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基于参数集总的中央空调系统调控策略优化及节能研究

凌善旭  
【摘要】:既有中央空调系统负荷受室外气象条件与室内使用情况影响而变化,而空调系统的设计以系统额定工况下最优运行为依据,导致部分负荷下运行效率的降低。因此,空调系统的调控策略优化在部分负荷时具有必要性。空调系统可调控参数较多且不同参数的变化对系统性能影响不同,模拟仿真是研究空调系统部分负荷时不同调控策略下系统的运行性能及其优化控制策略的重要方式。中央空调系统的常规模拟研究方法主要有两种:其一,以具体结构参数为基础的精确模拟方法;其二,通过大量实验数据进行拟合或采取经验公式进行模拟。然而,空调系统不仅各部件具体结构参数难以获取,且较难得到大量实验数据,因此常规模拟方法具有一定的局限性。为此,本文基于参数集总法建立中央空调系统仿真模型,并构建中央空调系统实验装置进行验证。在此基础上,分析系统不同调控策略对运行性能的影响,以系统综合效率EER为评价标准,提出各调控参数的优先级控制策略及全局优化控制策略,同时研究单一变量控制、多变量联合控制的节能效果。基于上述调控策略优化研究方法,对实际空调系统进行调控优化并分析节能效果。论文通过将系统各部件未知结构参数对冷水机组、空气处理箱、冷却塔、输送设备进行建模,根据系统运行特性形成中央空调系统仿真模型。构建中央空调系统实验装置,采集不同工况下的实测数据对所建空调系统性能仿真模型加以验证,结果表明模拟与实验的误差均在13%以内。基于所建立中央空调系统仿真模型,深入研究了空调系统实验装置中冷冻水流量、冷却水流量、空气处理箱风量及冷却塔风量对系统性能的影响规律,并结合各变量对系统制冷量与能耗的影响分析获得单一变量运行优先级控制策略。在此基础上,分别对冷冻水系统、冷却水系统、系统全局展开多变量联合控制优化,研究不同负荷下多变量控制下的最优运行工况点,确定调控优化策略。对比分析系统单一变量、双变量及多变量最优调控策略的节能效果,结果表明采取全局优化的节能效果最佳。基于上述调控策略优化研究方法,对无锡华清大桥地铁站空调系统进行节能优化运行。通过典型气象参数及系统负荷,分析地铁空调系统全天的运行规律,并探讨了冷冻水流量、冷冻水供水温度、空气处理箱风量及冷却塔风量对系统性能的影响,获取单一变量优先级控制策略。同时,进行全局优化控制分析,提出当负荷率为0.75与0.9时的最优运行策略。由调控策略优化实施效果可见,2016年空调季用电量相比于2015年同期降低了 14.4%。


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