VRF與VAV復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法研究.pdf

1、多聯(lián)式VRF系統(tǒng)因具有良好的部分負(fù)荷性能及相對獨(dú)立的控制特性而獲得廣泛應(yīng)用，但也存在一些缺陷或問題尚未得到徹底解決，特別是缺乏新風(fēng)的問題隨著人們對室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求越來越高而顯得更加突出。再者，關(guān)于VRF系統(tǒng)本身的以及與建筑結(jié)合的仿真與優(yōu)化控制方面的研究還很不完善，結(jié)合最新的建筑節(jié)能理論與技術(shù)解決VRF系統(tǒng)存在的問題將具有積極的意義。針對上述現(xiàn)狀研究了一種VRF與VAV結(jié)合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，建立了從部件到整個(gè)系統(tǒng)的仿真模型，研究了從局部到

2、系統(tǒng)層次的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，為復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際開發(fā)與應(yīng)用提供并積累理論指導(dǎo)。
　　首先，在明確了復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)后，建立了其核心子系統(tǒng)VRF的仿真模型并搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了驗(yàn)證?？紤]到VAV側(cè)的新風(fēng)處理機(jī)組（簡稱OAP機(jī)組）與VRF系統(tǒng)類似，都是直接膨脹式系統(tǒng)，建立了具有與部件個(gè)數(shù)無關(guān)特性的VRF系統(tǒng)仿真模型（包括制冷與制熱兩種模式）從而可適用于VRF及OAP的仿真。提出了一種快速迭代方法，可使系統(tǒng)算法中的一層迭代計(jì)算縮減至2次

3、，極大地加快了計(jì)算速度，增強(qiáng)了模型的實(shí)用性。在VRF系統(tǒng)仿真模型之外，基于數(shù)據(jù)擬合方法建立了制冷劑物性參數(shù)顯式計(jì)算模型以確?？煽康木燃拜^快的計(jì)算速度。提出了一種建模方法可保證過熱蒸汽與飽和蒸汽、過冷液體與飽和液體分界點(diǎn)處制冷劑物性參數(shù)計(jì)算的連續(xù)性，并有效解決了過熱焓或過冷焓與溫度轉(zhuǎn)換可逆性差的問題。搭建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)對所建立的仿真模型進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)工況下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合性高，模型對動(dòng)態(tài)變量的響應(yīng)合理，驗(yàn)證了

4、模型的有效性。
　　其次，基于部件模型構(gòu)建了復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真器并分析了系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行控制特性。一是室內(nèi)溫度控制特性，發(fā)現(xiàn)在制冷和制熱模式下，不論各空調(diào)區(qū)域溫度設(shè)定值是否相同，室內(nèi)溫度都可以穩(wěn)定地控制在設(shè)定值上，且在部分室內(nèi)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，其他區(qū)域的溫度控制不受影響，表明系統(tǒng)具有各區(qū)域相對獨(dú)立控制的靈活性。二是新風(fēng)流量及新風(fēng)送風(fēng)溫度都得到了有效的控制，室內(nèi)空氣品質(zhì)也可得到保證，VRF系統(tǒng)的新風(fēng)問題得到有效解決。三是系統(tǒng)能耗特性，

5、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)改變顯著影響系統(tǒng)運(yùn)行能耗特性，其中新風(fēng)送風(fēng)溫度是最關(guān)鍵的變量，變化的新風(fēng)送風(fēng)溫度導(dǎo)致VRF機(jī)組和OAP機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷產(chǎn)生此消彼長的關(guān)系，最終影響系統(tǒng)能耗，表明可通過實(shí)時(shí)優(yōu)化新風(fēng)送風(fēng)溫度協(xié)調(diào)VRF機(jī)組與OAP機(jī)組的運(yùn)行，達(dá)到降低系統(tǒng)能耗的目的。四是系統(tǒng)能效特性，發(fā)現(xiàn)在不同的工況下機(jī)組的COP與部分負(fù)荷率PLR有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)PLR處于0.4~0.7的范圍內(nèi)時(shí)，機(jī)組的COP最高，優(yōu)化控制應(yīng)朝此目標(biāo)進(jìn)行。
　　在上述研究基

6、礎(chǔ)上，以新風(fēng)送風(fēng)溫度為關(guān)鍵控制變量，提出了兩種運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化控制方法。第一種方法搜索使系統(tǒng)總能耗最低的最優(yōu)負(fù)荷分配比，再通過一定邏輯將該最優(yōu)的負(fù)荷分配比轉(zhuǎn)化為新風(fēng)送風(fēng)溫度設(shè)定值。第二種方法引入了人工智能技術(shù)，通過合理的簡化建模方法，建立智能的系統(tǒng)預(yù)測模型，并通過智能尋優(yōu)算法（遺傳算法）直接搜索最優(yōu)的新風(fēng)送風(fēng)溫度設(shè)定值。測試結(jié)果表明兩種方法都可以有效地達(dá)到降低系統(tǒng)能耗、提高系統(tǒng)能效的目的，可應(yīng)用于不同的場合。
　　最后，提出了一種系統(tǒng)

7、全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法以保證復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)全年工況下的高效運(yùn)行。前述運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化控制方法通過關(guān)鍵參數(shù)新風(fēng)送風(fēng)溫度協(xié)調(diào) VRF機(jī)組和OAP機(jī)組的負(fù)荷分配，但兩個(gè)機(jī)組必須持續(xù)運(yùn)行且在系統(tǒng)負(fù)荷特別低時(shí)（如在冬末或過渡季工況）節(jié)能效果不明顯，故被稱為局域協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法。系統(tǒng)全局協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法是前者的發(fā)展與提升，當(dāng)監(jiān)測到某一機(jī)組運(yùn)行在低效率區(qū)時(shí)，考慮關(guān)閉該機(jī)組，降低此機(jī)組對系統(tǒng)能效的惡化作用，提高系統(tǒng)的整體能效水平。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增大到一定程度時(shí)，重