VAV空调新风系统优化控制仿真研究

论文摘要

随着社会的发展和生活水平的提高,人们对工作、生活的室内环境越来越重视,对空调系统的要求也由舒适性向健康性转变。同时,由于世界性的能源危机,作为建筑能耗大户的空调系统节能势在必行。这就对空调系统的新风控制提出了更高的要求。传统的新风量优化策略下,空调系统在炎热的夏季和寒冷的冬季以最小新风量运行,因为这时处理新风要比回风更耗能,而在凉爽的春秋季节,则大量引入新风对建筑进行自然冷却。这一般是通过温度控制或焓值控制来实现的。实际上,新风量的变化影响的不仅是空调风侧的能耗,因为新风负荷是制冷机负荷的一部分,因此它也对水侧的能耗有影响。一个最优化的新风量,应该是在满足室内环境健康舒适性的前提下,使它所影响到的能耗降到最低。基于这种思想,本文提出了新风量的能耗目标函数寻优控制策略。新风系统优化的另一个内容是新风送风静压的优化,其目的是降低新风机的能耗。对一个新风系统承担多个区域新风需求的空调系统,往往通过调节风机的转速和风阀开度来调节各个区域的新风量,而风道某一点的静压一般保持不变。实际上这种方法并不是最节能的,新风静压优化控制实时改变风道静压的设定值,使各区域新风阀尽量开到最大,降低了风阀节流的损失。为检验和比较三种新风量优化策略的节能效果,本文以TRNSYS为平台,以香港的一栋办公楼为仿真对象,用Fortran语言编写温度控制器、焓值控制器及目标函数寻优控制器的模块程序进行仿真实验,并对结果进行了比较分析。最后,结合新风系统优化的理论和仿真实验结果,本文编写了可应用于实际建筑的新风系统优化控制软件,并进行了离线实现和验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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
• 第2章 新风量优化控制策略
• 2.1 新风量的范围
• 2.1.1 最小新风量的确定原则
• 2.1.2 ASHRAE 新风量标准的计算公式
• 2.1.3 动态人员检测
• 2.1.4 多区域系统新风比的确定方法
• 2.2 温度控制策略
• 2.3 焓值控制策略
• 2.3.1 焓的定义
• 2.3.2 焓值控制原理
• 2.3.3 焓值控制策略
• 2.4 能耗目标函数寻优控制策略
• 2.4.1 最优化问题
• 2.4.2 新风量变化对空调能耗的影响
• 2.4.3 目标函数寻优控制策略
• 2.5 依据各控制策略对系统的控制
• 2.6 本章小结
• 第3章 新风静压优化控制策略
• 3.1 风机的静压控制
• 3.1.1 风机入口导流器调节
• 3.1.2 风机转速调节
• 3.1.3 改变管网阻力特性
• 3.2 定静压控制与变静压控制
• 3.2.1 定静压控制
• 3.2.2 变静压控制
• 3.3 静压优化控制策略
• 3.4 本章小结
• 第4章 TRNSYS 仿真实验研究
• 4.1 TRNSYS 简介
• 4.2 仿真建筑介绍
• 4.2.1 建筑概述
• 4.2.2 香港气候分析
• 4.3 创建TRNSYS 新模块
• 4.3.1 创建新TYPE 的步骤
• 4.3.2 温度控制器模块
• 4.3.3 焓值控制器模块
• 4.3.4 能耗目标函数寻优控制器模块
• 4.4 TRNSYS 自带模型介绍
• 4.5 本章小结
• 第5章 模拟结果分析
• 5.1 能耗比较
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 新风量比较
• 5.2.2 制冷机负荷比较
• 5.2.3 制冷机与水泵的运行情况
• 5.2.4 焓值控制与温度控制比较
• 5.3 实用性分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 新风系统优化控制软件介绍
• 6.1 界面组成
• 6.2 实现的功能
• 6.2.1 新风量优化
• 6.2.2 新风静压优化
• 6.2.3 系统参数手动设置
• 6.2.4 简单的故障诊断与报警
• 6.2.5 绘制运行曲线
• 6.2.6 自动生成优化报告
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢