活塞式冷水机组的冷却水系统运行调节特性及节能研究

【摘要】：空调系统节能运行是公共建筑节能减排的关键所在,而冷水机组是空调系统的核心部件,占了系统能耗的50%~60%。因此有必要研究冷水机组的优化运行控制策略。冷却水系统优化运行是一个多变量耦合的复杂工程,因此需要综合考虑负荷特性、各设备运行调节特性和组合情况、管网特性和不同的运行控制策略等因素。本文考虑负荷特性和负荷分配策略的基础上,建立了多机头活塞式冷水机组的热力学理论模型,并对该理论模型进行了测试验证。结果表明,模拟计算结果和实测参数的冷水机组的系能系数和冷却水出水温度的相对误差分别低于8.4%和5%,从而验证了理论模型的准确和可靠性。利用所建的理论模型模拟分析了多机头活塞式冷水机组的运行特性,并考虑制冷剂环路和压缩机之间可以同时进行冷负荷分配的策略,与其它三种常规的控制策略相比,优化后控制策略具有明显的节能效果。建立了冷却水一次泵变流量系统的数学模型,分析了相同型号水泵的同步调速和非同步调速的节能效果,得到同步调速最节能;并结合考虑单台多机头活塞式冷水机组的能耗和参数变化对主机和冷却塔出水温度的影响,在不同负荷率和不同运行策略下,对比分析了应用在同一个冷却水系统的单台大水泵变频和二台相同类型小水泵同步变频这两种方案的节能效果,结果表明,两种方案都能够达到理想的节能效果。对某办公楼中央空调冷却水系统的冷却水泵和冷却塔风机联合变频的运行调节特性进行了实验研究,主要分析了在调节过程中设备间的耦合性、调节惰性和稳定性。结果表明,冷却水泵和冷却塔在调节过程中都比较稳定;对冷却塔出水温度控制时,不要太接近环境湿球温度,而冷却水泵调节到设定的温差目标值所对应的频率所需的时间是比较快。在冷冻水侧负荷和大气环境参数保持不变,当冷却水流量减小或冷凝器进水温度都升高时,压缩机进口过热度降低,冷凝器出口过冷度基本不变,而蒸发温度随着冷凝温度的升高而升高;当冷却塔风机频率为30Hz~50Hz和水流量比为37%~70%下进行调节时,冷却塔出水温度变化不大,说明设置冷却塔变频器的调节区间为30Hz~50Hz时,调节冷却塔风机转速具有一定的节能效果。同时根据该办公楼的负荷特性情况,在不同的季节下对冷却水系统进行了优化节能控制实验,验证了对冷却水泵和冷却塔风机联合变频控制策略的优势。 【关键词】：多机头活塞式冷水机组 冷却水系统 优化控制 调节特性 节能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 冷水机组优化运行控制的研究现状12-14
• 1.2.2 中央空调冷却水系统优化控制研究现状14-16
• 1.3 课题主要研究的工作内容16-18
• 第二章 多机头活塞式冷水机组优化运行控制策略分析18-34
• 2.1 引言18-19
• 2.2 多机头活塞式冷水机组简介19-20
• 2.3 活塞式冷水机组热力学特性模型建立20-24
• 2.3.1 蒸发器热力计算模型20-22
• 2.3.2 冷凝器热力计算模型22-23
• 2.3.3 活塞式压缩机热力计算模型23-24
• 2.4 多机头活塞式压缩机冷水机组计算模型算法24-26
• 2.5 模型模型验证26-27
• 2.6 运行控制策略27-29
• 2.7 机组运行特性和优化运行控制策略分析29-33
• 2.7.1 机组运行特性分析29-31
• 2.7.2 机组优化控制策略分析31-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第三章 冷却水系统优化运行研究34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 冷却水系统联结方式简介34-36
• 3.3 冷却水系统变水量优化控制分析36-46
• 3.3.1 冷却水泵功耗模型建立36-38
• 3.3.2 运行方案选择38-41
• 3.3.3 参数变化对主机和冷却塔出水温度的影响41-42
• 3.3.4 不同控制方式的节能对比分析42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 冷却水系统运行调节特性的实验研究47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 实验平台介绍47-51
• 4.2.1 中央空调系统介绍47-49
• 4.2.2 中央空调智能优化控制系统结构介绍49-51
• 4.3 冷却泵和塔联合变频的调节特性分析51-57
• 4.3.1 实验测试条件和控制策略51-52
• 4.3.2 耦合性分析52-55
• 4.3.3 调节惰性和稳定性分析55-57
• 4.4 优化节能控制分析57-62
• 4.4.1 建筑物空调季负荷57
• 4.4.2 实验测试条件和控制策略57-58
• 4.4.3 不同季节下的优化分析58-62
• 4.5 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果71-72
• 致谢72-73
• 附件73

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