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中央空调变频节能改造技术的分析与研究

作　者: 孙明原
导　师: 王晓放
学　校: 大连理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 中央空调系统变频控制节能改造 PLC
分类号: TU831.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

中央空调系统在满足人们对环境舒适度要求的同时浪费了大量的能源。传统系统由于存在能耗过大等问题,现利用变频调控技术代替传统空调技术。当前我国的一部分变频空调系统由于存在自动化程度过低,设计不合理等多方面问题,使得变频空调系统利用率不高。所以对建筑物变频控制系统设计的好坏对整个系统具有重要的意义。变频空调系统以其结构简单,节能显著的特点,在我国发展节约型社会的要求下,越来越受到用户欢迎。因此针对建筑物设计一套高效节能的变频控制系统具有重要意义。本文对中央空调系统结合PID控制算法,设计一套变频PLC自动控制系统。因SIMATIC S7-300具有极强的处理速度,界面友好等优点,本楼宇温度控制采用其作为控制器,在提高效率的同时降低了成本。本文同时计算出用于改进所需要的投资成本。本文以大连棒棰岛国宾馆为研究对象,对原有部分建筑物的中央空调系统进行节能改造分析。通过对建筑物系热泵循环系统、冷冻水循环系统等五套空调系统进行设备选型,建立变频空调系统的结构图及配电图等详细分析了空调系统的控制逻辑和控制方式,将原有的一次泵定流量中央空调系统改造为二次泵变流量系统。利用TRNSYS软件通过建立变频水泵的数学模型,建立中央空调系统仿真模型并进行仿真模拟,将模拟改造后的中央空调系统的全年能耗值与未经变频节能改造的中央空调系统的能耗值进行比较分析。结果表明对棒棰岛国宾馆的传统中央空调系统进行变频节能改造对比传统系统可以有效的减少耗能量。证明了二次泵变频控制系统针对大连棒棰岛国宾馆可以实现节能效果,且节能效果比较理想。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国内外空调变频控制系统的发展  11-12
    1.2.2 我国的空调系统节能现状  12-13
  1.3 本文的研究内容  13-15
2 中央空调系统变频调控节能原理  15-27
  2.1 变频器原理  15-16
  2.2 水泵相似原理  16-18
  2.3 水泵变频节能原理  18-21
    2.3.1 单台水泵的变频节能原理  18-19
    2.3.2 多台水泵变频调速节能原理  19-21
  2.4 变频调速节能量预估  21-25
    2.4.1 TRNSYS软件预估单台变频水泵节能量  21-22
    2.4.3 TRNSYS软件预估多台变频水泵节能量  22-25
  2.5 中央空调控制系统变频方案  25-26
    2.5.1 中央空调控制系统变频方案的分类  25
    2.5.2 本文中央空调系统变频改造方案的选择  25-26
  2.6 中央空调系统变频改造方案的设计准则  26
  2.7 本章小结  26-27
3 中央空调系统变频调速自动控制PLC实现  27-37
  3.1 中央空调系统变频改造方案的硬件实现  27-29
    3.1.1 CPU模块设置  27-28
    3.1.2 存储卡设置  28
    3.1.3 信号模块设置  28
    3.1.4 电源模块设置  28-29
    3.1.5 传感器设置  29
    3.1.6 继电器设置  29
  3.2 中央空调系统变频改造方案的软件实现  29-34
    3.2.1 STEP7软件介绍  29-31
    3.2.2 中央空调控制系统STEP7软件模块编程  31-33
    3.2.3 WINCC软件介绍  33
    3.2.4 中央空调控制系统WINCC输出显示  33-34
  3.3 中央空调节能改造系统的控制方式  34-36
    3.3.1 冷冻循环水系统改造控制方式  34-36
    3.3.2 热泵循环水系统改造控制方式  36
    3.3.3 冷却循环水系统改造控制方式  36
  3.4 中央空调系统改造方案的成本预估  36
  3.5 本章小结  36-37
4 中央空调系统变频改造设计实例  37-44
  4.1 中央空调系统改造工程实例建筑概况  37-38
  4.2 中央空调系统变频改造系统的设计  38-39
    4.2.1 热泵循环系统设计  38
    4.2.2 冷冻水循环系统设计  38
    4.2.3 冷却循环水系统设计  38
    4.2.4 冷却塔风机系统设计  38
    4.2.5 盘管风机系统设计  38-39
  4.3 中央空调系统改造方案结构  39-43
    4.3.1 中央空调系统变频调控结构  39-40
    4.3.2 中央空调系统变频调控系统结构图  40-42
    4.3.3 中央空调系统变频调控配电图  42-43
  4.4 本章小结  43-44
5 中央空调系统变频改造方案的TRNSYS软件模拟分析  44-66
  5.1 TRNSYS软件介绍  44-46
  5.2 中央空调系统变频改造方案水泵的模块构建  46-49
    5.2.1 变频水泵数学模型  46-48
    5.2.2 变频水泵模块参数设定  48-49
  5.3 中央空调系统变频改造方案在TRNSYS中应用  49-51
    5.3.1 设置变频改造方案中功能性模块参数  49-50
    5.3.2 调用气象参数文件  50
    5.3.3 模块的连接  50-51
    5.3.4 仿真计算结果输出  51
  5.4 中央空调系统变频改造的建筑仿真概况  51-52
  5.5 中央空调系统改造方案中的建筑负荷建模  52-56
    5.5.1 建筑物的室外负荷设置  52-54
    5.5.2 建筑物的室内负荷设置  54-56
    5.5.3 建筑物的室内设计温度设置  56
  5.6 中央空调系统变频改造方案在TRNSYS中进行仿真  56-61
    5.6.1 改造方案的建筑模型构建  56-58
    5.6.2 改造方案的PID的控制设定  58-59
    5.6.3 改造方案的系统模型构建  59-61
  5.7 中央空调系统变频改造方案的TRNSYS程序调试  61
  5.8 中央空调系统变频改造方案的仿真结果输出  61-65
  5.9 中央空调系统变频改造方案的节能分析  65
  5.10 本章小结  65-66
结论  66-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  69-70
致谢  70-71

中央空调变频节能改造技术的分析与研究

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