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随着国民经济的飞速发展、能源供求的日益紧张以及全球气候变暖的不断加剧,节约能源与减少温室气体排放已经在全球范围内被提到非常重要的高度。据统计,在我国,建筑能耗占国民经济总能耗的19.8%左右。对于公共和民用建筑,一般中央空调系统能耗占建筑物总运行能耗的30%~50%;对于某些商场和综合大楼甚至高达60%以上。因此,空调系统的节能研究对降低建筑能耗,乃至对国民经济的可持续发展都具有十分重要的意义。 在传统的设计中,按照建筑物最大冷(热)负荷并留有一定余量的计算方法,进行中央空调的系统设计和设备选型。然而,中央空调系统的实际负荷是根据建筑物内部人员数量、设备散热情况和外部环境温度的变化而不断动态变化,并且绝大多数时间其大小远低于系统设计负荷。目前,已经应用的一些中央空调节能方案多是简单地采取水系统水泵的变频节能,虽然可以在某种程度上节省辅助设备功耗,但是存在节能控制缺乏实际负荷参考的不足,同时也对制冷机组的正常运行有着潜在的安全隐患。因此,为了有效降低空调系统的能耗,必须全面、深入研究中央空调系统的节能方法与措施。 中央空调作为一个结构庞大、设备众多的系统,合理的节能方案需要以系统的实际情况为立足点,充分考虑和满足系统的实际负荷需求,最好是首先采用风系统的调整以快速响应负荷需求,然后通过冷冻水与冷却水系统的调整以最终达到制冷负荷供给与需求的平衡。根据上述观点,本课题提出了一种基于负荷预估和模糊解耦的中央空调整体节能方案。首先,针对现有节能控制缺乏实际负荷参考的不足,设计了基于数字温湿度传感器的房间温湿度检测子系统;其次,针对中央空调风系统和水系统的定流量设计及运行中存在的能源浪费问题,设计了末端设备、冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔风机各子系统的变频调速节能控制方案;再次,针对节能控制系统中负荷预估和参数耦合问题,设计了最小焓差负荷预估算法和水系统模糊解耦算法。在满足用户需求的前提下,通过实时监测空调房间的温湿度、优化设置系统设备的运行参数、智能控制整个系统的运行工况,力求以最少的系统能耗达到使用中央空调的目的。 本论文在介绍课题背景与研究意义和综述中央空调系统节能控制国内外研究现状的基础上,提出了中央空调系统整体节能控制方案;详细说明了中央空调整体节能控制系统的硬件设计及选型、算法设计及验证和软件设计及编程;最后介绍了节能控制系统的应用情况,并对课题研究做了总结与展望。