一次泵变流量系统控制方法的节能性分析

【摘要】：随着经济的发展，暖通空调系统能耗在建筑能耗中所占的比重越来越高。另一方面，受我国国情所致，人均资源相对不足，因而,努力降低暖通、空调设备能耗对于我国经济的可持续发展至关重要。目前，我国大多数暖通、空调系统一次侧均保持定流量运行，即水泵流量始终保持在设计流量状态下运行。然而，对于暖通空调系统来讲，其大部分时间都是在部分负荷下运行的，因此产生了很大一部分不必要的能量消耗。针对这种情况，很多学者开始致力于一次泵变流量系统的研究。而且，随着变频技术和冷水机组制造水平的提高，也使得在工程实践中应用一次泵变流量系统成为了可能。另外，对于一次泵变流量系统而言，如何根据负荷情况来调节水泵转速也是一个十分重要的课题，它直接影响一次泵变流量系统的节能效果。 本文利用Simulink软件搭建了定流量系统仿真实验台和对应于各控制方法的仿真实验台。本文通过运行仿真实验台，发现一次泵变流量系统与定流量系统相比，冷水机组的COP下降并不明显，且总能耗升高很小。然而，水泵能耗却大幅度下降。从而也验证了一次泵变流量系统是可行的。另一方面，本文还针对现有的一次泵变流量系统控制方法提出了一种新型的控制方法—最大阀门开度法。并且通过仿真，验证了在各种控制方法中最大阀门开度法的节能效果最为明显，其次是定末端压差控制法，再次是定干管压差控制法。而定温差控制法对房间温度的控制精度较低，且在实际应用中具有局限性。本文从理论上分析了一次泵变流量系统的性能，可为今后的研究作为参考。 【关键词】：变流量系统 仿真 控制方法 节能 运行效率
【学位授予单位】：北京建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-11
• 1.1 课题研究的背景及意义7
• 1.2 国内外的研究现状7-10
• 1.3 本论文研究的内容、方法及意义10-11
• 第2章 SIMUlink 仿真软件简介11-27
• 2.1 SIMUlink的概念11
• 2.2 SIMUlink的工作原理11-15
• 2.3 SIMUlink模块介绍15-21
• 2.3.1 数学运算模块15-17
• 2.3.2 查表函数模块17-18
• 2.3.3 逻辑运算模块18-19
• 2.3.4 信号路由模块19-20
• 2.3.5 结果显示与输出模块20
• 2.3.6 信号源模块20-21
• 2.4 SIMUlink的子系统21-25
• 2.4.1 使能子系统22-23
• 2.4.2 If-else 控制流子系统23-24
• 2.4.3 Do-While 控制流子系统24-25
• 2.5 SIMUlink的子系统的封装25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 仿真实验台各元件的数学模型建立27-39
• 3.1 变频离心式冷水机组的数学模型建立27-31
• 3.1.1 蒸发器数学模型27-29
• 3.1.2 变频离心式压缩机数学模型29-30
• 3.1.3 冷凝器数学模型30-31
• 3.2 盘管系统的数学模型建立31-33
• 3.2.1 盘管热系统数学模型31-33
• 3.2.2 盘管阻力系统数学模型33
• 3.3 离心式水泵的数学模型建立33-35
• 3.4 等百分比调节阀的数学模型建立35-37
• 3.5 直线调节阀的数学模型建立37
• 3.6 管路的数学模型建立37
• 3.7 空调房间的数学模型建立37-38
• 3.8 PID 控制器的数学模型建立38
• 3.9 本章小结38-39
• 第4章 仿真实验台各元件的 SIMUlink 模型建立39-58
• 4.1 离心式冷水机组的 SIMUlink 模型建立39-46
• 4.1.1 蒸发器 SIMUlink 模型建立39-42
• 4.1.2 冷凝器 SIMUlink 模型建立42-43
• 4.1.3 变频离心式压缩机 SIMUlink 模型建立43-45
• 4.1.4 冷水机组 SIMUlink 模型建立45-46
• 4.2 盘管系统的 SIMUlink 模型建立46-48
• 4.3 离心式水泵的 SIMUlink 模型建立48-51
• 4.4 等百分比调节阀的 SIMUlink 模型建立51
• 4.5 直线特性调节阀的 SIMUlink 模型建立51-52
• 4.6 管路系统的 SIMUlink 模型建立52
• 4.7 空调房间的 SIMUlink 模型建立52-55
• 4.8 PID 控制器的 SIMUlink 模型建立55-57
• 4.9 本章小结57-58
• 第5章 各一次泵变流系统控制方法的仿真实验台建立58-70
• 5.1 定末端压差控制法仿真实验台的建立58-62
• 5.2 定干管压差控制法仿真实验台的建立62-63
• 5.3 定温压差控制法仿真实验台的建立63-65
• 5.4 最大阀门开度控制法仿真实验台的建立65-67
• 5.5 定流量系统仿真实验台的建立67-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第6章 一次泵变流量系统可行性分析及各控制方法节能性比较70-82
• 6.1 一次泵变流量系统的可行性分析70
• 6.2 一次泵变流量系统各控制方法的节能效果比较70-81
• 6.3 本章小结81-82
• 结论82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86

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