【摘要】：多聯(lián)式VRF系統(tǒng)因具有良好的部分負荷性能及相對獨立的控制特性而獲得廣泛應(yīng)用,但也存在一些缺陷或問題尚未得到徹底解決,特別是缺乏新風的問題隨著人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求越來越高而顯得更加突出。再者,關(guān)于VRF系統(tǒng)本身的以及與建筑結(jié)合的仿真與優(yōu)化控制方面的研究還很不完善,結(jié)合最新的建筑節(jié)能理論與技術(shù)解決VRF系統(tǒng)存在的問題將具有積極的意義。針對上述現(xiàn)狀研究了一種VRF與VAV結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),建立了從部件到整個系統(tǒng)的仿真模型,研究了從局部到系統(tǒng)層次的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法,為復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的實際開發(fā)與應(yīng)用提供并積累理論指導(dǎo)。首先,在明確了復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)后,建立了其核心子系統(tǒng)VRF的仿真模型并搭建了實驗臺進行了驗證�？紤]到VAV側(cè)的新風處理機組(簡稱OAP機組)與VRF系統(tǒng)類似,都是直接膨脹式系統(tǒng),建立了具有與部件個數(shù)無關(guān)特性的VRF系統(tǒng)仿真模型(包括制冷與制熱兩種模式)從而可適用于VRF及OAP的仿真。提出了一種快速迭代方法,可使系統(tǒng)算法中的一層迭代計算縮減至2次,極大地加快了計算速度,增強了模型的實用性。在VRF系統(tǒng)仿真模型之外,基于數(shù)據(jù)擬合方法建立了制冷劑物性參數(shù)顯式計算模型以確�？煽康木燃拜^快的計算速度。提出了一種建模方法可保證過熱蒸汽與飽和蒸汽、過冷液體與飽和液體分界點處制冷劑物性參數(shù)計算的連續(xù)性,并有效解決了過熱焓或過冷焓與溫度轉(zhuǎn)換可逆性差的問題。搭建了一個實驗臺對所建立的仿真模型進行了穩(wěn)態(tài)與動態(tài)工況下的實驗驗證,結(jié)果顯示模型結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的吻合性高,模型對動態(tài)變量的響應(yīng)合理,驗證了模型的有效性。其次,基于部件模型構(gòu)建了復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)動態(tài)仿真器并分析了系統(tǒng)各項運行控制特性。一是室內(nèi)溫度控制特性,發(fā)現(xiàn)在制冷和制熱模式下,不論各空調(diào)區(qū)域溫度設(shè)定值是否相同,室內(nèi)溫度都可以穩(wěn)定地控制在設(shè)定值上,且在部分室內(nèi)機處于關(guān)閉狀態(tài)時,其他區(qū)域的溫度控制不受影響,表明系統(tǒng)具有各區(qū)域相對獨立控制的靈活性。二是新風流量及新風送風溫度都得到了有效的控制,室內(nèi)空氣品質(zhì)也可得到保證,vrf系統(tǒng)的新風問題得到有效解決。三是系統(tǒng)能耗特性,系統(tǒng)運行參數(shù)改變顯著影響系統(tǒng)運行能耗特性,其中新風送風溫度是最關(guān)鍵的變量,變化的新風送風溫度導(dǎo)致vrf機組和oap機組承擔的負荷產(chǎn)生此消彼長的關(guān)系,最終影響系統(tǒng)能耗,表明可通過實時優(yōu)化新風送風溫度協(xié)調(diào)vrf機組與oap機組的運行,達到降低系統(tǒng)能耗的目的。四是系統(tǒng)能效特性,發(fā)現(xiàn)在不同的工況下機組的cop與部分負荷率plr有很強的關(guān)聯(lián)性。當plr處于0.4~0.7的范圍內(nèi)時,機組的cop最高,優(yōu)化控制應(yīng)朝此目標進行。在上述研究基礎(chǔ)上,以新風送風溫度為關(guān)鍵控制變量,提出了兩種運行參數(shù)優(yōu)化控制方法。第一種方法搜索使系統(tǒng)總能耗最低的最優(yōu)負荷分配比,再通過一定邏輯將該最優(yōu)的負荷分配比轉(zhuǎn)化為新風送風溫度設(shè)定值。第二種方法引入了人工智能技術(shù),通過合理的簡化建模方法,建立智能的系統(tǒng)預(yù)測模型,并通過智能尋優(yōu)算法(遺傳算法)直接搜索最優(yōu)的新風送風溫度設(shè)定值。測試結(jié)果表明兩種方法都可以有效地達到降低系統(tǒng)能耗、提高系統(tǒng)能效的目的,可應(yīng)用于不同的場合。最后,提出了一種系統(tǒng)全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法以保證復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)全年工況下的高效運行。前述運行參數(shù)優(yōu)化控制方法通過關(guān)鍵參數(shù)新風送風溫度協(xié)調(diào)VRF機組和OAP機組的負荷分配,但兩個機組必須持續(xù)運行且在系統(tǒng)負荷特別低時(如在冬末或過渡季工況)節(jié)能效果不明顯,故被稱為局域協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法。系統(tǒng)全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法是前者的發(fā)展與提升,當監(jiān)測到某一機組運行在低效率區(qū)時,考慮關(guān)閉該機組,降低此機組對系統(tǒng)能效的惡化作用,提高系統(tǒng)的整體能效水平。當系統(tǒng)負荷增大到一定程度時,重新開啟被關(guān)閉的機組,再次利用局域協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法的優(yōu)勢,從而最大程度地提高系統(tǒng)能效。當無機組關(guān)閉或重啟時(如在夏季或深冬工況),系統(tǒng)全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法等價于局域優(yōu)化控制方法。測試結(jié)果表明,在冬末和過渡季負荷較低的工況下,系統(tǒng)全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法比其他對比控制方法(包括局域協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法)更有效地降低了系統(tǒng)能耗,表明提出的全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法是有效的,為復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的全年高效運行找到了可行的路徑。
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【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB657.2
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本文編號：2388523