暖通空调系统节能与节支优化策略研究

论文摘要

随着能源供应的日趋紧张,空调节能已成为众多学者研究的课题。通过对空调系统进行节能优化研究,找出其最佳工作点,将会大幅度地降低空调能耗。在电力需求响应的前提下,节支成为用户最主要的需求,因此,有必要在电力需求响应的前提下对暖通空调进行节支优化研究。在空调系统的优化研究中,多数研究仅停留在单类设备的优化上,暖通空调系统的整体优化研究仍是目前研究的热点。电力需求响应的诞生,使得暖通空调的节支成为可能,原有的节能策略已不能满足要求。因此,电力需求响应下的暖通空调节支优化策略成为暖通空调研究的新课题。变风量(VAV)空调系统和变水量(VWV)空调系统分别具有各自的节能优势,本文以VAV和VWV相结合的系统作为研究对象,在暖通空调系统的建模方法、模型求解和优化策略等方面进行了大量的研究。主要研究工作如下：首先,介绍各种空调系统负荷计算软件,并比较它们的优缺点。然后根据一个具体的建筑实例,利用EnergyPlus仿真获得暖通空调系统的冷负荷,为空调节能优化策略的研究提供基础。其次,建立暖通空调系统各个设备的数学模型,然后分析各个设备之间的关系,这样便可获得暖通空调系统的节能优化模型。最后通过具体的空调系统实例,对该节能优化模型进行求解,获得空调系统的节能优化策略。通过比较,表明该优化策略具有良好的节能效果。最后,在暖通空调系统节能优化模型的基础上引入电力需求响应。首先提出电力需求响应下的室内温度设定策略,并利用EnergyPlus仿真得到空调系统24小时的冷负荷。然后,通过对空调系统节能优化模型进行求解,得到各个设备的逐时最优设定点,从而提出基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略。最后,在分时电价的基础上,计算空调系统24小时的总花费,并比较空调系统节支优化策略的节支效果,比较结果表明,该节支策略具有良好的节支效果。文章最后对全文进行了总结,并提出了有待进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.1.1 建筑节能的主要背景
• 1.1.2 电力需求响应的主要背景
• 1.1.3 课题研究的重要意义
• 1.2 暖通空调系统的研究概述
• 1.2.1 暖通空调优化研究概述
• 1.2.2 电力需求响应下暖通空调研究概述
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 预备知识
• 2.1 引言
• 2.2 暖通空调系统的分类
• 2.3 变风量空调系统简介
• 2.3.1 变风量空调系统概述
• 2.3.2 变风量空调系统的基本原理
• 2.4 变水量空调系统简介
• 2.4.1 变水量空调系统概述
• 2.4.2 变水量空调系统的基本原理
• 2.5 建筑能耗模拟软件——EnergyPlus
• 2.5.1 EnergyPlus简介
• 2.5.2 EnergyPlus主要特点
• 2.5.3 EnergyPlus的其它特性
• 第三章 空调系统动态冷负荷计算
• 3.1 引言
• 3.2 建筑能耗模拟软件简介
• 3.2.1 建筑能耗模拟软件的发展
• 3.2.2 建筑能耗模拟软件的比较
• 3.2.3 EnergyPlus的输入和输出
• 3.3 空调动态负荷计算实例
• 3.3.1 建筑信息描述
• 3.3.2 建筑实时冷负荷计算结果
• 3.4 本章小结
• 第四章 暖通空调系统节能优化策略研究
• 4.1 引言
• 4.2 暖通空调设备建模
• 4.2.1 风机模型
• 4.2.2 冷冻水泵模型
• 4.2.3 制冷机模型
• 4.2.4 冷却塔模型
• 4.2.5 表冷器模型
• 4.3 暖通空调系统节能优化模型
• 4.3.1 模型目标函数和决策变量
• 4.3.2 模型约束
• 4.4 模型求解及结果分析
• 4.4.1 模型参数确定
• 4.4.2 模型求解
• 4.4.3 节能效果比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略研究
• 5.1 引言
• 5.2 电力负荷的削峰填谷
• 5.2.1 室内温度设定策略
• 5.2.2 逐时冷负荷计算
• 5.3 基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略
• 5.4 节支效果分析
• 5.4.1 空调花费模型
• 5.4.2 空调花费比较
• 5.4.3 结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间参与的项目
• 攻读硕士期间撰写的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表