VRF與VAV復合空調系統(tǒng)及其協(xié)調優(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荷性能及相對獨立的控制特性而獲得廣泛應用，但也存在一些缺陷或問題尚未得到徹底解決，特別是缺乏新風的問題隨著人們對室內空氣品質的要求越來越高而顯得更加突出。再者，關于VRF系統(tǒng)本身的以及與建筑結合的仿真與優(yōu)化控制方面的研究還很不完善，結合最新的建筑節(jié)能理論與技術解決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結合的復合空調系統(tǒng)，建立了從部件到整個系統(tǒng)的仿真模型，研究了從局部到

2、系統(tǒng)層次的協(xié)調優(yōu)化控制方法，為復合空調系統(tǒng)的實際開發(fā)與應用提供并積累理論指導。
　　首先，在明確了復合空調系統(tǒng)的結構后，建立了其核心子系統(tǒng)VRF的仿真模型并搭建了實驗臺進行了驗證?？紤]到VAV側的新風處理機組（簡稱OAP機組）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數(shù)無關特性的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算縮減至2次

3、，極大地加快了計算速度，增強了模型的實用性。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)顯式計算模型以確?？煽康木燃拜^快的計算速度。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處制冷劑物性參數(shù)計算的連續(xù)性，并有效解決了過熱焓或過冷焓與溫度轉換可逆性差的問題。搭建了一個實驗臺對所建立的仿真模型進行了穩(wěn)態(tài)與動態(tài)工況下的實驗驗證，結果顯示模型結果與實驗數(shù)據(jù)的吻合性高，模型對動態(tài)變量的響應合理，驗證了

4、模型的有效性。
　　其次，基于部件模型構建了復合空調系統(tǒng)動態(tài)仿真器并分析了系統(tǒng)各項運行控制特性。一是室內溫度控制特性，發(fā)現(xiàn)在制冷和制熱模式下，不論各空調區(qū)域溫度設定值是否相同，室內溫度都可以穩(wěn)定地控制在設定值上，且在部分室內機處于關閉狀態(tài)時，其他區(qū)域的溫度控制不受影響，表明系統(tǒng)具有各區(qū)域相對獨立控制的靈活性。二是新風流量及新風送風溫度都得到了有效的控制，室內空氣品質也可得到保證，VRF系統(tǒng)的新風問題得到有效解決。三是系統(tǒng)能耗特性，

5、系統(tǒng)運行參數(shù)改變顯著影響系統(tǒng)運行能耗特性，其中新風送風溫度是最關鍵的變量，變化的新風送風溫度導致VRF機組和OAP機組承擔的負荷產生此消彼長的關系，最終影響系統(tǒng)能耗，表明可通過實時優(yōu)化新風送風溫度協(xié)調VRF機組與OAP機組的運行，達到降低系統(tǒng)能耗的目的。四是系統(tǒng)能效特性，發(fā)現(xiàn)在不同的工況下機組的COP與部分負荷率PLR有很強的關聯(lián)性。當PLR處于0.4~0.7的范圍內時，機組的COP最高，優(yōu)化控制應朝此目標進行。
　　在上述研究基

6、礎上，以新風送風溫度為關鍵控制變量，提出了兩種運行參數(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)負荷分配比，再通過一定邏輯將該最優(yōu)的負荷分配比轉化為新風送風溫度設定值。第二種方法引入了人工智能技術，通過合理的簡化建模方法，建立智能的系統(tǒng)預測模型，并通過智能尋優(yōu)算法（遺傳算法）直接搜索最優(yōu)的新風送風溫度設定值。測試結果表明兩種方法都可以有效地達到降低系統(tǒng)能耗、提高系統(tǒng)能效的目的，可應用于不同的場合。
　　最后，提出了一種系統(tǒng)

7、全局協(xié)調優(yōu)化控制方法以保證復合空調系統(tǒng)全年工況下的高效運行。前述運行參數(shù)優(yōu)化控制方法通過關鍵參數(shù)新風送風溫度協(xié)調 VRF機組和OAP機組的負荷分配，但兩個機組必須持續(xù)運行且在系統(tǒng)負荷特別低時（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)調優(yōu)化控制方法。系統(tǒng)全局協(xié)調優(yōu)化控制方法是前者的發(fā)展與提升，當監(jiān)測到某一機組運行在低效率區(qū)時，考慮關閉該機組，降低此機組對系統(tǒng)能效的惡化作用，提高系統(tǒng)的整體能效水平。當系統(tǒng)負荷增大到一定程度時，重