一种地铁站空调水系统变频控制节能方法_2

文档序号:9807748阅读:来源:国知局
针对地铁站通风空调系统分阶段定频运行存在的缺陷,在定溫差控制的基 础上,提出基于前馈-反馈变溫差控制策略的一次累变频调节方法。在W站内溫湿度变化情 况作为舒适度标准的前提下,对控制方法进行节能效果的评判与分析。
【附图说明】
[0032] 图1是空调水系统的硬件系统示意图;
[0033] 图2是节能控制方法的具体控制流程图;
[0034] 图3是PID闭环反馈溫差控制框图;
[0035] 图4是通风空调系统仿真示意图;
[0036] 图5是车站冷负荷变化曲线;
[0037] 图6是室内溫度分布变化曲线;
[0038] 图7是冷冻水流量分布变化曲线;
[0039] 图8是冷冻水功率分布变化曲线。
【具体实施方式】
[0040] 为了使本发明的目的、技术方案W及特点更加清楚明晰,W下示例将结合附图对 本发明的技术方案做进一步的说明。所描述的示例只是本发明的一个应用,并不代表全部。
[0041] 本发明在实施过程中,是采用化nsys软件来对地铁通风空调系统进行模拟仿真, 将节能控制方法在仿真平台上予W实现,并通过能耗仿真结果来分析评判所采用的节能控 制方法的有效性。使用本方法来对地铁通风空调水系统的运行模式进行改善,可W有效的 节约空调水系统的能耗。
[0042] 通风空调系统结构示意图如说明书附图4所示。其中冷却塔、冷却水累W及冷水机 组组成冷却水循环系统;冷水机组、冷冻水累、分集水器组成冷冻水循环系统;空气处理机 W及风机盘管分别对应着地铁内的通风系统中的大系统W及小系统。
[0043] (1)根据地铁设计图纸W及实际参数设计地铁站通风空调系统仿真模型的基本参 数。W下所给出的参数均为额定参数,是设备的基本参数。其中,地铁站的建筑仿真模型的 设计在TRNBuild软件中进行,对地铁车站进行的设计,包括墙体组成与厚度、地面组成、室 内窗体等基本建筑参数,W及房间内基本参数,包括有density of air=1.204kg/m3, specific heat of air=1.012kJ/kg · K,pressure of air=101325Pa,constant heated floor二7.化J/m2,constant chilled floor二3.888kJ/m2等参数;地铁站通风系统中,新风 机参数主要有rated flow rate二 10000kg/hr,rated power二4500kJ/hr,回风机参数主要 有rated flow rate二 1200kg/hr,rated power二lOOOkJ/hr,室外温湿度通过Typel09模型 来给出;地铁站空调系统中,表冷器参数主要有liquid specific heat二4.190kJ/kg?K, 冷冻水粟参数主要有rated flow rate二 10000kg/hr,rated power二8000kJ/hr,liquid specific heat二4.190kJ/kg*K,冷却水粟参数主要有rated flow rate二8000kg/hr, rated power 二 3600kJ/hr,liquid specific heat 二 4.190kJ/kg*K,冷水机组参数主要 有:rated capacity二200kW,CHW fluid specific heat二4.190kJ/kg*K,CW fluid specific heat二4.190kJ/kg*K,冷却塔参数主要有Design inlet fluid temperature二 32"C ,Design outlet fluid temperature = 29"C ,Design fluid flow rate = lOOOOkJ/ hr,Design air flow rate二 18000kJ/hr,Rated fan power二2.5kW;需要说明的是,1^上 各设备除了额定参数^外,还都包括输入^及输出参数,这些参数在系统运行过程中是不 断变化的。在搭建系统模型时,这些输入输出变量之间的连线也是连接各个设备的桥梁,连 线的箭头所指为能量的转移方向。
[0044] (2)搭建地铁通风空调系统,在TRNBuild软件中搭建地铁站仿真模型并导入 Simulation Studio中,并^building模型代替。各个设备连接均为同样参数相连,且随着 箭头指向分为outlet到inlet,输出到输入参数一一对应。室外与通风系统的联系主要包括 ambient temperature > relative humidity ^atmospheric pressure 等,通风系统与空调系 统的联系主要通过表冷器完成,新风机与表冷器连接参数包括outlet air temperature、 outlet air%RH、outlet flow rate;冷冻水循环系统中,表冷器与冷冻水粟连接、冷冻水 粟与冷水机组连接主要包括fluid outlet temperature、outlet fluid flow rate,冷水 机组与表冷器连接参数主要包括chilled water temperature、chilled water flow ra t e ;冷却水循环系统中,冷水机组与冷却塔连接参数主要包括coo 1 i ng wa t er temperature、cooling water flow rate,冷却塔与冷却水粟连接、冷却水粟与冷水机组连 接参数主要包括 fluid outlet temperature > out let fluid flow rate 等。
[0045] (3)根据地铁站通风空调系统仿真模型参数,为地铁站空调水系统添加 PID控制 器。通过回水溫度的设定值的计算公式,将计算得到的数值输入到Cooling load模型中,并 加入仿真系统模型中,作为PID控制器的Se化oint值。将室内溫度连接到PID控制器,作为 PID控制器的Controlled variable值。PID控制器的输出为水累的转速,控制水累的流量, 良PFluid flow rate。
[0046] (4)运行化nsys软件,运行时长选择7月份和8月份(4344h-508化),将冷水机组的 Qiilled water temperature、冷冻水累的Outlet fluid temperature、车站站内溫度W及 室外的Ambient temperature输入到溫度在线显示模块,将冷水机组、冷冻水累的Power consumption输入到Energy consumption在线显示模块中。将冷水机组的Qiilled water flow rate、冷冻水累的Outlet fluid temperature参数输入到流量在线显示模块中,通过 在线仿真模拟,分析评判水系统变频运行的节能效果。
[0047] (5)系统选择根据总负荷变化趋势确定回水溫度,由反馈得到实际回水溫度,进行 比较得到差值,经由前馈供水溫度,判断设定值与检测值的差值,如若设定值不等于检测 值,则变频器改变频率,控制水累转速从而控制冷冻水的水流量。
[0048] 根据负荷变化曲线,描述负荷与时间变化关系,车站冷负荷变化曲线如说明书附 图5所示,将负荷变化分为9个阶段,分别为:5:00~7:30、7: 30~11:00、11:00~14:00、14: 00~16:00、16:00~16:30、16:30~18:00、18:00~19:00、19:00~20:00、20:00~23:00,每 个阶段对应一条相似直线,拟合数据得到冷负荷与时间变化关系表达式如下所示:
[0049] Q' =at+b
[0050] 在变工况下,空调末端冷量计算公式如下所示:
[0化1 ]
[0052] 式中:Q/为实际工况下的冷量,Kw;Qq为额定工况下的冷量,Kw; 为实际工况的进 风溫度,°C ; tw为额定工况的进风溫度,°C ; 为实际工况的供水溫度,°C ; ts为额定工况的 供水溫度,°C 为实际工况下的冷水流量,m3/h;W为额定工况下的冷水流量,m3/h;n、m、p为 均为常数。
[0053] 空调冷冻水循环侧计算公式如下所示:
[
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