本文關(guān)鍵詞：地鐵環(huán)控系統(tǒng)回風(fēng)風(fēng)量節(jié)能控制研究

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【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),作為一種快速、穩(wěn)定和舒適的交通工具,地鐵在全國(guó)各大城市的建設(shè)如火如荼。由于地鐵列車運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量、地鐵車站內(nèi)設(shè)備散發(fā)的熱量以及人體自身的熱量擴(kuò)散到地鐵車站內(nèi),使得地鐵車站內(nèi)的溫度不斷升高,會(huì)對(duì)地鐵乘客的舒適性造成很大的影響。在夏季,通風(fēng)降溫僅僅依靠活塞風(fēng)帶來(lái)的外部空氣是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,地鐵車站內(nèi)的空氣環(huán)境調(diào)節(jié)應(yīng)利用地鐵環(huán)控系統(tǒng)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然地鐵環(huán)控系統(tǒng)對(duì)改善地鐵車站內(nèi)的空氣質(zhì)量有著十分重要的作用,但其日益增長(zhǎng)的能耗,以及不斷攀升的能源價(jià)格,致使地鐵的運(yùn)營(yíng)成本不斷增大,對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成嚴(yán)重的影響。根據(jù)地鐵運(yùn)營(yíng)能耗的相關(guān)數(shù)據(jù),地鐵環(huán)控系統(tǒng)能耗占地鐵運(yùn)行總能耗的25%~35%。因此,研究地鐵環(huán)控系統(tǒng)的節(jié)能方法與控制策略,是十分緊迫和必要的。本文的主要研究成果如下:(1)對(duì)Fluent軟件的仿真模擬研究,往往僅能針對(duì)地鐵車站內(nèi)的溫度場(chǎng)和流體場(chǎng),難以實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵環(huán)控系統(tǒng)的在線控制。而對(duì)于Trnsys軟件的仿真模擬研究,雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵環(huán)控系統(tǒng)的在線監(jiān)控,但由于它是在假設(shè)地鐵車站內(nèi)空氣是均勻分布的前提下,將地鐵車站看作一個(gè)空氣節(jié)點(diǎn),無(wú)法有效的仿真模擬出地鐵車站內(nèi)的真實(shí)環(huán)境。因此本文提出Fluent-Trnsys聯(lián)合仿真模型,利用Fluent軟件模擬地鐵車站內(nèi)的流體分布和溫度分布,Trnsys軟件模擬地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)備及其控制,結(jié)合兩個(gè)軟件的不同優(yōu)勢(shì),對(duì)地鐵環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬。(2)對(duì)地鐵車站現(xiàn)階段定頻控制策略以及一種常用的節(jié)能控制策略變頻控制策略進(jìn)行了深入的分析。針對(duì)變頻控制策略中回風(fēng)風(fēng)閥始終處于常閉狀態(tài)所導(dǎo)致的能源浪費(fèi)問(wèn)題,提出基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略。以北京某高校地鐵實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為仿真對(duì)象,使用Fluent-Trnsys聯(lián)合仿真模型對(duì)定頻控制策略、變頻控制策略以及基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與定頻控制策略和變頻控制策略相比,基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略具有較好的控制效果和節(jié)能效果。(3)實(shí)現(xiàn)基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略的PLC程序和組態(tài)監(jiān)控界面。以北京某高校地鐵實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,把變頻控制策略作為對(duì)照實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略的控制效果和節(jié)能效果。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與變頻控制策略相比,基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略可以在保證地鐵車站內(nèi)人員舒適度的前提下,取得顯著的節(jié)能效果。
【關(guān)鍵詞】：地鐵環(huán)控系統(tǒng) 回風(fēng)風(fēng)量 節(jié)能 二氧化碳 風(fēng)閥
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U231.5;TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)15-16
• 1.4 本章小節(jié)16-17
• 第2章 地鐵環(huán)控系統(tǒng)概述17-25
• 2.1 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的作用17-18
• 2.2 地鐵環(huán)控系統(tǒng)的工作原理18-19
• 2.3 地鐵環(huán)控系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)19-22
• 2.3.1 新風(fēng)負(fù)荷19-20
• 2.3.2 人體熱負(fù)荷20
• 2.3.3 進(jìn)出口滲透負(fù)荷20-21
• 2.3.4 照明負(fù)荷21
• 2.3.5 車站設(shè)備負(fù)荷21
• 2.3.6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱負(fù)荷21-22
• 2.4 地鐵環(huán)控系統(tǒng)熱舒適度指標(biāo)22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 建立Fluent-Trnsys聯(lián)合仿真模型25-43
• 3.1 Fluent模擬地鐵車站環(huán)境25-33
• 3.1.1 計(jì)算流體力學(xué)概述25-26
• 3.1.2 流體場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型26-28
• 3.1.3 研究對(duì)象物理模型的建立28
• 3.1.4 物理模型的網(wǎng)格劃分28-29
• 3.1.5 CFD模擬相關(guān)參數(shù)的設(shè)定29-30
• 3.1.6 Fluent UDF30-32
• 3.1.7 模擬結(jié)果分析32-33
• 3.2 Trnsys模擬通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)33-37
• 3.2.1 Trnsys軟件介紹33-34
• 3.2.2 基于Trnsys的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)仿真34-35
• 3.2.3 部件數(shù)學(xué)模型的建立35-37
• 3.2.4 負(fù)荷數(shù)據(jù)37
• 3.3 建立Fluent-Trnsys聯(lián)合仿真模型37-41
• 3.3.1 聯(lián)合仿真的目的37-38
• 3.3.2 聯(lián)合仿真的實(shí)現(xiàn)方法38-40
• 3.3.3 聯(lián)合仿真的接口40-41
• 3.3.4 聯(lián)合仿真的建立41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第4章 基于二氧化碳濃度的回風(fēng)風(fēng)量控制策略43-63
• 4.1 定頻控制策略43
• 4.2 變頻控制策略43-46
• 4.2.1 變頻控制方法43-45
• 4.2.2 風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能原理45-46
• 4.2.3 水泵變頻節(jié)能原理46
• 4.3 回風(fēng)風(fēng)量控制策略46-50
• 4.3.1 現(xiàn)階段控制策略的不足46-47
• 4.3.2 回風(fēng)風(fēng)量控制策略47-48
• 4.3.3 回風(fēng)風(fēng)量控制策略的數(shù)學(xué)推導(dǎo)48-50
• 4.3.4 進(jìn)排風(fēng)風(fēng)閥和回風(fēng)風(fēng)閥的調(diào)節(jié)方法50
• 4.4 仿真模型的控制50-53
• 4.5 仿真驗(yàn)證和結(jié)果分析53-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第5章 地鐵實(shí)訓(xùn)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)63-77
• 5.1 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)概述63-65
• 5.2 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)備改造65-68
• 5.2.1 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備改造65
• 5.2.2 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)傳感器采集點(diǎn)布置65-68
• 5.3 回風(fēng)風(fēng)量控制策略的PLC實(shí)現(xiàn)68-73
• 5.3.1 PLC控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)68-69
• 5.3.2 下位機(jī)控制軟件設(shè)計(jì)69-71
• 5.3.3 上位機(jī)組態(tài)界面設(shè)計(jì)71-73
• 5.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟73-74
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析74-76
• 5.6 本章小結(jié)76-77
• 總結(jié)與展望77-79
• 論文總結(jié)77-78
• 研究展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄A Trnsys模塊編寫(xiě)及使用步驟83-85
• 附錄B Fluent UDF編寫(xiě)及使用步驟85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果89-91
• 致謝91

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