【摘要】： 隨著太陽(yáng)能熱利用和熱泵技術(shù)的快速發(fā)展,太陽(yáng)能熱泵供熱水技術(shù)逐步成為目前能源界研究開發(fā)的熱點(diǎn),并聯(lián)式太陽(yáng)能熱泵熱水機(jī)組(簡(jiǎn)稱PSAHP)因其節(jié)能、環(huán)保、運(yùn)行可靠等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各類大中型熱水工程。由于太陽(yáng)能熱泵在我國(guó)尚屬于推廣使用初期,其控制采用的是簡(jiǎn)單的邏輯控制,如何采用先進(jìn)的控制技術(shù)以保證太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)最大限度的節(jié)能和穩(wěn)定供熱是其急需解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。本文對(duì)PSAHP智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究,在綜合分析PSAHP能源利用率影響因素的基礎(chǔ)上,提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的PSAHP智能控制策略,針對(duì)以上研究?jī)?nèi)容,開展了如下的具體工作: 理論分析了影響PSAHP能源利用率的因素,提出了一種全新的以提高PSAHP能源利用率為目的的運(yùn)行控制策略。實(shí)驗(yàn)測(cè)試了太陽(yáng)輻射量與蓄熱水箱水溫升的關(guān)系,確定了開啟熱泵機(jī)組的太陽(yáng)輻射量臨界值;通過實(shí)驗(yàn),研究了環(huán)境溫度與熱泵機(jī)組能耗、運(yùn)行時(shí)間及能源利用率之間的關(guān)系,熱泵機(jī)組能耗與運(yùn)行時(shí)間隨著環(huán)境溫度的升高而降低,而能源利用率隨著環(huán)境溫度的升高而增大,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析能夠較好吻合。 在此基礎(chǔ)上,建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PSAHP能源利用率預(yù)測(cè)模型,能根據(jù)當(dāng)天的太陽(yáng)輻射、環(huán)境溫度、初始水溫等參數(shù)的變化預(yù)測(cè)熱泵機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間及能源利用率,針對(duì)熱泵機(jī)組除霜等不確定因素的影響,采用模糊系統(tǒng)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。運(yùn)用MATLAB軟件,對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了仿真模擬,整體預(yù)測(cè)結(jié)果良好。 結(jié)合PSAHP運(yùn)行特點(diǎn),在原有的控制器基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了PSAHP智能控制系統(tǒng)軟件部分。運(yùn)用VB6.0語(yǔ)言編制了上位機(jī)控制軟件,實(shí)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊修正、上位機(jī)與西門子S7-200 PLC之間的數(shù)據(jù)通訊及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。采用模塊化設(shè)計(jì)思想,運(yùn)用STEP-7編程軟件編制了PLC運(yùn)行程序。測(cè)試結(jié)果表明:智能控制系統(tǒng)預(yù)測(cè)效果良好,與原有的控制系統(tǒng)相比,熱水能源利用率提高了約20%,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的節(jié)能。
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TK513
【圖文】：

有助于我國(guó)十一五節(jié)能減排目標(biāo)順利完成。我國(guó)現(xiàn)有傳統(tǒng)的熱水供應(yīng)設(shè)備主要有家用燃?xì)鉄崴�、電熱水器、太�?yáng)能熱水器，工業(yè)用各種鍋爐，如燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、電鍋爐等。圖1一2為不同類型的熱水供應(yīng)設(shè)備加熱1噸水消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤的情況，表1一1列出了不同供熱設(shè)備的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比�？梢钥闯觯�(yáng)能熱泵熱水機(jī)組不僅能耗最少，也是最經(jīng)濟(jì)的一種供熱設(shè)備。從科學(xué)利用熱能的角度來說，使用電力、燃?xì)�、燃油、燃煤等高品位的能源，來加�?0℃的淋浴用熱水是極不合算的，這樣的加熱過程即使達(dá)到100%的熱效率，表面看是沒有熱能的損失，但實(shí)際上已經(jīng)伴隨著巨大的嫡增損失[l’]，是一種極大的能源浪費(fèi)。太陽(yáng)能的利用大大節(jié)省了高品味能源的消耗，熱泵代替電熱水器

士學(xué)位論文第三章PSAHP能源利用率影響因素的實(shí)驗(yàn)研究最終加熱溫度為50℃。圖3一6人工模擬環(huán)境測(cè)試室圖3一7測(cè)試控制平臺(tái)3.3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件部分主要由空氣源熱泵熱水機(jī)組、西門子PLC、觸摸屏、LYSO3智能數(shù)據(jù)交換器、RS232到RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器組成，采集系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3一8。機(jī)組在運(yùn)行過程中主要的采集數(shù)據(jù)有:環(huán)境溫度、初始水溫、水箱溫度、環(huán)境相對(duì)濕度、耗電量等。溫度傳感器的型號(hào)為 PT100，分別分布在蒸發(fā)器進(jìn)口、冷凝器進(jìn)口及水箱中部，耗電量采用武漢阿迪克公司生產(chǎn)的帶遠(yuǎn)程通訊功能的數(shù)字式三項(xiàng)功能電表讀取。用VB6.0語(yǔ)言編制了相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件，采集畫面如圖3一9、3一10所示，可以自行設(shè)定數(shù)據(jù)采集周期，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)間隔等。同時(shí)，運(yùn)用 SQLServer2000數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)采集的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)畫面如圖3一n所示。圖3一8空氣源熱泵熱水機(jī)組數(shù)

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本文編號(hào)：2737724