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基于粒子群算法的复合式变风量空调系统节能方法研究

王招  
【摘要】:众所周知,空调在建筑中占据了很大部分能耗,提高空调节能性对减少建筑能耗具有重要意义。目前,舒适性空调大多采用最大温差送风方式。过低的送风温度会造成出风口表面结露,而且,送风量过小会使得室内空气品质变差。然而,提高传统型空调出风温度会使得电加热功耗增大,系统性能系数降低。热湿季节,排风的温湿度较低,多冷凝器系统即能回收排风显热能量又能回收部分冷凝散热量。水的蒸发冷却作用驱动力为焓差,用间接蒸发冷却器充当排风的能量回收装置,不仅能够回收全热能量,而且不会增加一次空气含湿量。综合上述两种系统的优点,本文研究了一种二级间接蒸发冷却与蒸汽压缩式循环相结合的复合式空调系统,用来改善室内热舒适性和提高空调系统节能效率。为了研究复合式空调系统的节能潜力,本文做了以下几方面工作:(1)搭建了二级间接蒸发冷却系统与双冷凝器系统组成的复合式空调数学模型。(2)分析送风温差对双冷凝器空调最佳的蒸发器与再热冷凝器面积比的影响,以及双冷凝器空调和传统型空调在热湿环境下的性能系数(COP)。(3)分析露点蒸发冷却器的湿通道空气质量流量比与制冷量之间的关系,比较三种间接蒸发冷却系统的排风能量回收能力。(4)使用新型密度峰值聚类算法(DPC)建立空调能耗相对误差与工况簇数量之间的二元回归关系,得到一种用于减少能耗计算工作量的负荷聚类算法。(5)采用粒子群算法优化长沙市某办公室中复合式空调器的生命周期成本(LCC)。通过对空调结构参数优化后发现,复合式空调器全年能耗量为3566.7 k W,比传统型空调器和双冷凝器空调器分别节省了1794.6 k W和672.2 k W。它的最小生命周期成本为24413.68元,投资成本增加了1202.6元,回收周期为2.98年。随着送风温差的减小,复合式空调的节能效率增大。与传统型空调器相比,送风温差3~9℃范围内,复合式空调器的全年节能效率为55.93~16.76%,高于双冷凝器空调的51.37~2.49%。


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