基于无中心的变风量空调送风系统模型与节能优化研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文基于无中心的变风量空调送风系统模型与节能优化研究专业：智能建筑硕士生：华宇剑指导教师：于军琪教授摘要中央空调系统是大型公共建筑的重要耗能设备。据统计，由于不合理的控制策略，其送风系统能耗占到整个中央空调系统的30%左右。变风量空调送风系统根据建筑负荷的变化实时控制送风量，以优化送风系统的运行能耗。然而各控制回路的耦合关系严重影响了控制系统的稳定性与节能性。因此，优化变风量空调送风系统的运行方式，降低系统运行能耗，是现阶段亟待研究的问题。无中心建筑智能化系统具有分布式、自组织、即插即用的

2、特性，是面向建筑自动化系统的新型平台技术。论文基于无中心平台对某办公建筑变风量空调送风系统的模型与节能优化方法开展研究，以期为公共建筑中变风量空调系统的节能优化运行提供参考与借鉴，主要研究内容如下：（1）建立送风系统各典型环节的数学模型，并基于流体管网的压力、流量平衡定律，建立送风系统管网的阻抗‐流量平衡模型，以研究变风量末端与送风机在送风管网中的耦合关系，并进一步分析末端风阀开度与风机转速对于送风系统能耗的重要意义。（2）基于无中心平台的分布式特征，研究各末端风阀开度的分布式优化方法。首先，以末端风阀的最小阻抗

3、为目标函数，以相邻支路间阻抗‐流量平衡模型为约束条件，建立末端风阀开度的优化问题模型。其次，利用分布式迭代算法求解优化问题。末端节点与邻居节点实时交互支路风量与阻抗信息，并通过牛顿法求解当前步长下的风阀开度。在迭代过程中，各末端阀门开度收敛于最优状态。在仿真实验中，该优化方法可根据末端设定风量与送风管网参数优化风阀阻抗，以降低送风管网的能耗损失。（3）研究送风机转速的节能优化方法。分析传统总风量风机控制法的节能潜力，研究影响送风机转速整定参数K的关键因素。通过数学分析，寻找送风管网参数与风机期望转速的对应关系，建

4、立以末端风阀阻抗均值与阻抗方差为自变量的K值优化函数。在仿真实验中，该优化方法相较与传统总风量风机控制法可有效降低风机运行转速，进而优化送风机运行能耗。西安建筑科技大学硕士学位论文本文建立目标建筑变风量空调送风系统管网模型并分析其耦合关系，进而基于无中心平台研究末端风阀开度与送风机转速的优化方法。该方法可以保证末端风阀处于较大开度，送风机处于低转速状态运行，提高了送风系统运行的稳定性与节能性。关键词：送风系统；耦合关系；模型；优化方法本研究得到国家重点研发计划项目（编号2017YFC0704100）“新型建筑智能

5、化系统平台”的资金资助。西安建筑科技大学硕士学位论文ModelandEnergySavingOptimizationofVAVAirSupplySystemBasedonDecentralizedControlPlatformSpecialty:IntelligentBuildingAuthor:HuaYujianSupervisor:Prof.YuJunqiAbstractCentralairconditioningsystemisanimportantenergyconsumingequipmentforla

6、rgepublicbuildings.Accordingtothestatistics,unreasonablecontrolstrategy,theenergyconsumptionoftheairsupplysystemevenaccountsmorethan30%ofthewholeairconditioningsystem.Theairsupplysystemofvariableairvolumeair-conditioningadjuststheairsupplyaccordingtotherealti

7、mechangeofthebuildingload,inordertooptimizetheenergyconsumptionofthefan.However,thecouplingofthecontrolloopsseriouslyaffectsthestabilityandenergysavingofthesystem,whichhasbecomeanimportantfactorrestrictingthedevelopmentoftheairsupplysystem.Underthepremiseofen

8、suringindoorcomfort,optimizingtheoperatingmodeofVAVairconditioningsystemandreducingtheenergyconsumptionofthesystemaretheproblemstobestudiedatthepresentstage.Decentralizedcontrolplatformha