空气—水式中央空调系统能耗分析及控制

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1、分类号：TP29密级：UDC：621.3编号：河北工业大学硕士学位论文空气-水式中央空调系统能耗分析及控制论文作者：邱影杰学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：控制工程指导教师：陈曦职称：教授ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofControlEngineeringANALYSISOFENERGYCONSUMPTIONANDCONTROLOFTHEAIR-WATERTYPECENTRALAIR-CONDITIONINGSYSTEMbyQiuYingjieSup

2、ervisor:Prof.ChenXiDecember2014河北工业大学硕士学位论文摘要中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量的方式设计，所以在负荷波动条件下，中央空调系统若按照电机全功率运行会产生很大的能源浪费。因此采用变频技术减少中央空调系统的能耗是意义重大的节能方案。主要研究北方普遍使用的水冷型单冷空气-水式中央空调系统。该类中央空调系统包括以制冷机组为核心的制冷系统和以供热锅炉为核心的采暖系统。因此要分别对冬季采暖系统和夏季制冷系统进行能耗分析。本研究基于分析法建模的基本思想，全面地分析了冬季采暖系统和夏季制冷系统的综合能耗。分析系统各组成部件的

3、工作特性得到决策变量以及约束条件，并且利用分析法进行机理建模得到具有普适性的目标函数。将本课题研究的中央空调系统的具体参数带入目标模型，在满足约束条件的前提下利用MATLAB优化工具箱得到某负荷量情况下的最优解（温差值）。利用MATLAB对最优解进行仿真分析验证方案的可行性。然后，进行中央空调控制系统的搭建。本课题选用西门子S7-1200PLC为核心控制器，使用TIAPortalV11软件编写PLC程序，WinCC软件搭建组态画面。控制策略选用PID控制，把分析得出的供回水温差的最优解作为PID输入的给定值，PID的输出值作为执行器-变频器的输入，由变频器控

4、制电机的转速，从而改变管路中的水流速进而达到调节温差的控制目标。并搭建了远程集中抄表系统便于利用专用软件对耗电量进行分析统计。关键字：中央空调机理建模控制系统抄表系统I空气—水式中央空调系统能耗分析及控制ABSTRACTTheair-conditioningsystemisdesignedinthecaseofmaximumloadwithasmallquantityofmargin.Sotheair-conditioningsystemwillwastealotofpowerwhenitsmotorworksundertheconditionsoffixe

5、dtemperaturedifferenceandfullpower,whentheloadisvariesastimewentby.Sotheconvertertechniqueisasignificantmeasure,whichisenergy-savingofcentralair-conditioning.TheWSC-Wsinglecoolingtypeairconditioner,whichisusuallyusedinthenorthofChina,isthemainlyobjectofstudy.Itcontainsthecoolingsys

6、temcentereditsworkinrefrigeratingmachineandheatingsystemcentereditsworkinboiler.Soanalysistheenergyconsumptionofthewinterheatingsystemandthesummercoolingsystem,respectivelyisnecessary.Thisstudywasbasedonthebasicideaofmodelinganalysis,acomprehensiveanalysisoftheoverallenergyconsumpt

7、ionofwinterheatingandsummercoolingsystem.Operatingcharacteristicsofthevariouscomponentsofsystemtogainthedecisionvariablesandconstraints,anduseanalysisofmechanismmodelingmethodtoobtaintheobjectivefunctionwhichisuniversalinnature.Thespecificparametersoftheresearchisbroughtintothecent

8、ralair-conditioningsystemo