以，关于空调水系统的节能研究一直是暖通界人士研究的热点。 变水量空调系统可以依据负荷变化调整输配流量，降低机组和水泵能耗，节能效果明显。但由于变水量(VWV)系统无论在理论分析上，还是在实际应用中都较定流量系统复杂，为了更好的实现VWV系统的节能优势，必须对系统的运行性能以及控制特性进行研究。本文结合合肥市某住宅小区空调VWV系统，以变水量二次泵系统为例，对变水量空调系统进行节能分析与控制研究。 论文分析了空调二次泵系统负荷侧管网的整体控制策略，其中包括空调冷源、管网及末端设备随空调水流量变化而发生的热力特性变化。分析了水泵与输配管网的联合运行特性，指出，二次变频水泵的选择是否合理对系统的控制和节能效果有明显的影响，当需要多台水泵并联运行时，应选择性能曲线较陡的水泵，在采取台数控制时，减台运行控制点的流量应尽可能小，管网阻抗需要相应增大，但增加量要尽量小。回顾了几种传统的水泵控制策略，将最小阻力控制理论应用到水泵控制上，并比较了最小阻力控制法和末端定压差控制的节能效果，前者具有更好的节能性，在系统负荷比例较低时效果尤为明显。 论文最后阐述了全面水力平衡的概念，强调了其对系统节能运行的重要性。为了实现全面水力平衡，可从机组COP值控制、机组与输配管网流量兼容性和控制策略与设计原理一致性等方面来考虑。

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致谢

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1空调水系统的发展

1.2.2供暖空调输配管网水系统研究现状

1.2.3全面水力平衡

1.3主要研究内容

第二章空调水系统基本理论

2.1空调冷源

2.2水泵基本理论

2.2.1水泵的功率

2.2.2水泵理论特性曲线

2.2.3相似定律

2.2.4变频调节原理

2.3水力工况特性

2.3.1末端设备热力特性

2.3.2输配管网水力工况特性

2.3.3水泵与输配管网的联合运行

2.4小结

第三章变水量系统节能分析

3.1水泵选型及控制方法

3.1.1水泵的选型

3.1.2传统的水泵控制策略

3.1.3最小阻力控制法

3.2水系统建模

3.2.1流体管网稳态流动数学模型

3.2.2流体管网非稳态流动数学模型

3.2.3流体管网数学模型的求解方法

3.3算例

3.3.1系统基本参数

3.3.2水泵选型与台数控制

3.3.3系统能耗分析计算

3.4小结

第四章全面水力平衡分析

4.1水力平衡概念

4.2全面水力平衡

4.2.1机组与管网的水力兼容性

4.2.2末端设备对机组控制的影响

4.3小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2不足和展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文