收藏本站
《西安建筑科技大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中央空调水系统的优化控制与节能技术研究

李明海  
【摘要】:智能建筑的中央空调系统在为人们营造舒适环境的同时也带来了能耗问题。如何既满足空调舒适度、又最大限度地节约能源,已日益为人们所关注。在降低空调系统能耗的诸多措施中,空调系统的优化控制是很重要的方面。本文从系统角度出发,运用了过程优化控制的理论,以能耗函数作为目标函数,通过对中央空调系统监督控制层的优化操作及智能控制算法,实现了中央空调水系统以节能降耗为目标的优化控制。阐明只有从过程优化控制角度出发,确定目标函数,通过对中央空调系统监督控制层的优化操作及智能控制算法,才能真正实现中央空调水系统以节能降耗为目标的优化控制,达到稳定运行和节省能源。 在前人研究的基础上,分析了中央空调水系统设备的性能特性,采用理论分析和辨识方法相结合的方式建立了空调水系统中每个设备的数学模型,根据实际系统的运行特性,对各模型参数进行辨识,并对系统设备模型进行转化和简化处理,为系统优化模型的建立奠定了基础。 阐述了过程优化控制问题的实质和关键技术。指出过程优化的实质是:在不修改工艺、不增加生产设备的情况下调整操作参数。过程优化的目的是:寻求连续生产过程中各个装置控制系统的最优设定值,以使整个装置运行于最优工况。实现过程优化包括建立模型、优化算法选择及系统的实现等方面。分析了空调水系统优化控制问题的研究现状,指出了空调水系统优化的可能性,根据过程优化控制论中的过程优化模型将过程操作变量与经济效益方面的因素联系起来,把过程稳态模型寓于装置的经济模型之中,指出过程优化模型是实现优化操作的核心。提出了一种优化控制策略,建立了空调水系统优化控制的框架。在系统辨识的基础上,提出了空调水系统设备的自适应预测优化控制模型。并以某项目的空调水系统为研究对象,采用该项目的历史运行数据建立了该空调水系统设备自适应预测优化控制模型,并对预测模型的预测值与测试值的误差进行了分析。研究了基于全局优化策略的两种优化算法:遗传算法和模拟退火算法。 详细介绍了所研究空调设备监控系统的结构和子系统构成;分析了用户需求、总体目标和实现途径。重点介绍空调水系统各现场控制器(DDC)的配置情况及监控内容,分析了各控制器的应完成的任务及应接收和处理的信息。也介绍了实验所采用的系统集成软、硬件配置情况。 以空调水系统总能耗为目标函数,确定了空调水系统在线过程优化控制模型。指出了水系统在线过程优化控制的实现过程和步骤。分析了各变量的优化设定值及设备启停状态及其相对应的各现场控制器的设置情况,指出过程优化控制在现场控制器中的实现过程。通过自校正的在线仿真对系统的各控制变量以及各设备的启停运行模式进行实时预测。同时,采用基因遗传优化算法和模拟退火算法快速准确地获得各控制变量在预测时间内的最优设定值。针对中央空调系统水系统能耗优化,设计了具体的算法应用程序。针对实际工程,对采用两种优化算法前后的水系统能耗进行了分析对比。经计算分析,采用遗传算法优化后的系统电功率比优化前减少约10.88%;采用模拟退火算法优化后的系统电功率比优化前减少约8.8%。结果表明,两种优化算法均节能效果明显,遗传算法节能效果更好。该优化控制策略不仅节能效果明显,而且具有一定的可实施性,应用前景良好。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU831.36;TU201.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王阳;李少波;杨观赐;王琪伟;陈文博;;轨道交通环境智能节能控制技术研究综述[J];贵州大学学报(自然科学版);2014年01期
2 闫军威;严中俊;;一种冷水机组能耗模型参数的自适应在线辨识方法[J];建筑科学;2012年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张军;温室环境系统智能集成建模与智能集成节能优化控制[D];上海大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 严中俊;某酒店中央空调冷源系统节能运行优化研究[D];华南理工大学;2013年
2 李晓宇;中央空调节能控制系统的设计与开发[D];浙江工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭巧,徐庆伟;智能大厦中央空调系统的分析与建模(英文)[J];Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition);2002年03期
2 胡卫东;变风量空调系统控制的研究[J];长沙铁道学院学报;2001年01期
3 胡益雄,袁锋,张丽萍;VAV末端装置的模糊控制设计探讨[J];长沙铁道学院学报;2002年04期
4 董超俊;VAV控制系统的稳定性研究[J];工业仪表与自动化装置;2001年01期
5 赵加宁,张旭涛,郭骏;新风直接供冷空调系统的设计与运行优化[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2005年03期
6 于航,夏清,晋欣桥,肖赋;以PMV为基础的模糊控制器在VAV空调系统中的应用[J];节能;2001年04期
7 王军,任庆昌,郑庆红,刘咸定;Lonworks技术在变风量中央空调解耦控制系统中的应用[J];计算机工程与应用;2002年21期
8 鲁娟;李明海;任庆昌;;变风量空调系统智能控制技术研究[J];中国勘察设计;2006年05期
9 叶大法,杨国荣,胡仰耆;上海地区变风量空调系统工程调研与展望[J];暖通空调;2000年06期
10 钱锋,郑中磊;VAV空调系统在中小建筑中的应用[J];暖通空调;2003年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭小云;;南昌地区建筑遮阳效果分析[J];四川建筑科学研究;2010年06期
2 邓元媛;苏华;;地铁站变风量空调冬季工况节能研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
3 杨红;陈小卫;;上海近代居住建筑遗产保护与再生节能对策[J];四川建筑科学研究;2011年02期
4 朱夜明;乔宗敏;;延迟混沌神经网络的数值解法[J];安徽教育学院学报;2006年06期
5 江晓林;苗雨;;智能楼宇监控系统的设计与开发[J];安防科技;2006年03期
6 于德江;张林平;;一种异步电动机的高性能控制方案[J];安徽工学院学报;1992年04期
7 苏卫国;应用光纤进行计算机网络通信[J];安徽机电学院学报;1999年04期
8 刘天树;住宅智能化电气设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年02期
9 沈国民,孙永耀,谢军龙;空调自动控制系统仿真教学实践的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年04期
10 汪力君,方潜生;基于B/S模式的IPMS研究与实现[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 洪露;穆志纯;;一种新的克隆混沌调节算法的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 王江江;荆有印;张春发;时国华;;恒温恒湿空调控制系统的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 洪露;;一种改进克隆选择算法的收敛速度方法研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
4 刘琨;林乐科;康士峰;赵振维;朱庆林;陈祥明;李建儒;;地基单站GNSS在电波环境折射修正中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S01北斗/GNSS导航应用[C];2012年
5 刘远东;尹益辉;;基于多目标优化的螺栓-法兰连接结构尺寸设计[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
6 吴峰;杨晨阳;田亚飞;毛士艺;;实现线性约束最小功率滤波器的迭带辅助矢量算法[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
7 袁伟;时公涛;蒋咏梅;;一种基于ROEWA算子和GA-PoweⅡ算法的SAR图像配准方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
8 龚旻;程永丰;林涛;;基于DCT的DSSS系统多音干扰抑制技术研究[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
9 刘福平;杨长春;;孔隙度敏感系数的数值计算[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第四卷(油气资源)[C];2003年
10 韩海涛;马红光;朱晓菲;刘志强;周国栋;;基于Time-to-Count测量原理的便携式个人剂量仪的研制[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 武心安;未知环境下自主式水下潜器路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陆济湘;三维物体建模和场景构造技术研究[D];华中科技大学;2010年
4 杨红;污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究[D];华南理工大学;2010年
5 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
6 高磊;P2P工作流系统中的资源搜索及负载均衡优化研究[D];山东大学;2010年
7 赖小波;机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D];浙江大学;2010年
8 孙尧;纬编针织物疵点实时智能检测的研究[D];东华大学;2010年
9 周晖;自由搜索算法及其在传感器网络中的应用[D];东华大学;2010年
10 王伟;铁路网抗毁性分析与研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 仇军;基于随机动态规划的清江梯级水库发电优化调度规则研究[D];郑州大学;2010年
2 蒋静;基于量子粒子群优化的Volterra核辨识及故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
3 张力淼;农村电力网规划计算机辅助设计系统的研究[D];郑州大学;2010年
4 王海霞;空调系统经济节能性分析[D];郑州大学;2010年
5 刘军;基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划研究[D];郑州大学;2010年
6 白明;船舶管系路径优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 章鑫;基于液压缸压力及鳍角反馈的减摇鳍升力控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙立晶;基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘翠;水声图像阈值分割及智能优化算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王春,刘应清;地下铁道中的环境控制系统[J];地下空间;2003年03期
2 张军;最小二乘法在经典阶跃响应辩识中的应用[J];包头钢铁学院学报;2000年04期
3 刘钢;焦阳;贾书洪;;模糊PID控制在中央空调变流量节能中的应用[J];电力电子技术;2007年11期
4 李玉街;;智能模糊控制技术在中央空调节能控制中的应用[J];电力需求侧管理;2007年05期
5 孟华;龙惟定;王盛卫;;基于遗传算法的空调水系统优化控制研究[J];建筑节能;2007年01期
6 曹琦;;中央空调变频定压变水量系统是不节能的[J];建筑节能;2007年01期
7 娄小军;;机房新风系统节能技术[J];建筑节能;2009年12期
8 李召泼;张小松;吴智深;;大型公共建筑中央空调的节能与监控[J];建筑节能;2010年03期
9 余磊;何斌;王晓保;;地铁车站空调通风系统变频节能控制的设计[J];风机技术;2009年01期
10 李秀华;;温室环境下多变量模糊控制系统[J];辽宁工程技术大学学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王涛;魏丰伟;侯忠平;;卷烟厂中央空调系统节能技术研究[A];中国烟草学会工业专业委员会烟草工艺学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 邹秋滢;温室小气候模型的建立及其控制策略研究[D];沈阳农业大学;2010年
2 林东亮;温室环境控制混合系统建模与分析[D];上海大学;2010年
3 颜永民;建筑冷热源系统自适应优化控制模型的研究[D];湖南大学;2007年
4 赵灵晓;基于部件神经网络模型的制冷系统混合仿真方法及应用[D];上海交通大学;2010年
5 刘雪峰;中央空调冷源系统变负荷运行控制机理与应用研究[D];华南理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 孟明;中央空调制冷系统的优化及软件开发[D];沈阳工业大学;2009年
2 周宏峰;大型公共建筑空调系统节能运行若干问题分析[D];哈尔滨工业大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 单鑫;魏兵;张会玲;;基于自适应模糊PID控制的中央空调冷冻水系统仿真研究[J];河北工业科技;2013年06期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李廷勋,郭开华,王如竹,马伟斌;基于遗传算法混合工质热泵多参数优化[J];工程热物理学报;2003年05期
2 赵加宁,郭骏;组合变风量空调系统研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年12期
3 薛卫华,张旭;供暖房间热环境参数的实验研究及人体热舒适的模糊分析[J];建筑热能通风空调;2000年02期
4 吴宏鑫;自适应控制技术的应用和发展[J];控制理论与应用;1992年02期
5 黄道平,朱学峰,胥布工;自适应神经元非模型多变量优化补偿控制[J];控制理论与应用;1998年03期
6 舒怀林;PID神经元网络对强耦合带时延多变量系统的解耦控制[J];控制理论与应用;1998年06期
7 倪晓华,夏■,萧渊;板式换热器的换热与压降计算[J];流体机械;2002年03期
8 张治江,石久胜;热水间歇供暖加热过程数理模型[J];暖通空调;2001年02期
9 晋欣桥,任海刚,李哓锋,夏凊,周兴禧;多区域变风量空调系统及其分配控制研究[J];暖通空调;2001年06期
10 孟华 ,龙惟定 ,王盛卫;集中空调冷水侧局部系统上位机控制器的实时控制分析[J];暖通空调;2005年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李明海;智能建筑中的热源自适应节能控制[D];西安建筑科技大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙育英;肖婧;;系统集成控制与建筑设备的节能[J];智能建筑;2007年06期
2 陈谨菡;张九根;;二次泵变水量系统节能问题探讨[J];低压电器;2009年20期
3 王勇,赵庆珠;冰蓄冷系统的优化控制分析[J];暖通空调;1996年03期
4 曾小勇;;电厂制粉系统全程控制方案研究[J];可编程控制器与工厂自动化;2005年08期
5 童立君;江智军;黄国庆;;基于遗传算法的水厂二级泵房智能调度系统[J];电气传动自动化;2008年01期
6 桑仁喜;潘伪军;;水利工程设计质量优化管理分析[J];黑龙江水利科技;2009年04期
7 谢远党;李维嘉;;不同容量柴油发电机组并联运行时优化控制的研究[J];电测与仪表;2011年05期
8 葛茂泉,周红;冷风机除霜始点的优化控制[J];上海水产大学学报;1993年01期
9 刘业凤,史钟璋,张吉光,胡松涛;冰蓄冷空调系统优化控制的经济性分析[J];暖通空调;1998年03期
10 王琳基;两台不同容量柴油发电机组并联运行优化控制的探讨[J];移动电源与车辆;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈中;钱付平;张洎航;;高层建筑空调水系统节能分析[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
2 袁建新;易小文;;空调水输送系统节能方案探讨[A];2008年湖南省暖通空调制冷学术年会论文集[C];2008年
3 余俊祥;;空调水系统设计[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集(2)[C];1998年
4 刘业凤;史钟璋;张吉光;胡松涛;;冰蓄冷空调系统优化控制的经济性分析[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会论文集(2)[C];1998年
5 杜晓宁;李少远;席裕庚;;基于认知效用的满意控制[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
6 陈永生;;档案利用的合理性与档案利用优化研究[A];海峡两岸档案暨缩微学术交流会论文集[C];2005年
7 王泽宁;费树岷;冯纯伯;;一类开关混杂系统的稳定性准则和优化控制设计[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
8 陈丹丹;晋欣桥;杜志敏;肖晓坤;;基于COP的多台冷水机组联合运行空调系统的负荷优化分配[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
9 ;特灵空调有限公司空调水系统优化方案[A];全国暖通空调制冷2006年学术年会文集[C];2006年
10 朱永忠;;在高温条件下系统高负荷运行的优化控制[A];全国化肥工业技术交流会论文资料集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 袁科;高层建筑供暖空调水系统静压隔断装置[N];科技日报;2003年
2 向忠宏 本报记者 秦宜德;优化控制方案实现主动节能[N];中国房地产报;2005年
3 中国建材研究院 李桂兰;优化控制是水泥生产自动化的目标(上)[N];中国建材报;2004年
4 中国建材研究院 李桂兰;优化控制是水泥生产自动化的目标(下)[N];中国建材报;2004年
5 王强熊德伟 宋虎堂 谢涛 黄海荣 谢文飞 黄勇胜;透视日本公司节能与TPM管理[N];中国石化报;2007年
6 迟明霞;“主动防御”渐成汽车安全攻关重点[N];中华工商时报;2008年
7 克松;中南大学获国家科技奖项目介绍[N];中国有色金属报;2005年
8 记者 郭立杰 王平;优化:铺就节约发展之路[N];中国石油报;2006年
9 记者  黄颖;高峰期行车提速15%[N];成都日报;2006年
10 王儒 黄靖萍;国内首家“过程优化控制云服务系统”开通运行[N];中国信息报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李明海;中央空调水系统的优化控制与节能技术研究[D];西安建筑科技大学;2011年
2 赵天怡;空调冷冻水系统变压差设定值优化控制方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 尹增山;混杂系统优化控制理论研究[D];浙江大学;2001年
4 唐国宁;时空混沌与二维湍流控制的研究[D];北京师范大学;2006年
5 胡知能;创新产品市场扩散模型及其应用[D];四川大学;2005年
6 杨振中;氢燃料发动机燃烧与优化控制[D];浙江大学;2001年
7 张辉;以减阻增升减振为目标的尾流的电磁优化控制[D];南京理工大学;2011年
8 龚德英;多媒体学习中认知负荷的优化控制[D];西南大学;2009年
9 盖志武;交流发电、逆变弧焊两用机的建模及仿真研究[D];东北林业大学;2004年
10 许贤;张拉整体结构的形态理论与控制方法研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 聂雪媛;常减压蒸馏装置的优化控制和先进控制[D];北京化工大学;2002年
2 徐筱涛;县区电网电压无功优化控制分析[D];四川大学;2005年
3 杨辉;制氧项目控制体系设计[D];四川大学;2005年
4 杨军;乙醛氧化制醋酸装置的软测量先进控制和优化控制[D];北京化工大学;2001年
5 王君;分段线性系统的控制问题研究[D];南京理工大学;2005年
6 李善军;温室温湿度两级优化监控系统的研究[D];华中农业大学;2005年
7 宋江平;制粉系统全程控制方案研究[D];武汉大学;2004年
8 闫秀英;全空气中央空调系统仿真与优化控制[D];西安建筑科技大学;2006年
9 杨凯尧;精馏生产过程稳态建模及其优化[D];吉林大学;2006年
10 李瑞;双进双出磨煤机料位检测与控制[D];沈阳工业大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026