中央空调冷却水系统节能控制的研究

【摘要】：建筑能耗占社会总能耗的30%以上,做好建筑节能对减小社会总能耗具有非常重要的意义。而在建筑能耗系统中,中央空调系统节能潜力最大,建筑节能首先应考虑中央空调系统节能。 冷却水系统能耗是中央空调系统能耗的重要组成部分,占中央空调总能耗的15~20%。中央空调冷却水系统大部分时间在部分负荷下运行,节能的关键在于部分负荷下如何节能,或者说部分负荷下如何对冷却水系统进行控制。 本文首先对中央空调冷却水系统节能潜力进行研究。对相关文献进行了辨析,认为冷却水系统的节能潜力在10%左右(基准是冷却水泵和冷水机组总耗电量),不低于冷冻水系统的节能量。然后提出了一种计算冷却水系统节能量的方法,可以简单准确地计算冷却水泵变频的节能量。 通常采用的冷却水系统节能控制策略主要有两种:定冷却塔进出口温差控制和定冷机出口冷却水温度控制,与定冷却水流量相比,这两种控制策略都是节能的,但都不是最优的。本文提出了中央空调冷却水系统最优节能控制策略。这种控制策略要求在系统调试过程中确定各种外界条件下的最小能耗工况的水泵和风机频率。在系统运行过程中,直接根据外界条件将水泵和风机频率调到这个频率。本文同时给出了计算各种外界条件下最小能耗工况的水泵和风机频率的方法。 为了实现上述中央空调冷却水系统最优节能控制策略,本文设计了一套控制系统(包括硬件和软件)。硬件设计的特点主要在于具有较大容量的存储器,用来存储一个四维数据库,这个数据库中存储了各种外界条件(四维条件)下,最小能耗工况的水泵、风机的开启台数及频率。软件设计的特点在于对上述数据库寻址程序。经检验,设计的控制系统能够实现数据库存储、数据库寻址以及其它输入输出功能,能够满足实现最优控制策略的要求。 在一个实际工程中试用上述控制系统。在试用期间,冷却水进出冷水机组的温差明显加大,总节能量达4.9%(以冷机、冷冻水泵、冷却水泵总耗电为基准)。初步证明本文提出的控制策略及开发的控制系统具有一定的实用性和较好的节能效果。 【关键词】：冷却水系统 冷却水泵 冷却塔风机 中央空调系统 节能控制
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 中央空调系统控制研究14-18
• 1.2.2 中央空调冷却水系统节能控制研究18-19
• 1.3 本文研究内容19-20
• 第2章 中央空调冷却水系统节能潜力分析20-27
• 2.1 相关研究文献辨析20-22
• 2.2 冷却水泵变频全年节能量的计算22-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 中央空调冷却水系统最优节能控制策略27-38
• 3.1 问题的提法27-28
• 3.1.1 控制目标27
• 3.1.2 可以调节的量27
• 3.1.3 可以测量的量27-28
• 3.1.4 问题的提法28
• 3.2 控制策略28-29
• 3.3 确定某一外界条件下最小能耗工况的一般方法29-33
• 3.4 确定某一外界条件下最小能耗工况的简化方法33-36
• 3.5 讨论36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 中央空调冷却水系统节能控制模块设计38-44
• 4.1 节能控制模块功能38
• 4.2 节能控制模块电路设计38-39
• 4.3 节能控制模块软件设计39-42
• 4.4 控制模块性能测试42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第5章 中央空调冷却水系统节能控制模块工程应用44-56
• 5.1 试验用中央空调系统概况44-47
• 5.2 安装中央空调冷却水节能控制系统47-48
• 5.3 编制节能控制系统软件48-50
• 5.3.1 冷却塔换热性能数学模型48-49
• 5.3.2 冷水机组COP 数学模型的建立49-50
• 5.3.3 数据库的建立及计算软件的编制50
• 5.4 试验结果50-53
• 5.5 分析与讨论53-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第6章 结论及展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 作者攻读硕士学位期间论文发表情况63

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