摘 要

基于瞬时仿真模拟软件TRNSYS，本文以某船的指挥中心为研究对象，对处于渤海天气条件下的船舶的空调系统进行了系统仿真研究。在考虑变频泵或组合泵的情况下，耦合变风量空调控制系统，分别建立了组合泵变流量空调控制系统以及变频泵变流量空调控制系统两种模型。针对渤海海域上某船指挥中心的室内温度变化情况，以及变流量空调控制系统对室内温度变化情况的影响规律展开研究，基于不同泵组的条件下系统的能耗分析，选择出更具有节能特性的空调控制系统。研究结果表明：变频泵变流量空调控制系统更适用于船舶空调系统，能够有效降低其能耗。该研究结果对于实际船舶空调控制系统的设计具有重要的参考意义。

关键词：变流量空调系统；组合泵；变频泵；TRNSYS仿真；变风量空调系统

Abstract

Based on transient simulation software TRNSYS, Taking the command center of a ship as the research object, this paper conducts a system simulation study on the air conditioning system of a ship under the weather conditions of Bohai sea. Considering variable frequency pump or combination pump, two models of variable flow air conditioning control system and variable flow air conditioning control system of combination pump and variable flow air conditioning control system of variable flow pump were established by coupling VAV control system. Aiming at the indoor temperature change of a ship command center in the Bohai sea area and the influence of variable flow air conditioning control system on the indoor temperature change, the paper analyzes and compares the energy consumption of the system under the conditions of different pump groups, and selects a more energy-saving air conditioning control system. The results show that the variable frequency pump variable flow air conditioning control system is more suitable for ship air conditioning system and can effectively reduce its energy consumption. The research results have important reference significance for the design of the actual ship air conditioning control system.

Key Words：Variable flow water air conditioning system；Combination of pump；Variable frequency pump；TRNSYS simulation；Variable air volume air conditioning system

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状分析 2

1.2.1 空调水系统变流量节能运行研究现状 2

1.2.2 船舶空调系统的研究 3

1.2.3 空调系统运行仿真的研究现状 4

1.2.4 对比分析不同控制策略下的空调系统 5

1.3 本文研究内容及技术路线 6

1.3.1 研究内容 6

1.3.2 技术路线 7

第2章 不同运行控制策略的TRNSYS仿真模拟 8

2.1 TRNSYS软件介绍 8

2.1.1 TRNSYS概述 8

2.1.2 主要模块介绍 9

2.2 系统主要设备数学模型 9

2.2.1 热泵机组数学模型 9

2.2.2 水泵数学模型 11

2.2.3 模型共同所包含的系统 12

2.3 空调负荷模型的仿真模拟 14

2.3.1 负荷模型的构建 14

2.3.2 仿真模拟结果 15

2.4 组合泵变流量控制运行仿真模拟 15

2.4.1 仿真模型建立 15

2.4.2 模拟结果分析 16

2.5 变频泵变流量控制运行仿真模拟 19

2.5.1 仿真模型建立 19

2.5.2 模拟结果分析 20

2.6 不同运行控制策略下能耗评估与比较 22

2.7 本章小结 24

第3章 机组的选型匹配及系统控制优化 25

3.1 机组选型 25

3.1.1 水泵的选型 25

3.1.2 冷却机组的选型 26

3.1.3 风机的选型 27

3.2 控制系统优化方案 27

3.3 本章小结 29

第4章 结论及展望 30

4.1 全文总结 30

4.2 展望 30

参考文献 31

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着世界人口爆发式的指数增长以及社会生活的基础设施的完善，越来越多的人开始追求更加舒适的生活环境，大量的地球资源被人们所消耗，生态环境逐渐恶化。杨景海等人的研究表明，对于我们国家而言，三十年来以高能耗、高投资、高回报为基本特征的经济模式，在取得了明显的收益的同时也为我们带来了更高的能源消耗^[1]。尽管近多少年来，我们的能源保护意识在不断的完善，而我们人类对地球的过度开采，能源的过度消耗依然存在很大的问题。而在这能源过度消耗的背后，是由于社会生产技术的不成熟、社会科学水平的发展不均衡所导致的能源利用率低下的问题。

据统计，由于我国能源消耗速率增长过快，导致我国现存的能源开采量远低于世界平均水平。而上世纪90年代以来，我国建筑能耗仅占国家总能耗的16%，据2005年的官方数据表明，我国建筑能耗约占全国能源消费总量的27.5%，国际能源署(IEA)的数据显示，我国建筑能耗比重应维持在30%左右^[2] 。如图1.1所示，在建筑能耗中，总能耗中所占比重最大的为空调能耗，其中占比约为46%。而人们在室内的时间约占一天中的绝大多数时间，因而空调的节能需求可以使建筑能源的消耗大大降低。

图1.1 2015年建筑耗电数据汇总