基于能流分析的空调系统设计与运行协同度评估方法研究

Design and operation of air conditioning system are not two independent stages and they are relevant closely. It is necessary to study the relationship of design and operation for the aim of energy saving, and set up the method of quantitative analysis synergy of them for evaluation of air conditioning system...Based on energy flow analysis, the problem of suitability of the equipment's capacity designed under steady condition for operating under dynamic condition is investigated, and also the problem of operation constrained by system configuration is investigated. The quantitative analysis method for the synergy of system design and operation is set up for evaluation of air conditioning system. By extracting the energy flow characteristics of air conditioning system design and operation, as well as load probability distribution characteristic, the index of the horizontal synergy of energy flow is defined and used to evaluate the operation constrained by equipment's configuration, and also the index of the vertical synergy of energy flow is defined and used to evaluate the synergy of system design, system operation and load probability distribution. The index of the deterioration grade is defined to evaluate the performance declining after long-time running, and the synergy choke-points of air conditioning system are located by quantitative analysis of the deviation of energy flow characteristic...Combining energy flow analysis, system design and operation, as well as fault detection and diagnosis, this study investigates a novel method to evaluate air conditioning system comprehensively. And it can be the theoretical guideline for the optimization of design and optimal operation of air conditioning system.

空调系统的设计和运行是两个非独立且紧密关联的阶段，有必要从系统的设计到运行进行全面考虑，研究两者之间的协同性问题，并建立量化的评估方法。. 本研究从能流分析的角度，通过探索空调设备的稳态设计选型和动态运行之间的匹配问题，以及系统设计匹配状态对运行控制的约束问题，建立空调系统设计与运行协同性的定量分析方法。在提取空调系统设计能流特征，运行能流特征以及负荷概率分布特征的基础上，通过构建“能流横向协同度”指标，量化空调设备选型对运行控制的约束作用；通过构建“能流纵向协同度”指标，定量分析系统的设计、运行控制和负荷概率分布之间的协同性；通过构建“劣化度”指标，追踪空调系统长期运行出现性能劣化时能流特征的变化趋势和偏移程度，诊断系统的协同瓶颈。. 本研究将探索能流协同分析，设计与控制分析，以及故障诊断相结合的新的空调系统评估思路，为空调系统的优化设计和运行提供理论基础。

空调系统的设计和运行是非独立、且与系统能耗紧密相关的两个环节，有必要对空调系统的设计选型和运行控制两方面的问题进行全面考虑，研究两者之间的协同性问题，并对协同性问题建立科学合理的评估方法。本研究从能流关联的角度，提出了对空调系统的设计、运行控制以及负荷概率分布三者协同性的评估方法。项目的研究主要获得了三个方面的成果：第一，建立了空调系统的能流分析模型，提取了空调系统设备、子系统的能流关联特征；基于系统能流分析模型，完善了空调系统运行水平和系统节能潜力的评估方法。第二，提出了空调系统设计选型与运行控制的协同评估方法，通过研究空调系统的“理论最高效率”、“设备匹配度”以及“控制约束度”，提出了“横向协同度”指标，量化了系统设计选型与运行控制的匹配程度。第三，提出了“纵向协同度”指标，研究了选型设计、运行控制及负荷概率分布三者的协同。通过数据挖掘和数据分析技术研究了负荷的概率分布，辨识典型负荷工况，基于能流关联性构建了在设计阶段和运行阶段对选型、控制和工况三者协同程度进行评估的流程，该评估流程能够发现设计中的匹配薄弱点，并能指导运行的优化。本研究基于能流关联性研究了空调系统设计选型、运行控制以及负荷工况三者协同的评估方法。创新性地提出了“横向协同度”指标，量化了空调系统运行与设计的匹配程度，创造性地提出了“纵向协同度”指标，量化了负荷概率分布、运行控制以及设计选型三者之间的协同性。本研究开拓了空调系统设计与运行评估领域的研究内容及研究方法，有助于解决当前空调系统评估方法不全面、缺乏合理性标准等问题。该评估方法为空调系统的设计选型及运行控制提供了理论分析方法，对指导空调系统的优化设计和高效运行具有理论意义和实际应用价值。