【正文】 擇 ................................................................................ 25 DDC 容量的選擇 ................................................................................ 25 工控機(jī)的選擇與應(yīng)用 …………………… .……………………………………… 27 其他電氣元件的選擇 ……………………………… .…………………………… 27 小結(jié) ………………………………………………………… .…………………… 28 4 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 ............................................................................................... 30 總體控制方案 ............................................................................................ 30 DDC 的 I/O 分配表 .................................................................................... 31 小結(jié) .......................................................................................................... 35 5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................................................................... 36 DDC 程序的設(shè)計步驟及方法 ..................................................................... 37 DDC 程序的設(shè)計步驟 ......................................................................... 37 軟件開發(fā)平臺 ..................................................................................... 38 控制系統(tǒng)程序說明 ..................................................................................... 38 小結(jié) .......................................................................................................... 39 結(jié) 論 ........................................................................................................................... 40 致 謝 ........................................................................................................................... 41 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 42 附 錄 ........................................................................................................................... 43 XXXX 大學(xué) (北京 )高等教育 本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng) 簡介 70 年代世界能源危機(jī)以來，各國政府都十分重視開發(fā)與節(jié)約能源。隨著社會的飛速發(fā)展，截止到 2021年 3月全國發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到 kwh,年發(fā)電量 KWH，居世界第二位，但缺電現(xiàn)象仍然存在，其特點是：電網(wǎng)負(fù)荷低，供電系統(tǒng)峰谷差較大（ 25%30%）。即高峰電力嚴(yán)重不足，需拉閘限電，而低谷期大量電力浪費(fèi)在電網(wǎng)上。以上海市為例 ,2021 年其用電峰差達(dá) 43416 萬 kW h。在我國各大城市 ,如果沒有空調(diào) ,電力確實有富裕。如果空調(diào)進(jìn)一步普及 ,則高峰供電缺口會越來越大。為滿足空調(diào)的需求 ,勢必會造成要投巨資興建調(diào)峰電廠 ,而一年中超過 50 %的時間 ,這些設(shè)備又會閑置或在低負(fù)荷下運(yùn)行的現(xiàn)象 ,造成能源的極大浪費(fèi)。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)由于其具 有的獨特的“移峰填谷”的作用 ,一方面可以緩解電力生產(chǎn)和供應(yīng)的緊張狀況 ,提高發(fā)電效率 。另一方面又可減少制冷機(jī)組容量 ,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。同時隨著峰谷其電價的不同 ,又可為用戶節(jié)省一定的運(yùn)行費(fèi)用。這一切都極大的促進(jìn)了冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的推廣應(yīng)用。 冰蓄冷空調(diào)就是將電網(wǎng)負(fù)荷低谷期的的電力用于制冷 ,通過蓄冷介質(zhì)的潛熱和顯熱效應(yīng)將冷量積蓄起來 ,而在用電高峰期再將冷量釋放出來用于建筑的空調(diào) ,以承擔(dān)高峰期的空調(diào)所需的全部與部分負(fù)荷。它的基本的工作原理就是比常規(guī)空調(diào)多了一套蓄冷設(shè)備。 冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)概述 冰蓄冷空調(diào)最大的優(yōu)點就 是可以充分利用電網(wǎng)低谷電力、降低制冷機(jī)組的容量、減少電力增容費(fèi)與機(jī)組設(shè)備費(fèi)。它還可以使空調(diào)用冷水溫度降至 1～ 4 ℃ ,從而獲取較低的送風(fēng)溫度 ,節(jié)省風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗 ,進(jìn)一步改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。冰蓄冷技術(shù)的采用使得制冷系統(tǒng)全負(fù)荷運(yùn)行的比例增大 ,機(jī)組開停次數(shù)減少 ,系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定。同時由于其可作為應(yīng)急冷源使用 ,提高了供冷的可靠性。冰蓄冷空調(diào)最大的缺點就是初投資大、蓄冷工況運(yùn)行時制冷機(jī)組效率低下、控制系統(tǒng)十分復(fù)雜。由于系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性決定著系統(tǒng)長期節(jié)能運(yùn)行效果，且冰蓄冷系統(tǒng)的復(fù)雜程度已使操作人員必須依賴于系統(tǒng)智能化控制，否 則冰蓄冷系統(tǒng)將不能實現(xiàn)很好的節(jié)能效果，因此提高蓄冰槽的性能和優(yōu)化蓄冰控制系統(tǒng) ,已成當(dāng)務(wù)之急。 國內(nèi) 外 的研究現(xiàn)狀 蓄冷技術(shù)因其有效的平衡電網(wǎng)、緩解電網(wǎng)緊張局勢，同時為用戶帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，被認(rèn)為是一項具有良好發(fā)展前景的新技術(shù)，隨著蓄冷空調(diào)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，許多國家和研究機(jī)構(gòu)都在積極進(jìn)行研究開發(fā)，目前的研究工作主要表現(xiàn)在如下三大方面：一是新型蓄冷設(shè)備和蓄冷技術(shù)的開發(fā)；二是關(guān)于優(yōu)化蓄冷系統(tǒng)的研究；三是蓄冷系統(tǒng)的應(yīng)用研究。 新型蓄冷設(shè)備和蓄冷技術(shù)的開發(fā) 新型制冷主機(jī)（雙工況主機(jī)）的開發(fā) 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中制 冷主機(jī) 通常是在夜間電價低谷期間運(yùn)行于蓄冰工況，白天電價平谷段時用于空調(diào)工況供冷。由于主機(jī)的工藝原理決定其特性為：蒸發(fā)溫度每降低 1℃，主機(jī)的效率下降大約 3%，而冷凝溫度每下降 1℃制冷機(jī)的制冷系數(shù)將提高 2%，一個常規(guī)的冷水機(jī)組在空調(diào)工況即（蒸發(fā)溫度 To=4℃，冷凝溫度 Tk=38℃）運(yùn)行，蒸發(fā)溫度和冷凝溫度改變的結(jié)果是將使制冷機(jī)的性能系數(shù)同空調(diào)工況相比下降 28%37%[1]。 因此十分需要研制出專門適用于蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的雙工況主機(jī)，使其在制冰和空調(diào)工況均能以較高性能系數(shù)運(yùn)行。在文獻(xiàn) 2中作者提出對于一個雙螺桿壓縮機(jī)， 通過設(shè)計不同的滑閥長度來改變排氣口的位置，從而改變壓縮機(jī)的內(nèi)容積比，滿足不同工況和部分符合時的要求，以達(dá)到減少能量消耗和降低運(yùn)行費(fèi)用 的目的。 高效型蓄冰設(shè)備的開發(fā) 在蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中，蓄冷設(shè)備是核心。蓄冷設(shè)備的性能參數(shù)直接決定著整個系統(tǒng)的運(yùn)行特性以及系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，例如劉震炎等人設(shè)計模塊化橢形單體冰 蓄冷器并對其性能進(jìn)行 XXXX 大學(xué) (北京 )高等教育 本科生畢業(yè)設(shè)計 2 了實驗研究 [3]；王立軍等人提出了一種內(nèi)肋殼管式冰蓄冷器并對其進(jìn)行了實驗研究 [4]。 新型蓄冷技術(shù)的開發(fā) 直接接觸式蓄冷技術(shù) 直接接觸式換熱 [5]是指兩種介質(zhì)直接接觸進(jìn)行換熱的過程。原理是通 過將蒸發(fā)器與蓄冰設(shè)備合并，直接將制冷劑噴射入蓄冷設(shè)備與水進(jìn)行接觸，在制冷劑 氣化過程中將水制成冰。在文獻(xiàn) 6中作者提出直接接觸式蓄冷的應(yīng)用研究還存在很多問題需要解決，包括研究對象不能僅局限于氣體水合物，試驗裝置需要改進(jìn)；傳熱方面和理論方面的研究有待加強(qiáng)等。 過冷水動態(tài)蓄冷技術(shù)： 利用水的過冷現(xiàn)象進(jìn)行動態(tài)制冰，其系統(tǒng)通常包括三部分：過冷卻器、過冷解除裝置及蓄冰槽。目前在此領(lǐng)域的研究主要集中于以下幾個方面 ： 過冷水過冷度影響因素的研究；過冷解除裝置與蓄冰槽的研究；過冷水動態(tài)制冰系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行策略研究 [1]. 新型蓄冷介質(zhì)和傳熱材料的開發(fā) 蓄冷介質(zhì)： 目前的蓄冷方式按蓄冷介質(zhì)分可分為水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷、氣體水合物蓄冷和固體吸附蓄冷五種。 除水蓄冷是利用水的顯熱蓄冷外，后四種都利用了介質(zhì)的相變潛熱。此研究主要是為尋找適用于冷水制冰機(jī)組的相變溫度高、潛熱大的蓄冷介質(zhì)，改變水蓄冷系統(tǒng)無法利用潛熱、冰蓄冷系統(tǒng)可利用潛熱但相變溫度過低的缺陷。 共晶鹽蓄冷與冰蓄冷原理相同，只不過其蓄冷介質(zhì)為共晶鹽。它具有相變溫度較高，接近于一般常規(guī)冷水機(jī)組效率，無須考慮管道凍結(jié)問題等優(yōu)點；但是，在實際應(yīng)用中卻存在很多問題，真正適 合空調(diào)應(yīng)用的共晶鹽配方并不多見。 制冷劑氣體水合物 [ 8]屬于新一代蓄冷介質(zhì)，由于具有傳熱效果好，化學(xué)穩(wěn)定性好，腐蝕性低，安全性好等優(yōu)點，因而被認(rèn)為是比冰蓄冷更為理想的一種蓄冷技術(shù)。但是氣體水合物蓄冷還有一系列有待解決的問題，如蓄冷槽的結(jié)構(gòu)、密封性、承壓能力、制冷劑夾帶水分的分離以及水合物的流動性對蓄冷效果都有影響。 近年來，固體吸附技術(shù)開始用于制冷領(lǐng)域。原理是用某種固體作吸附劑，某種氣體作制冷劑，形成吸附劑，利用吸附劑的化學(xué)親和力進(jìn)行吸附，在固體吸附劑對氣體吸附物吸附的同時，液體吸附物不斷地蒸發(fā)變成可供 吸附的氣體，蒸發(fā)過程中實現(xiàn)制冷，然后用熱能使吸附物解吸，利用吸附物的氣液相變把冷量儲存起來。如此反復(fù)，可實現(xiàn)蓄冷。 傳熱材料 ： 導(dǎo)熱塑料 [9]具有既導(dǎo)熱又耐化學(xué)腐蝕等綜合性能 ，而傳統(tǒng)的金屬材料無法滿足此要求，文獻(xiàn) 9作者采用導(dǎo)熱塑料作為蓄冰盤管的材料研究盤管材料熱導(dǎo)率對蓄冰槽傳熱性能的影響。 關(guān)于 優(yōu)化 蓄冷系統(tǒng)研究 蓄冷設(shè)備性能的優(yōu)化研究 對現(xiàn)有蓄冷設(shè)備性能的試驗研究，建立動態(tài)和靜態(tài)的數(shù)值分析模型，對蓄冷及釋冷過程進(jìn)行了動態(tài)數(shù)值模擬，預(yù)測蓄冷設(shè)備的性能；對已建工程中的蓄冷設(shè)備進(jìn)行測試、傳熱性能分析和運(yùn)行 經(jīng)驗的總結(jié)，是發(fā)展和優(yōu)化蓄冷設(shè)備的一個重要途徑。 蓄冷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析研究 建立客觀公正的經(jīng)濟(jì)性分析和評價體系對于蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展具有極為重要的意義。目前的研究熱點集中在對冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)方案經(jīng)濟(jì)評價方法的研究、對于蓄冷率的研究和經(jīng)濟(jì)性分析軟件的開發(fā)這三個方面。進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較的方法有多種，常用的有簡單靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評價方法和動態(tài)經(jīng)濟(jì)評價方法 [13]。 在對冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)作經(jīng)濟(jì)性分析中，蓄冷率是一個極為重要的參數(shù)。它的定義為：設(shè)計日蓄冰供冷負(fù)荷占總冷負(fù)荷的比率 [1 15]。蓄冷系統(tǒng)只有在保證最佳蓄冷率的前提下才能 取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 對于經(jīng)濟(jì)性分析軟件的開發(fā)方面 [16]，國外已經(jīng)有很成熟的軟件如美國特靈公司的 TRACE Ultra蓄冷空調(diào)經(jīng)濟(jì)性分析軟件、美國電力研究所卡法的 COOLAID設(shè)計分析工具軟件以及臺灣能資所的 EASCOOL軟件，這些軟件都屬于綜合功能的集成軟件。 但這些軟件系統(tǒng)不適合于我國大陸地區(qū)的具體情況，而且價格昂貴。目前國內(nèi)從事軟件研究開發(fā)工作的單位很少，僅有清華大學(xué)同方人工環(huán)境工程公司開發(fā)了一套“冰蓄冷系統(tǒng)設(shè)計軟件”，該軟件側(cè)重于冰蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計與分析，具有綜合功能的集成軟件還有待開發(fā)。 XXXX 大學(xué) (北京 )高等教育 本科生畢業(yè)設(shè)計 3 建 筑物動態(tài)負(fù)荷預(yù)測研究 實現(xiàn)冰蓄冷系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行控制的一個必不可少的前提就是對建筑物未來 24小時 的逐時負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，來合理的分配主機(jī)直接供冷和蓄冰設(shè)備融冰供冷的比例，在滿足空調(diào)用冷的前提下使系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用最低。常用的負(fù)荷預(yù)測方法 [17]：采用確定性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測和非確定性統(tǒng)計模型進(jìn)行預(yù)測。由于采用確定性模型需要獲得變量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，在實際過程應(yīng)用中這些數(shù)據(jù)并非總是能夠精確的測量，因此限制了這類模型的使用。后來研究人員轉(zhuǎn)而采用非確定性統(tǒng)計模型進(jìn)行預(yù)測，它包括時間序列模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和 GMDH模型等。國外在此方面投入了大量的研究，并舉行兩次有影響的負(fù)荷預(yù)測競賽活動，有力的促進(jìn)了該項研究的進(jìn)展。國內(nèi)在此方面的研究尚處于起步階段。 蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制研究 與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比，蓄冷系統(tǒng)的設(shè)計和控制都要復(fù)雜的多，原因在于蓄冷系統(tǒng)受到很多因素的影響，必須全面的綜合的考慮這些因素才能將設(shè)計和控制做好。 目前在優(yōu)化設(shè)計方面的研究主要集中