基于頻域分析的埋管式輻射地板熱特性及其優(yōu)化控制研究.pdf

1、埋管式地板輻射系統(tǒng)作為一種新型的空調(diào)技術(shù)，因其具有能效更高、舒適性更好以及便于利用低品位能源等特點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者的青睞。埋管式輻射地板具有很強(qiáng)的熱特性并與房間之間存在著復(fù)雜的耦合傳熱關(guān)系。一方面，準(zhǔn)確把握該結(jié)構(gòu)的熱特性用于指導(dǎo)埋管式輻射地板空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要；另外一方面，優(yōu)化地控制埋管式輻射地板的運(yùn)行也是實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)高能效高舒適性的重要基礎(chǔ)。本文展開了關(guān)于埋管式輻射地板動(dòng)態(tài)熱特性、傳熱模型以及系統(tǒng)優(yōu)化控制方面的研究，主要研究工

2、作以及創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　（1）首次提出采用頻域有限元模型進(jìn)行埋管式輻射地板的熱特性研究。研究分析了該結(jié)構(gòu)在管內(nèi)循環(huán)水及室內(nèi)熱環(huán)境等作用下的頻域熱特性，并通過離散傅里葉變換及逆變換，獲得了頻域有限元模型的時(shí)域熱特性，進(jìn)一步建立了該結(jié)構(gòu)的時(shí)域有限元模型用于頻域有限元模型的驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，埋管式輻射地板的頻域有限元模型能很好地預(yù)測(cè)其熱特性，并且計(jì)算時(shí)間遠(yuǎn)小于時(shí)域有限元模型。頻域有限元模型可以更加直接、快速地預(yù)測(cè)該結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)；

3、>　?。?）首次提出在頻域內(nèi)對(duì)埋管式輻射地板的簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)傳熱模型的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。本研究建立了埋管式輻射地板的簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)傳熱模型，即簡(jiǎn)化RC熱網(wǎng)模型，并根據(jù)埋管式輻射地板頻域有限元模型計(jì)算的頻域熱響應(yīng)來辨識(shí)簡(jiǎn)化RC熱網(wǎng)模型的參數(shù)。為了提高該模型的實(shí)用性，建立了地板埋管的2R1C模型，并采用ε-NTU法得到了相應(yīng)的模型參數(shù)的計(jì)算式。埋管式輻射地板的RC熱網(wǎng)模型可以與埋管的2R1C模型耦合在一起進(jìn)行熱特性預(yù)測(cè)；
　?。?）搭建了埋管式輻射地

4、板熱特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并建立了該實(shí)驗(yàn)臺(tái)輻射地板房間的簡(jiǎn)化RC熱網(wǎng)模型。實(shí)驗(yàn)研究了不同實(shí)驗(yàn)工況下的埋管式輻射地板試樣及輻射地板房間的熱特性，并進(jìn)一步采用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了輻射地板房間簡(jiǎn)化RC熱網(wǎng)模型的準(zhǔn)確性；
　　（4）首次提出了一種關(guān)于埋管式輻射地板供冷系統(tǒng)的離線預(yù)測(cè)+魯棒反饋優(yōu)化控制方法?；趯?shí)驗(yàn)臺(tái)輻射地板房間的簡(jiǎn)化RC熱網(wǎng)模型，搭建了輻射地板供冷系統(tǒng)的控制仿真平臺(tái)，并在該平臺(tái)上研究了PID控制、MPC控制以及離線預(yù)測(cè)+魯棒反饋控制的控制