基于頻域分析的埋管式輻射地板熱特性及其優(yōu)化控制研究.pdf

1、埋管式地板輻射系統(tǒng)作為一種新型的空調(diào)技術，因其具有能效更高、舒適性更好以及便于利用低品位能源等特點，受到了國內(nèi)外研究學者的青睞。埋管式輻射地板具有很強的熱特性并與房間之間存在著復雜的耦合傳熱關系。一方面，準確把握該結構的熱特性用于指導埋管式輻射地板空調(diào)系統(tǒng)的設計非常重要；另外一方面，優(yōu)化地控制埋管式輻射地板的運行也是實現(xiàn)該結構高能效高舒適性的重要基礎。本文展開了關于埋管式輻射地板動態(tài)熱特性、傳熱模型以及系統(tǒng)優(yōu)化控制方面的研究，主要研究工

2、作以及創(chuàng)新點如下：
　?。?）首次提出采用頻域有限元模型進行埋管式輻射地板的熱特性研究。研究分析了該結構在管內(nèi)循環(huán)水及室內(nèi)熱環(huán)境等作用下的頻域熱特性，并通過離散傅里葉變換及逆變換，獲得了頻域有限元模型的時域熱特性，進一步建立了該結構的時域有限元模型用于頻域有限元模型的驗證。研究結果表明，埋管式輻射地板的頻域有限元模型能很好地預測其熱特性，并且計算時間遠小于時域有限元模型。頻域有限元模型可以更加直接、快速地預測該結構的熱響應；

3、>　?。?）首次提出在頻域內(nèi)對埋管式輻射地板的簡化動態(tài)傳熱模型的參數(shù)進行辨識。本研究建立了埋管式輻射地板的簡化動態(tài)傳熱模型，即簡化RC熱網(wǎng)模型，并根據(jù)埋管式輻射地板頻域有限元模型計算的頻域熱響應來辨識簡化RC熱網(wǎng)模型的參數(shù)。為了提高該模型的實用性，建立了地板埋管的2R1C模型，并采用ε-NTU法得到了相應的模型參數(shù)的計算式。埋管式輻射地板的RC熱網(wǎng)模型可以與埋管的2R1C模型耦合在一起進行熱特性預測；
　?。?）搭建了埋管式輻射地

4、板熱特性實驗平臺并建立了該實驗臺輻射地板房間的簡化RC熱網(wǎng)模型。實驗研究了不同實驗工況下的埋管式輻射地板試樣及輻射地板房間的熱特性，并進一步采用實驗結果驗證了輻射地板房間簡化RC熱網(wǎng)模型的準確性；
　　（4）首次提出了一種關于埋管式輻射地板供冷系統(tǒng)的離線預測+魯棒反饋優(yōu)化控制方法。基于實驗臺輻射地板房間的簡化RC熱網(wǎng)模型，搭建了輻射地板供冷系統(tǒng)的控制仿真平臺，并在該平臺上研究了PID控制、MPC控制以及離線預測+魯棒反饋控制的控制