【摘 要】
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随着我国城乡建设持续推广,建筑能耗也随着城镇化发展一直增加,在建筑运行阶段中空调系统能耗占到建筑能耗的50%以上,为了响应国家绿色低碳发展的目标,对建筑空调系统的优化控制至关重要。相较于传统空调系统,辐射吊顶+独立新风空调系统(The Ceiling Radiant Cooling Panel+Dedicated Outdoor Air System,简称CRCP+DOAS)具有低能耗、噪音小以及
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随着我国城乡建设持续推广,建筑能耗也随着城镇化发展一直增加,在建筑运行阶段中空调系统能耗占到建筑能耗的50%以上,为了响应国家绿色低碳发展的目标,对建筑空调系统的优化控制至关重要。相较于传统空调系统,辐射吊顶+独立新风空调系统(The Ceiling Radiant Cooling Panel+Dedicated Outdoor Air System,简称CRCP+DOAS)具有低能耗、噪音小以及舒适性高的特点,然而传统的比例积分微分(Proportion Integration Differention,简称PID)控制在面对辐射板空调系统的非线性、大滞后特性时控制效果不佳,因此本文采用模型预测控制(Model predictive control,简称MPC)取代PID控制策略调节冷冻水流量,从而实现对室内温度的更优控制。首先,根据武汉市某办公室的基本信息,在TRNSYS中建立该房间的物理模型,获得该模型房间在整个制冷季的空调系统运行数据。然后,通过对房间热过程的假设与分析,建立了辐射板房间的RC热交换模型。针对模型中热容、热阻等未知参数,根据TRNSYS模拟数据进行参数识别获得具体的RC模型。根据水泵和管网特性曲线交点为工况点,在Simulink中建立变频、定频水泵功率模型。最后,在Simulink中搭建了房间辐射板系统MPC控制系统,一个制冷季工作时间内室内平均温度为25.88℃,均方根误差为0.241;变频水泵总能耗为393.328k W·h,阀门调节方式下定频水泵总能耗为558.638k W·h,采用变频水泵调节冷冻水流量的方式能节省165.31k W·h,节省率高达42.03%。在此基本上,从最热日、最热周、最热月以及整个制冷季四个时间周期进行比较MPC与PID控制的控制效果,结果显示,基于MPC控制下室内温度均值都比基于PID控制的室内温度均值更接近设计温度26℃,室内温度波动更小,二者平均绝对误差差值最大达到0.3℃,均方根误差差值最大为0.3。本文可为MPC控制应用到辐射板空调系统室温控制提供一定的理论参考意义。
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