严寒地区某发动机试验室空调系统防冻改造技术研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangtingzhi2009
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在严寒地区,空调系统中换热器冻裂以及因换热器冻结导致的机组停机事故频发。本文以某柴油发动机试验室作为研究对象,对其进行实测,总结现有空调系统存在的问题并分析其原因,提出空调系统防冻改造策略;研究空调系统防冻改造方案优选方法,选取评价指标,构建空调系统防冻改造方案评价指标体系。提出电加热与旁通风管连锁控制防冻系统,建立系统能耗模型与室内热舒适模型,以能耗最小与舒适度最高为目标计算运行优化参数。建立电加热与旁通风管连锁控制防冻系统TRNSYS仿真平台,对空调系统优选改造方案进行运行模拟,分析其改造后空调系统防冻效果。首先,本文对某柴油发动机试验室作进行了实测及相关参数计算,分析其存在问题:第一,现有空调系统在设计时未考虑其防冻性能,在极端气温下易发生停机事故,空调系统设计不当;第二,空调系统为预防冻结采用了低新风量的运行策略,导致室内新风量不足、热环境较差,运行策略不当。针对两个问题提出建议:对现存空调系统进行防冻改造,采用有效的防冻策略对换热器进行保护;采用变频水泵与智能控制系统,制定有效的防冻运行策略。其次,建立了空调系统改造评价指标体系并确立了一级指标及二级指标的权重,结合传统防冻方法电加热器预热法和旁通法,提出了辅助电加热与旁通风道连锁控制新型防冻系统,通过改变新风预热量与调节通过换热器的风量,达到防冻的目的。使用灰色关联度法对电加热-旁通防冻系统及其他三种对比改造方案进行评估,判断其为最适宜本工程的改造方案。提出了电加热与旁通风管耦合控制空调系统在冬季的三种运行模式,针对第三阶段的运行建立了由电加热器、换热器、热水水泵和旁通风道风机组成的能耗模型,从评价热舒适度的指标中选择了PMV和PPD作为室内热环境评价指标,以表征室内人员对环境的不满意百分数指标PPD建立了热舒适模型,通过二者建立能耗-热舒适多目标优化模型,规定了约束条件,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)对其进行多目标优化计算,得出了能耗-热舒适为目标函数的系统运行参数最优解。最后,通过建立建筑负荷模型与空调系统各设备TRNSYS模块,建立了电加热与旁通风道连锁控制新风防冻系统的TRNSYS仿真平台。利用TRNSYS仿真平台对空调系统优化运行参数进行模拟,证实了空调系统改造优选方案的可行性,在保证防冻性能的基础上,验证了系统满足不同舒适度需求时的运行效果。
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