变风量空调水系统的优化控制研究

论文摘要

水系统作为空调系统主要组成部分之一,由于水路管网特性的复杂性,部分负荷工况下变流量的节能问题一直受到相关学者的重视。变流量节能研究目的在于寻求一种较合理的优化控制方法,使水系统在空调在部分负荷运行时,供给的冷量与实际冷量需求相匹配。水系统控制即是以此为目标决定冷水机组的开停和各机组的负荷分配率以及水泵的转速或启停,在满足建筑物负荷的同时,最大限度节约水泵输送能耗及冷水机组的制冷能耗。本课题以变风量空调实验系统为研究平台,建立以欧姆龙PLC为控制层,NI LabVIEW为信息层的水系统通信网平台,保证整个空调网络通信系统从元件层到信息层信息传递的可靠性和控制的实时性。通过分析水系统配送节能潜力和影响系统控制和节能的因素,在系统辨识建模、仿真基础上,提出水系统末端送风温度采用水流量控制为内环,温度控制为外环的DMC-PID串级控制的思想,提高水系统对空调房间负荷变化的快速反应性和各末端支路相互之间的抗干扰性,在此基础上通过冷却水环路和冷水机组联锁控制保证冷却水出水温度恒定,采用阀门开度控制与流量结合控制方式对水系统变频泵进行控制,使水泵尽可能的工作在相似工况点,能充分发挥出水泵变频节省潜力,最后此方案在实验平台上得以验证成功。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 空调变水量系统研究现状
• 1.3 本文主要研究的内容
• 1.4 论文结构
• 1.5 小结
• 2 VAV空调系统中的变水量系统
• 2.1 变风量空调系统简介（VAV-VWV）
• 2.2 变频调速的节能原理与实现状况
• 2.2.1 变频调速基本原理
• 2.2.2 变频调速节能在空调中的实现状况
• 2.3 空调变水量系统概述
• 2.3.1 一次泵变水量系统
• 2.3.2 二次泵变水量系统
• 2.3.3 变流量对冷水机组COP的影响
• 2.4 冷冻水变流量控制技术
• 2.4.1 变流量水泵的几种常用控制方法
• 2.4.2 调整送风温度为目的变频水泵-冷冻水阀开度综合控制
• 2.5 研究对象和实验平台简介
• 2.6 小结
• 3 水系统实验平台的实现
• 3.1 系统结构与硬件配置
• 3.2 元件层与控制层通信
• 3.2.1 欧姆龙协议宏串口通信
• 3.2.2 串口通信参数设置
• 3.2.3 串口通信协议格式
• 3.2.4 协议宏创建
• 3.3 控制层与信息层通信
• 3.3.1 LabVIEW软件和OPC技术概述
• 3.3.2 利用NIOPC Server建立OPC Server
• 3.3.3 通过LabVIEW 8.6 DSC模块实现对OPC Server访问
• 3.4 水系统部分控制程序的编写
• 3.4.1 冷冻水供水温度的控制
• 3.4.2 水系统启停顺序控制
• 3.5 小结
• 4 送风温度控制仿真分析
• 4.1 被控对象辨识
• 4.1.1 建模及辨识原理
• 4.1.2 基于MATLAB的水系统对象辨识
• 4.2 预测控制的基本理论
• 4.3 水系统送风温度串级预测控制仿真
• 4.3.1 副回路PID控制器仿真设计
• 4.3.2 主回路DMC控制器仿真设计
• 4.5 小结
• 5 水系统控制算法实验与分析
• 5.1 水系统控制方案实施
• 5.1.1 AHU送风温度控制实施方案
• 5.1.2 冷冻水变频泵控制
• 5.2 实验结果分析
• 5.3 小结
• 6 总结
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录