【基于电力需求响应的暖通空调节能减排优化设计7500字（论文）】

基于电力需求响应的暖通空调节能减排优化设计目录1绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 12相关理论概述 12.1暖通空调系统的分类 22.2变风量空调系统简介 22.2.1变风量空调系统概述 22.2.2变风量空调系统的基本原理 23现阶段暖通空调系统中存在的问题 33.1暖通空调系统不规范的设计施工 33.2没有对系统的运行进行有效管理 33.3对有关设计错误的评价 34基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略研究 44.1电力负荷的削峰填谷 44.2逐时冷负荷计算 54.3基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略 74.4节支效果分析 94.4.1空调花费模型 94.4.2空调花费比较 104.4.3结果分析 135结语 14参考文献 14PAGE51绪论1.1研究背景我国的暖通空调具有巨大的营销潜力，并且该行业具有很高的发展希望。暖通空调是可再生能源的主要消费者，将对环境产生直接影响。因此，HVAC的增长，无论是设计，建造还是开发新技术，都必须考虑可持续性，节能和环境保护。我国的节能工程起步晚。1986年，第一个官方标准发布了“北方电力建筑物开发标准”。从那时起，我国对建筑物能源效率的关注是建立在建筑物，区域和气候的发展基础上的。建设部和各省市分别发布了相应的节能政策和节能标准，《公共节能条例》和《节能设计标准》。2015年2月，2015年2月发布了“政府建筑物动态设计标准”（GB50189-2015），该标准于2015年10月1日发布，其中包括一项在新建，改建和扩建方面节约能源的计划。公共建设项目。包括建筑物，建筑热力工程，供暖，通风和空调，供水和供水工程以及电气工程中的节能设计标准。它还列出了可再生能源的使用。随着电力建筑行业的发展，为了准确计算能耗并提供能源设计服务，已经开发了许多电力测量软件，例如DOE-2.1E，EnergyPlus，BLAST，Power-10，ENERWIN，TRNSYS和SPark和DeST在中国独立发展。这些软件旨在显示最佳，最准确的建筑动力使用方式。1.2研究意义1.暖通空调是建筑节能的关键组成部分。通过增加HVAC系统并为每个设备获取最有效的位置，可以减少HVAC系统的功耗，从而减少结构的功耗。2.在能源响应和时间消耗成本的基础上，通过使HVAC系统正常工作，不仅可以减少用户的支出，而且可以减少电网功耗期间的总负荷，并且可以减少山谷中的能源浪费。减少。增加的总能源产量提高了能源效率系统的稳定性和可靠性。3.改进的HVAC性能不仅可以提高设备效率，而且还可以起到节能和减少污染的作用，可以控制室内的温度和湿度，以满足人们对内部舒适性的需求。2相关理论概述本章首先介绍了暖通空调系统的分类，并说明了柔性风力发电系统和柔性风力发电系统是现阶段的两种节能型风机。在第四章中，简要介绍了两种通风方式，这为建立节能模型奠定了基础。EnergyPlus是衡量世界能源消耗的最先进的软件之一。本章简要介绍计算空调的动态冷却负荷。2.1暖通空调系统的分类暖通空调系统的类型很多，划分方式也很多。以下是HVAC程序系统的简要介绍。根据用于承受室内温度和水分携带的方法，HVAC系统可分为空气冷却系统，空调和空调系统。（1）在空调系统中，空调房间的内部负荷全部由热空气或冷空气承载。（2）在空气冷却系统中，空调室的内部负荷由便携式空气和水承担。（3）在空调系统中，空调房间的内部负荷全部由热水或冷水承担。2.2变风量空调系统简介2.2.1变风量空调系统概述变风量系统是一个完整的冷空气系统，从空气量中出来的是常规空气系统之一。每个位置都有自己的可调风门和独立的恒温器控制器，可以调节每个位置的风量。调整房间负载的变化。在1970年代，全球石油危机改变了人们的观念，而风能的养护是一个主要因素。因此，柔性空气技术发展迅速。2.2.2变风量空调系统的基本原理变风量系统的基本原理是通过改变供气量以适应空气冷却负荷的变化来维持通风室的冷却参数。与固定式空调系统相比，所谓的空调系统有两个含义：空调系统的总风量有所变化；空调设备的第一供气量有所不同。空气量控制系统是灵活的空气量控制系统的最重要的组成部分之一。当内部负载发生变化时，可变体积的设备会调整送入房间的空气量，从而导致系统的空气量发生变化。在此期间，逆变器将控制风扇以调节速度。其功能的主要原理是：当空调房间的负荷减少时，送入房间的主空气量减少，则所需的风量系统减少。在此期间，控制器根据特定的风量控制系统减少空调系统：相反，当气室负载增加时，发送到房间的初始风量增加，并且系统需要增加风量。在这段时间内，控制器将根据某些风量控制系统升级空气系统。柔性空气系统的风量控制方法主要包括：恒压法，变压法，风量法和压力模式。3现阶段暖通空调系统中存在的问题3.1暖通空调系统不规范的设计施工城市建设系统的有效性在很大程度上取决于变风量系统设计的质量。但是，这还没有引起很多设计师和设计单位的足够重视，因此，在程序设计之后，不仅指标不符合国家标准，而且能耗高，投资高。此外，大多数员工尚未接受必要的培训，并且尚未接受与变风量系统设计相关的培训。在施工过程中，员工的技术水平不平等，无法有效地管理和解决与设计方案有关的问题。这是整个系统的操作和控制中的隐患。在实际工作中，有许多实例表明这种行为造成的损失。3.2没有对系统的运行进行有效管理在整个过程中，性能效率也起着重要作用。许多用户认为满足设计和施工标准是应用程序需求的主要目的，而不是着眼于系统中人员的培训。此外，由于某些地区缺乏变风量操作系统的基本知识，因此他们没有意识到当外部温度变化时，该系统需要进行适当的调整，这将导致能源浪费。因此，在该过程开始之前进行培训非常必要。这将使他们认识到启动和关闭系统不是全部，并且及时调整系统将能够节省整个变风量系统的节能功率。3.3对有关设计错误的评价暖通空调系统中不断涌现出不同的新解决方案和新技术。这些新解决方案和新技术可以满足个人和社区对环境保护和节能的需求，但是这些解决方案并不完美，每种新技术都有其优缺点。当相关部门评估这些新计划时，其他计划的结果与预期结果完全不同或完全不同。产生这些结果的原因可归纳为：缺乏综合的评估标准以及各部门的不同观点。在设计此系统时，设计人员无法为混沌测试找到最佳设计。在此阶段，这已成为一个主要问题，影响了暖通空调系统的设计人员。4基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略研究4.1电力负荷的削峰填谷为了获得削峰效果，必须调整设定区域内的温度以整天调整冷却曲线。在暖通空调系统中，高剪切和谷底填充可减少高峰期的空气负荷，并以较低的电价显示空气负荷。由于墙壁和其他绝缘材料能够存储冷能，因此预冷是获得高剪切力并填满山谷的好方法，即在低电价期间，降低建筑物内部温度的固定值以保持舒适度。较低的允许级别，该结构已完全保留。当高度到达时，它会增加室内温度的设定值，从而降低建筑物的制冷负荷。同时，随着建筑物的隔热材料开始散发出冷能，舒适度可保持在允许的最高水平。尽管这会以较低的电价增加电力负荷，但也会减少较高时间的电力负荷。当高价和低谷满足某些关系时，可以实现节省成本的目标。第3章中的测量使用传统的温度设置方法。内部设置温度为23.9°C，从7:00到19:00，有时为32.2°C。此设置的要点是，仅当建筑物中有人时才打开通风系统，并且空调多次关闭，并且在打开通风设备时内部设置的值保持恒定。我们将这种设置温度的方法称为传统设置方法。如果接受预冷控制方法，则应预先打开空气系统，并且预冷时间可能更长或更短。由于本文中所读取的建筑物中没有冷库设备，它们仅取决于冷库壁中的保温温度，因此预冷时间不应过长。本文使用的冷却时间为3小时，即空气系统在4:00开启。控制模式为：从4:00到8:00，室温设置为19°C，从8：00到13:00到24.5°C，从13:00到17:00到23.9°C，从7:00到24.5°C直到19:00和32.2°C有时。两种内部温度设置方法的比较如图4.1所示。图4.1两种室内温度设定方式比较图4.2逐时冷负荷计算在传统的设置模式下，结构的冷却负荷的测量结果如表4.1所示。该表仅列出了7:00至19:00的制冷负载范围，有时制冷负载的结果为O。表4.1传统设定方式冷负荷时刻冷负荷（kW）时刻冷负荷（kW）时刻冷负荷（kW）7:00208.708:00225.569：00258.8810:00318.3011:00337.8512:00338.8813:00341.1414:00357.7015:00369.6516:00368.5817:00356.0018:00242.35在预冷设定方式下，利用EnerygPlus对建筑进行仿真，仿真结果如表4.2所示。表4.2预冷设定方式冷负荷时刻冷负荷（kW）时刻冷负荷（kW）时刻冷负荷（kW）4:00168.495:00262.856:00230.557:00215.988:00148.029：00177.0210:00241.6111:00275.9312:00285.9513:00331.0714:00335.9915:00350.3416:00351.4817:00303.5318:00230.88在预冷设置模式下，由于空调系统从4:00到19:00处于打开状态，因此表中仅列出了4:00到19:00的制冷负荷，有时会显示制冷负荷的测量结果-0。为了进行比较，表4.2和表4.2中的数据在与折线图相同的图中显示，如图4.2所示。图4.2传统设定方式和预冷设定方式冷负荷比较图从图4.2中可以看出，从4:00到7:00，预冷系统的冷却负荷远高于标准设定方法。这是因为在预冷设置系统中，排气系统在4:00之前打开，而在传统设置模式中，空气系统直到7:00才打开。，道路制冷负荷的预冷预冷也远低于正常设定。主要原因是车内温度在上午8:00之前冷却。从下午8:00开始，内部加热元件开始释放冷空气。目前，内部设置的值很高。因此，与传统设置相比，此时的冷却负荷更低。从13:00到17:00，这两个系统的设置价格相同。由于预冷却效果，预冷却系统的冷却负荷非常低。在17:00和18:00，由于预冷设置模式中的高温，冷却负荷较低。一旦找到一种设置预冷的方法，它将影响您的内在舒适感。为了比较两种放置方法的舒适度，请在同一张比较图上的两个设置参数下设置内部PMV值，如图所示。如图4.3所示。从图4.3可以看出，在预冷设置模式下，由于保持温度的作用，PMV的价格在8:00和9:00下降，PMV（PMV）从10：00-1300和-17：00（估计投票估计），基于基本人类温度计算和心理生理主观热感觉水平进行的评估，并考虑了多种与人类相关的温度因素的测试。该值略高于传统设置。如何设置，但在有效列表中。4.3基于电力需求响应的暖通空调节支优化策略在上一节中，我们将传统的设置方法与预冷却设置方法进行了比较，并发现在这两种计划方法下，全天进行实时冷却的负担。在此基础上，本节的主要功能是整合第4章的内容，以提出基于能源需求响应的暖通空调管理策略。基于能源需求响应的暖通空调行动计划可以分为两部分。第一部分包括在电响应下设置室温的计划（如本文第4.2节所述），第二部分包括能量需求响应。暖通空调工具设计了一种使用笔记的策略。根据第4章中的暖通空调节能模型，我们可以根据制冷负荷计算出空气制冷设备的实际组数。表4.2显示了一天中每小时的制冷负荷，因此HVAC节能模型可用于计算一整天的最大存储面积。要调整模型，首先列出当天的每日天气状况，如表4.3所示。由于暖通空调从4:00到19:00开放，因此表中仅列出4:00到19:00之间的数据。表4.3全天室外天气参数表时刻室外干球温度(℃)室外湿球温度(℃)室外相对湿度(%)4:0020.016.7815:0020.016.7816:0020.617.8847:0021.118.3848:0022.818.9799:0024.418.36910:0024.417.26411:0025.017.26212:0024.416.76213:0025.616.75814:0025.615.65415:0025.615.05216:0025.014.45217:0023.914.45618:0022.814.459根据表4.3中的数据，通过求解暖通空调节能模型，可以获得特定的一套暖通空调日常设备。集成内部温度设置计划以形成暖通空调系统，这是一种节省成本的策略，如表4.4所示。表4.4暖通空调系统节支优化策略时刻室内设定温度(℃)送风量(kg/s)送风温度(℃)冷冻水流量(kg/s)表冷器进出水温差(℃)制冷机出水温度(℃)冷却塔出水温度(℃）4:001915.178:005.728.002.3827.295:001923.668:0011.236.143.0322.756:001920.758:008.487.192.4824.377:001919.448:0010.396.222.7424.228:0024.58.888:005.207.961.2227.189:0024.510.628:007.057.211.4225.7110:0024.520.7912.9914.554.697.6422.3511:0024.522.6412.4316.784.616.8822.8912:0024.523.3212.4017.384.566.8422.6413:0023.926.6211.5921.734.266.0822.3414:0023.926.8911.5322.094.256.0022.4415:0023.927.7411.4023.324.185.5822.1616:0023.927.6811.3323.074.205.7921.7417:0024.524.9912.4719.124.347.0820.9918:0024.523.0114.5615.404.169.9719.734.4节支效果分析4.4.1空调花费模型在电力需求响应的前提下，用户的首要目标是节支，本章前面部分提出了电力需求响应下的暖通空调节支优化策略，该部分主要来验证该优化策略是否能够实现节支的效果。要想验证是否节支，必须首先建立暖通空调的花费模型。空调花费可由空调电耗和电价计算而来，而空调电耗可由空调功率计算而来。暖通空调系统的总功率可由式（4-1）表示。（4-1）这里pat、是指暖通空调的平均功率，则暖通空调系统的电耗可按式（4-2）表示。式中W——暖通空调电耗Kw.hPtotal——暖通空调功率Kwt——时间h本文对冷负荷的仿真都是以一小时为时间步长的，因此根据第四章的暖通空调节能优化模型计算出的暖通空调总功率也是以一小时为时间步长的，即每个小时的暖通空调功率都有所不同。根据公式（4-2）可计算每个小时的暖通空调电耗，然后进行累加求和，这样可得到全天的暖通空调总电耗，计算公式如式（4-3）所示。（4-3）式中，Wtotal—全天暖通空调总电耗，kW.HP——第1时刻的暖通空调功率，kW。利用公式（(4-3），我们可以求出全天的暖通空调总电耗Wtotal，如果全天使用均一电价，则全天的暖通空调花费可按式（4-4）进行计算，如下所示。（4-4）式中：Ctotal——全天暖通空调总花费，元；S——电价，元/Kw.h在电力需求响应的前提下，各个时刻的电价并不完全相同，因此公式（4-4）不再适用。要想求全天的暖通空调总电耗，必须首先求得各个时刻的暖通空调电耗，然后进行累加求和。假定第i时刻的电价为S;，则全天的空调系统花费可按式（4-5）进行计算，如下所示。（4-5）式中，Pi——第i时刻的暖通空调功率KwSi——第i时刻的电价，元\Kw.h这样，在仿真出全天暖通空调冷负荷的基础上，根据第四章中的暖通空调节能优化模型可计算出暖通空调功率P1—p24。在已知全天电价的前提下，利用式（4-4）或式（4-5）便可求得全天暖通空调系统的总花费Ctotal。4.4.2空调花费比较表4.4列出了暖通空调节支优化策略，该优化策略不但对室内温度设定值进行了优化，而且对各空调设备的运行工作点也进行了优化。为了比较该策略的节支效果，该部分将传统策略、节能优化策略和节支优化策略进行比较，比较的内容包括空调功率和空调花费两部分。与节支优化策略不同的是，传统策略中部分设定点全天采用同一值，如表4.5所示，节能优化策略是指未对室内温度设定点进行优化（即全天室内设定温度为23.9℃），而只对空调设备的设定点进行优化。因此，传统策略、节能优化策略和节支优化策略的不同就在于空调系统的不优化、部分优化和全部优化。表4.5暖通空调传统控制策略室内设定温度（℃）送风温度（℃）制冷机出水温度（℃）23.915.008.00假设平坦部分的电值为1，谷底部分为0.5，峰部分为1.5，此时的峰谷比为3：1，比较结果如表4.6所示。线图如图4.4所示。表4.6空调花费比较时刻传统策略节能策略节支优化策略总功率（kW）花费（元）总功率（kW）花费（元）总功率（kW）花费（元）4：00000079.7039.855：000000100.6350.3156：00000094.3547.1757：0091.3145.65588.7344.36597.4848.748：0096.44144.6694.60141.974.87112.3059：00104.02156.03102.27153.40583.50125.2510：00118.04177.06114.33171.49596.39144.58511：00124.51186.765119.86179.79103.84155.7612：00123.50185.25118.73178.095114.84172.2613：00125.00125120.22118.73117.58117.5814：00128.37128.37122.55120.22116.83116.8315：00131.35131.35122.77122.55119.44119.4416：00129.46129.46118..23124.65118.23118.2317：00124.60186.9118.38122.77104.86157.2918：0093.60140.492.38138.5789.14133.71总和1390.21736.91339.821675.9051511.681659.32图4.4空调费用比较假设峰谷电价比为4：1，即高峰电价调整为2。比较结果如表4.7所示，虚线图如表4.5所示。表4.7空调花费比较（2）时刻传统策略节能策略节支优化策略总功率（kW）花费（元）总功率（kW）花费（元）总功率（kW）花费（元）4：00000079.7039.855：000000100.6350.3156：00000094.3547.1757：0091.3191.3188.7344.36597.4848.748：0096.4496.4494.60189.274.871679：00104.02104.02102.27204.5483.5074.7410：00118.04124.51114.33228.6696.39192.7811：00124.51123.50119.86239.72103.84207.6812：00123.50125.00118.73237.46114.84229.6813：00125.00128.37120.22120.22117.58117.5814：00128.37128.37122.55122.55116.83116.8315：00131.35131.35122.77124.65119.44119.4416：00129.46129.46118..23122.77118.23118.2317：00124.60249.2118.38237.46104.86209.7218：0093.60187.292.38184.7689.14178.28总和1390.22129.2551339.822056.3551511.681993.04图4.5空调花费比较图（2）4.4.3结果分析就空调系统的总功率而言，这些策略之间的关系是能效<定制策略<节省成本的策略。原因很明显。节能计划使用风力涡轮机设备，因此其所有能源都比传统计划少。符合成本效益的运行计划会延长气流时间，并且使用冷冻热煤会导致功率损耗，因此高空总功率更高。关于通风成本，这三种方法之间的关系是：节约成本策略<节能策略<定制策略。由于储能系统的能源效率，风能始终低于正常水平，因此将空气纳入储能计划的成本应低于传统策略。战略。从能量响应的角度来看，虽然成本节省策略的总成本最高，但总成本最低，这主要是由于成本节省计划的高剪切和填谷所致。。与其他两个设备相比，尽管山谷部分的能量负载不再有效，但强度较高的负载却减小了。因为到山谷的平均成本是3：1或4：1，所以降低了较高部门的成本。这笔钱可以完全消除成本较低部分的增加，因此，在成本节省计划下，暖通空调计划的总成本最低。根据具体数据，当峰谷比为3：1时，节能计划的成本节约效果为3.51％，改善成本的成本节约效果为：该策略为4.47％。当平均高低值为4：1时，节能策略为离开计划的成本节省为3.42％，改进计划的成本节省计划为6.40％。显然，与其他两种方法相比，节省成本策略具有节省成本的效果，并且随着通货膨胀率的上升，其成本效益将相应提高。5结语在电力需求响应框架下，用户的主要目标是节省资金，这不仅是准备空调系统所必需的，而且是改变冷却空气系统的冷却周期和内部温度设置的必要条件。。第一章介绍了一个内部温度设置系统，该系统根据能量需求，即如何设置预冷。通过将预冷却方法与传统设置进行比较，可以得出以下结论：预冷却方法可以保持舒适度。在高温的基础上，降低了峰部的冷却负荷。然后，基于每小时的制冷负荷，使用第4章中的节能模型来解决此问题，以找到空调设备的确切每小时设置。通过这种方式，结合内部温度设置计划，制定了能源需求响应下的暖通空调性能计划。最后，本章阐述了空调系统的成本建模，然后分别按照传统策略，节能策略和节能计划来计算空调的成本。结果表明，与传统策略相比，节约成本策略具有更高的成本效益。，节省4％-6％。基于响应能源需求的暖通空调行动计划不仅可以减少用户支出，还可以减少高峰时段的总负荷，并减少数小时的能源浪费。它可以提高能源系统运行的稳定性和可靠性，并减少总发电量的扩大。这不仅在国内节省了资金，而且减少了CO和其他有害气体的排放，从而起到了环境保护的作用。参考文献[1]霍猛.电厂暖通空调的节能减排优化设计探讨[J].山东工业技术,2018(01):174.[2]马武送.建筑暖通空调节能技术探析[J].住宅与房地产,2018(05):171-173.[3]张志昆.湿热地区住宅分体空调的人行为控制节能案例模拟研究[J].建筑科学,2018,34(04):19-24+77.[4]姚晶珊,孙铭志.用正交试验法对医院空调能耗影响因素分析[J].建筑节能,2018,46(04):50-53.[5]罗敏龙.分析建筑暖通空调工程的节能减排设计方案[J].建材与装饰,2018(28):63-64.[6]洪阳,智艳生,李林涛.北京朝阳医院本部能耗与空调系统管理及其节能潜力分析[J].暖通空调,2018,48(05):122-126.[7]黄丹,陈刚,王福林,林波荣,刘彦辰.