【摘 要】
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办公建筑能耗总量巨大,降低办公建筑的空调能耗可以有效地缓解我国能源供给问题。当前,办公建筑空调系统普遍存在着设备运行效率低下的问题,冷源供冷量的调节多依靠维护人员的工程经验,缺乏科学理论指导和节能优化运行方法,容易导致室内温度难以满足人员热舒适要求且造成大量能耗浪费。传统的PID控制方式已不能满足现代空调系统根据动态负荷实施调控的需求,因此本文提出基于办公建筑负荷特征模型预测控制策略,对在保证室内
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办公建筑能耗总量巨大,降低办公建筑的空调能耗可以有效地缓解我国能源供给问题。当前,办公建筑空调系统普遍存在着设备运行效率低下的问题,冷源供冷量的调节多依靠维护人员的工程经验,缺乏科学理论指导和节能优化运行方法,容易导致室内温度难以满足人员热舒适要求且造成大量能耗浪费。传统的PID控制方式已不能满足现代空调系统根据动态负荷实施调控的需求,因此本文提出基于办公建筑负荷特征模型预测控制策略,对在保证室内温度的前提下降低能耗的问题具有十分重要的意义。办公建筑的负荷特征是空调系统控制策略优化运行的基础,因此本研究以天津市不同办公建筑的负荷数据为基础,采用逐时变化系数构造办公建筑负荷特征,K-Means聚类算法对其进行聚类,其中采用CH指标寻找了最佳聚类数目,用Pearson相关性分析的方法分析建筑和时间对其结果的影响,最后采用欧氏距离原则从总样本中提取出了办公建筑典型负荷特征曲线。并以此曲线作为输入条件,研究基于室内温度预测、供冷量遗传算法滚动优化、温度反馈校正的模型预测控制（MPC）策略。搭建了空调系统实物实验平台,利用设备实测运行数据结合序列二次规划和遗传算法建立实验平台主要耗能设备数学模型,自建TRNSYS模块,利用TRNSYS和MATLAB软件搭建了仿真平台。与基于室内温度PID反馈控制的仿真对比结果显示,MPC能够使室内温度提前1小时到达设定点并更加稳定,在保证室内温度前提下节约总能耗14.8%。并通过实验进一步验证MPC仿真效果和在实际空调系统中稳定性,实验表明,MPC控制策略下室内温度和能耗的控制效果与仿真结果基本一致,与PID相比,实验室空调系统运行节能8.1%,验证了仿真结果的准确性和实际运行的稳定性。
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