喷泉水源热泵冷却水控制系统研发

论文摘要

能源问题日益突出,面对能源问题的巨大挑战,中央空调系统的能耗问题引起了各方面的关注。在山东省济南市博物馆新馆建设中,采用中央空调系统制冷。由于建筑物面积大,中央空调系统设计值非常大,其设计要求众多的冷却塔维持中央空调系统的运行。但是限于建筑物的建筑因素和人文因素,无法采用冷却塔进行冷却。此外,由于中央空调系统大多按最大负荷设计,运行时一直处于全负荷状态,采用冷却塔能耗较大,而中央空调系统负荷大部分时间要小于其设计规格,则对于数目众多的冷却塔来说,每天会造成大量的电能浪费。所以针对上述问题,本文提出了采用喷泉水源热泵代替冷却塔进行冷却水冷却的方案,并针对该方案设计了喷泉控制系统。本文研究了中央空调系统的结构,分析了目前针对中央空调系统各部分的节能措施和节能潜力；对冷却水循环系统、冷却塔工作原理进行了研究；在此基础上,结合了省博物馆建设中的先决条件,提出了用喷泉水源热泵代替冷却塔方案,采用水池和喷泉作为中央空调系统的“冷却塔”对冷却水进行冷却,并针对该冷却方案设计了相应的控制系统；系统分为监测控制层、能量管理服务层和管理中心层。系统负责对水池现场实时信息进行采集,并对喷泉进行控制,保证散热量需求；为了方便应用,将监测控制层控制器设计为通用控制器；采用了改进后的程序更新方法,方便了后期对程序的更新和调试。在系统完成后,对系统进行了分环节的调试过程,并对调试运行数据进行了记录和分析。对记录数据进行分析证明,采用喷泉代替冷却塔的设计方案可行,水池和喷泉的散热量可以满足中央空调系统的运行要求；控制系统网络通信正常,各层控制器运行安全稳定,对喷泉和各种设备的控制正确无误；此外,水池在夜晚可以储存冷量,直接用于次日的空调运行,可以满足部分冷量需求,具有节能效果,节能至少20%。因此,该替代方案适用于中央空调系统的节能工程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究现状、发展动态
• 1.2.1 中央空调变流量控制节能技术
• 1.2.2 基于变频调速的节能方案
• 1.2.3 中央空调末端节能改造
• 1.2.4 基于各种控制算法或原理的节能方案
• 1.3 课题内容、意义
• 第二章 喷泉冷却设计
• 2.1 中央空调系统基本原理
• 2.1.1 中央空调整体结构
• 2.1.2 水源热泵技术
• 2.1.3 冷却水循环原理
• 2.2 设计背景
• 2.2.1 博物馆基况
• 2.2.2 设计思路
• 2.2.3 设计难点
• 2.3 喷泉冷却可行性
• 2.3.1 蒸发原理
• 2.3.2 水池散热量计算
• 2.3.3 喷泉散热量计算
• 2.4 喷泉控制系统
• 2.4.1 系统架构
• 2.4.2 系统功能
• 2.4.3 监测控制层末端设备
• 第三章 控制系统的设计
• 3.1 硬件设计
• 3.1.1 能量管理服务层控制器
• 3.1.2 监测控制层控制器
• 3.2 通用控制器软件设计
• 3.2.1 通用控制器
• 3.2.2 软件实现
• 3.2.3 对用户开放程序
• 3.2.4 软件流程
• 3.2.5 消息机制
• 3.3 与柔性平台结合
• 3.3.1 柔性平台简介
• 3.3.2 实现方法
• 3.3.3 软件更新设计
• 第四章 运行效果分析
• 4.1 实验数据分析
• 4.2 控制方案
• 4.3 系统不足
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表