变风量（VAV)中央空调能耗建模、分析与节能策略研究

【摘要】：能源是人类赖以生存的重要物质基础。中国是人口众多且资源相对不足的国家。要实现经济社会的可持续发展,必须走节约资源的道路【1】。随着中国城市化进程的进一步深入,公共建筑的能耗问题已经成为一个热点问题,而作为占建筑物能耗约50%～60%的空调能耗更成为人们关注的核心,因此对空调系统能耗问题的研究势在必行。 变风量空调系统VAV(Variable Air Volume)是一种通过送风量改变来调节室内温湿度的系统,因为它出色的节能性所以得到了广泛的应用【2】。本文正是从这点出发,对变风量空调系统的能耗进行深入的研究。本文首先介绍了变风量空调系统的控制方法,并基于西安建筑科技大学变风量空调实验为平台,通过omron plc和LabVIEW完成系统的硬件和软件的搭建,并完成了部分控制程序的编写。其次,通过对变风量空调系统各个部分的能耗分析来了解能耗设备的特点,以及研华(台湾)公司的WebAccess组态软件和BEMS楼能源管理系统搭建了变风量中央空调能耗计量与分析系统,进行了实验测试。最后,通过应用BP与RBF对风机能耗建立了神经网络的模型,得到了比较好的拟合度,针对影响风机能耗的主要因素之一的送风温度,采用模糊自适应整定PID参数进行控制器的优化,达到了满意的控制效果。 【关键词】：变风量空调 能耗计量与分析 WebAccess+BEMS 神经网络 模糊控制
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 国内外变风量空调系统研究现状8-9
• 1.2.2 国外空调能耗监测、分析与节能策略研究现状9-10
• 1.3 本课题研究的主要内容和解决的主要问题10-11
• 1.4 论文结构11-12
• 2 变风量（VAV）中央空调控制系统与实现12-36
• 2.1 变风量中央空调系统控制方案13-19
• 2.1.1 风系统控制方案13-16
• 2.1.2 水系统控制方案16-18
• 2.1.3 末端设备控制方案18-19
• 2.2 实验室监控系统的实现19-33
• 2.2.1 实验室研究平台介绍19-20
• 2.2.2 监控系统的结构与硬件配置20-23
• 2.2.3 系统设备通信设置23-31
• 2.2.4 系统自动启停程序编写31-33
• 2.3 小结33-36
• 3 变风量（VAV）中央空调能耗计量与分析36-56
• 3.1 中央空调系统能耗分析36-44
• 3.1.1 热冷源能耗分析36-39
• 3.1.2 水泵能耗分析39-42
• 3.1.3 空气处理机组能耗分析42-43
• 3.1.4 冷却塔能耗分析43-44
• 3.1.5 末端能耗分析44
• 3.2 基于研华WebAccess 的实验室中央空调能耗计量与分析系统44-49
• 3.2.1 能耗计量系统45-47
• 3.2.2 能耗分析系统47-49
• 3.3 运行条件下实验室能耗数据分析49-54
• 3.4 小结54-56
• 4 变风量（VAV）中央空调系统风机能耗模型的建立56-80
• 4.1 基本原理与方法56-66
• 4.1.1 神经网络理论56-62
• 4.1.2 小波分析方法62-66
• 4.2 变风量空调能耗相关数据分析（冬季工况）66-69
• 4.2.1 变风量空调能耗数据的测试方案66
• 4.2.2 变量数据的相关性分析66-67
• 4.2.3 冬季工况的数据相关性分析67-69
• 4.3 变风量空调系统风机能耗模型的建立69-77
• 4.3.1 能耗模型结构69-70
• 4.3.2 数据的预处理70-72
• 4.3.3 基于神经网络的风机能耗模型的建立72-77
• 4.4 影响风机能耗的因素分析77
• 4.5 小结77-80
• 5 变风量(VAV)中央空调送风温度系统优化控制80-96
• 5.1 送风温度系统的辨识80-85
• 5.1.1 系统辨识基本原理80-81
• 5.1.2 基于MATLAB 系统辨识工具箱的系统辨识81-85
• 5.2 基于模糊PID 的送风温度系统的控制仿真85-93
• 5.2.1 模糊PID 控制原理85-86
• 5.2.2 模糊PID 控制器的设计原理86-89
• 5.2.3 模糊PID 仿真程序设计与结果分析89-93
• 5.3 控制器实验实现93-94
• 5.4 节能性分析94
• 5.5 小结94-96
• 6 结论96-98
• 致谢98-100
• 参考文献100-104
• 附录104-107

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