建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)論文開題報告

時間：2024-07-24 02:28:04 開題報告我要投稿

　　1.課程設(shè)計的意義

建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)論文開題報告

　　通過本次的課程設(shè)計，使自己擁有一定的暖通空調(diào)設(shè)計能力;了解一些相關(guān)的規(guī)范和條例;熟悉并掌握暖通空調(diào)設(shè)計流程;同時使自己的思維更加的嚴(yán)謹(jǐn)，態(tài)度更加的認(rèn)真，為以后的社會工作奠定了扎實的基礎(chǔ)。

　　2.文獻(xiàn)綜述

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，作為支柱產(chǎn)業(yè)之一的建筑業(yè)也得到迅猛發(fā)展。而作為建筑業(yè)的重要組成部份的暖通空調(diào)業(yè)，其新產(chǎn)品、新技術(shù)、新材料更是層出不窮。暖通空調(diào)業(yè)發(fā)展所遵循的原則，概括起來就是：節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展，保證建筑環(huán)境的衛(wèi)生與安全，適應(yīng)國家的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略，貫徹?zé)�、冷計量政策，�?chuàng)造不同地域特點的暖通空調(diào)發(fā)展技術(shù)。因此，如何結(jié)合設(shè)計的需要，重視相關(guān)技術(shù)，并有選擇而合理的應(yīng)用在我們的設(shè)計中，滿足業(yè)主要求，提高設(shè)計水平，是我們必須努力做到的。

　　2.1.暖通空調(diào)變工況點優(yōu)化控制及能量管理探討

　　2.1.1.工況點優(yōu)化控制

　　暖通空調(diào)變工況點優(yōu)化控制問題的研究近年來在我國被重視。提出了一種基于整個系統(tǒng)環(huán)境的預(yù)測響應(yīng)及能量運行來改變暖通空調(diào)系統(tǒng)控制，設(shè)定點的系統(tǒng)方法，并用遺傳算法對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，同時優(yōu)化多個設(shè)定點來改善系統(tǒng)響應(yīng)和降低系統(tǒng)能耗[1]，后來他又采用自適應(yīng)性控制理論對某海水冷卻�？照{(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化控制研究，采用帶指數(shù)遺忘的最小二乘法參數(shù)辨識方法和基因遺傳優(yōu)化算法，對空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理單元進(jìn)行了優(yōu)化控制研究[2]。羅啟軍等人提出了一項動態(tài)的優(yōu)化技術(shù)在一個指定期間內(nèi)，能得到使目標(biāo)函數(shù)( 運行成本或者峰值能耗) 最小的房間溫度曲線，該算法還給出了暖通空調(diào)設(shè)備的最佳開/關(guān)時間[3] 等人提出用遺傳算法對風(fēng)冷制冷機(jī)的冷凝溫度設(shè)定點進(jìn)行優(yōu)化控制以提高制冷機(jī)的效率[4]。此外，有許多研究者用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬暖通空調(diào)系統(tǒng)中各個設(shè)備的非線性特性，用于實現(xiàn)對整個空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。目前，研究者們將更多先進(jìn)的建模方法和智能優(yōu)化方法引入到了暖通空調(diào)的優(yōu)化控制中，更加注重變工況點的在線優(yōu)化控制。何厚建等人對已建的暖通空調(diào)各關(guān)鍵設(shè)備的靜態(tài)模型采用用實數(shù)編碼的遺傳算法建立了水系統(tǒng)工作點優(yōu)化控制策略[5]楊曉平等人采用模糊聚類和RBF方法建立了空氣處理單元的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，以最終舒適性為目標(biāo)優(yōu)化空氣處理單元的溫濕度和送風(fēng)壓力[6]。孫一堅根據(jù)空調(diào)負(fù)荷變化對一級泵水系統(tǒng)進(jìn)行變流量控制，取得了顯著效果[7]�？傊畤鴥�(nèi)的學(xué)者更多探討的是把智能方法引入控制系統(tǒng)的優(yōu)化中，仿真研究多，實踐成果少。

　　2.1.2.基礎(chǔ)控制器參數(shù)整定

　　在回路控制方面，江大勇等人論證了應(yīng)用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)( ANN) 對暖通空調(diào)負(fù)荷能耗進(jìn)行建模的可行性，并指出可以利用 ANN 模型識別輸入輸出從而實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制[8];孫英等人采用基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測控制算法，實現(xiàn)蓄冰空調(diào)的蓄冷量控制，解決了PID 控制中超調(diào)和波動時間長抗干擾能力弱及解耦控制效果差的問題，從而降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗;曹國慶等人將參數(shù)自整定的 PID 控制引入空調(diào)系統(tǒng)的控制過程中，實現(xiàn)了PID參數(shù)自整定，可以把溫度的變化范圍控制在±0. 5℃;吳柳波等人研究了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)段靜壓控制的實現(xiàn)，并分別用帶積分分離的增量型 PID 控制算法和模糊控制算法編制了應(yīng)用程序。根據(jù)空調(diào)實驗室實際控制效果指出了這兩種控制方法的優(yōu)缺點：由于暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制回路非常多，并且各對象的特性各不相同，因此，所采用的回路控制器參數(shù)整定和控制方法也不相同，控制器的研究成果也較多。

　　2.1.3.能量管理

　　隨著計算機(jī)的普及應(yīng)用，計算機(jī)系統(tǒng)逐步取代常規(guī)儀表而成為暖通空調(diào)系統(tǒng)的智能化監(jiān)測控制和管理設(shè)備在暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制管理中，應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)可以有效地改善系統(tǒng)運行質(zhì)量，減少運行能耗，并降低運行管理勞動強(qiáng)度，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益江億研究了各種空調(diào)系統(tǒng)的計算機(jī)監(jiān)測控制，通過啟/ 停中央控制管理機(jī)器來修改參數(shù)的設(shè)定值。翁史俊探討了空調(diào)冷熱源和輸送部分的空調(diào)自控節(jié)能方法，該方法通過接受現(xiàn)場智能操作臺的指令對制冷熱泵機(jī)組水泵和風(fēng)機(jī)實現(xiàn)聯(lián)鎖、邏輯、順序啟停和節(jié)能控制，根據(jù)冷水機(jī)組的冷水供回水溫度和溫差等信息控制冷水機(jī)組冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備臺數(shù)和組合最佳以達(dá)到節(jié)能的目的;曹秋聲基于變頻技術(shù)，結(jié)合最優(yōu)控制和模糊控制，研制了具有負(fù)荷隨動跟蹤特性的專用管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了暖通空調(diào)節(jié)能控制鐘瑋采用根據(jù)冷熱負(fù)荷計算選擇COP值適合的冷熱源機(jī)組和末端設(shè)備，以節(jié)約冷熱源，采用變頻技術(shù)等手段使水泵變流量運行，以減少水風(fēng)系統(tǒng)的輸送能耗晉欣橋在對多區(qū)域變風(fēng)量空調(diào)及其控制系統(tǒng)分析。研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)ASHRAE通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)對新風(fēng)量的要求，針對混合送風(fēng)系統(tǒng)仿真分析了4種新風(fēng)分配方案的控制方案，綜合考察了各方案的新風(fēng)分配以及系統(tǒng)能耗情況。結(jié)果表明，通過VAV末端再熱控制并結(jié)合AHU送風(fēng)溫度優(yōu)化的控制方案，可以較好地解決多區(qū)域VAV 空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)分配問題，同時能有效地降低系統(tǒng)的能耗。總之，能量管理系統(tǒng)體現(xiàn)在設(shè)備組合優(yōu)化工作時序優(yōu)化以及各種能量指標(biāo)的統(tǒng)計計量考核方面。

　　2.1.4.暖通空調(diào)優(yōu)化控制及能量管理技術(shù)的發(fā)展方向

　　(1) 現(xiàn)有的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)以提高自動化水平為主要內(nèi)容，采用的是以傳統(tǒng)PID為控制策略的回路控制和設(shè)備順序、邏輯控制開關(guān)量構(gòu)成的基礎(chǔ)控制單元器，CPU 核心處理以8位單片機(jī)為主隨著嵌入式系統(tǒng)和智能控制理論的發(fā)展，以及嵌入式微處理器價格越來越便宜，基于16 位及以上的嵌入式微處理器系統(tǒng)，采用高級控制策略，具有自適應(yīng)自學(xué)習(xí)功能的單元控制器必將成為單元控制器的主流，它可以實現(xiàn)使控制對象在變負(fù)荷多工況，任何初始條件下逐步學(xué)習(xí)達(dá)到回路最優(yōu)控制，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)最佳控制的目的。

　　(2) 目前暖通空調(diào)系統(tǒng)都是以定工作點的方式實現(xiàn)各設(shè)備的溫度壓力流量等參數(shù)的控制，每個設(shè)備( 或環(huán)節(jié)) 各自在某一條件下有最佳設(shè)定點。但這樣處理的結(jié)果對于整個暖通空調(diào)系統(tǒng)不一定是最佳的，在各工況條件下不能保證以最節(jié)能方式運行。如何在各個負(fù)荷下，以整個系統(tǒng)的能耗為最優(yōu)性能指標(biāo)，尋找每個設(shè)備( 或環(huán)節(jié)) 的最佳設(shè)定值是優(yōu)化控制研究的一個重要方面，也是節(jié)能的關(guān)鍵。

　　(3) 現(xiàn)有暖通空調(diào)系統(tǒng)管理功能更多體現(xiàn)在監(jiān)控，即對基礎(chǔ)控制單元的信息進(jìn)行集中管理報告、報警、狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備的調(diào)度等。如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加能量管理功能，監(jiān)測暖通空調(diào)各個環(huán)節(jié)的末端用戶能量使用情況是必須研究的。

　　(4) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用目前的暖通空調(diào)控制系統(tǒng)存在不同的控制協(xié)議，不同的控制系統(tǒng)具有不同的開發(fā)環(huán)境和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但隨著企業(yè)信息化程度的提高，不僅需要暖通空調(diào)各控制系統(tǒng)集成，而且，系統(tǒng)的能量管理和設(shè)備的運行信息也要納入到以Internet和Intranet構(gòu)成的企業(yè)信息管理系統(tǒng)中實現(xiàn)異構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和信息交換，是暖通空調(diào)能量管理與優(yōu)化控制的又一個發(fā)展方向。

　　(5) 基于人體狀態(tài)的智能化系統(tǒng)筆者通過對已實施的酒店、餐廳、辦公樓、服務(wù)大廳等不同使用功能的空調(diào)控制進(jìn)行調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)無論采用何種控制技術(shù)和管理技術(shù)，仍然有許多用戶對空調(diào)控制不滿意，即同樣的溫濕度條件下不同人感受不同，有人覺得冷，有的人覺得不冷;，有人覺得舒適，有人覺得不適。這種個體感覺的差異將引領(lǐng)現(xiàn)有空調(diào)控制和能量管理技術(shù)的重大變革。筆者認(rèn)為，以現(xiàn)有控制方法和技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用傳感技術(shù)和感應(yīng)技術(shù)，通過對人體狀態(tài)的模擬，以人的狀態(tài)改變軌跡為主軸，建立一種以人的感受和狀態(tài)為輸入，以空氣溫度、濕、流速為主要輸出的空調(diào)控制和能量管理系統(tǒng)將是未來發(fā)展的主要研究方向。

　　2.2.淺談環(huán)保節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　從十九世紀(jì)二十年代，壓縮式制冷機(jī)獲得可空前的發(fā)展，暖通空調(diào)技術(shù)也已經(jīng)普遍運用在各種公共建筑與商用建筑之中，對室內(nèi)環(huán)境起到了改善的作用，也對室內(nèi)空氣質(zhì)量的舒適感和高品質(zhì)提供了有力的保障�？v觀國內(nèi)外建筑業(yè)，民用建筑和工業(yè)建筑開始大范圍的實驗中央空調(diào)，它的廣泛運用標(biāo)志著一個地區(qū)的科技與經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展程度，也從本質(zhì)上對企業(yè)的管理水平起到了完善的作用。暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題也受到了人們的廣泛關(guān)注。由于現(xiàn)代人們的生活理念與方式的多樣化細(xì)節(jié)化程度的提高，對于建筑物內(nèi)的環(huán)境需要逐步加強(qiáng)。本文就暖通空調(diào)系統(tǒng)中環(huán)保節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及其可發(fā)展運用的自然資源，進(jìn)行深入探討。

　　2.2.1.暖通空調(diào)的作用

　　安裝暖通空調(diào)的目的是對室內(nèi)工作和生活環(huán)境的舒適度進(jìn)行調(diào)整。其作用主要為了調(diào)整空氣的溫度與濕度、氣流速度和潔凈度等。在常規(guī)的空調(diào)舒適性要求中，以可以滿足人體保持熱均勻而產(chǎn)生舒適感為目標(biāo)，在恒溫恒濕或有清潔要求的工藝性空調(diào)室內(nèi)，重要的是以滿足生產(chǎn)工藝為正常標(biāo)準(zhǔn)[9]。

　　2.2.2.暖通空調(diào)對人體的影響

　　由于建筑物的密閉性普遍的增強(qiáng)，裝修的工序越來越繁瑣，從而致使室內(nèi)污染物的大量增加并且停留時間也相應(yīng)延長。怎樣才可以有效地改善空調(diào)房間存在的空氣品質(zhì)問題，已獲得了各界的高度重視。采取通風(fēng)換氣，使室內(nèi)獲得足夠的新鮮空氣，是目前改善空氣質(zhì)量的最有效手段[10]。

　　2.2.3.各種新興環(huán)保能源的利用

　　(1)采用天然氣作為空調(diào)制冷設(shè)備的能源，天然氣是繼煤炭和石油之后的第三大常規(guī)能源，能夠有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量，減少環(huán)境污染，對人體健康危害降低。使用天然氣為能源的制冷空調(diào)市場前景廣闊。

　　(2)利用各種可再生資源，如地源熱、地下水、太陽能、自然風(fēng)、海洋能等自然資源。地源熱泵空調(diào)，是利用在冬季吸收土壤、地下水、地表水等天然資源的能量，向建筑提熱能，夏天向天然資源釋放熱量，給建筑物供冷的一種高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。主要用于居民住宅、別墅、學(xué)校以及商業(yè)建筑。太陽能空調(diào)利用太陽光的輻射為能源進(jìn)行制冷工作。它的使用，彌補(bǔ)了供電不足的缺口，緩解了供電壓力，也非常環(huán)保，不會帶來傳統(tǒng)電空調(diào)使用過程中所帶來的城市熱島效應(yīng)，并且由于太陽能空調(diào)的使用原理中并不包括氟利昂，就不會產(chǎn)生相關(guān)的有害物質(zhì)致使大氣環(huán)境遭受破壞。是名副其實的綠色節(jié)能空調(diào)。

　　2.2.4.新的環(huán)保節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

　　(1)蓄冷空調(diào)，一般主要利用冰和水兩種介質(zhì)。由于許多大城市白天供電緊張，為了限制用電，白天和晚上的電收費水準(zhǔn)不同。一般晚上定點以后，電價低廉，就可以采用冰冷空調(diào)。此種空調(diào)正是在夜間電價低廉時，開啟一部分制冷機(jī)組進(jìn)行制冰，并儲存總能量。在白天電價較貴的用電高峰期，再進(jìn)行融冰用以提供低溫水，釋放出所儲存的能量，用以應(yīng)對大量的用電需求，這樣的方式能夠有效降低用電成本。

　　(2)熱回收技術(shù)，是將空調(diào)機(jī)組排放出的熱量進(jìn)行回收，避免排風(fēng)系統(tǒng)直接將空調(diào)房內(nèi)的空氣排出室外，造成能量的浪費。此種技術(shù)可以有效減少熱污染，對熱量的回收再利用，也獲得了變廢為寶的效果。

　　(3)低溫地板輻射采暖技術(shù)，是在地板中直接埋設(shè)熱水管用以加熱地板，由地面輻射產(chǎn)生的熱來加熱室內(nèi)空氣。使用這種方式，常用熱水做介質(zhì)，輻射體表面溫度不大于45攝氏度。低溫地板輻射采暖過沖中，熱量均以對流的方式向上方傳遞，致使室內(nèi)溫度下高于上，讓人們感受到腳暖的同時保持頭頂?shù)臎鏊杏X舒適。低溫地板輻射采暖，地板供熱不僅舒適性和私密性好，而且能減少揚(yáng)程，有效節(jié)省空間，方便計量改造，從各方面節(jié)省了維修費用。

　　2.3.空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步和展望

　　(1)新風(fēng)預(yù)處理系統(tǒng)分為熱回收式新風(fēng)預(yù)處理系統(tǒng)和除濕式新風(fēng)預(yù)處理系統(tǒng)。熱回收式新風(fēng)預(yù)處理系統(tǒng)能回收排風(fēng)中的能量對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，以降低系統(tǒng)的部分制冷量和除濕量，減小系統(tǒng)容量，用于溫、濕度要求、濕度控制不太嚴(yán)格的場合。除濕式新風(fēng)預(yù)處理系統(tǒng)避免了冷熱抵消和低機(jī)器漏電的缺點，減少了制冷量，實現(xiàn)溫、濕度獨立控制，調(diào)節(jié)方便，精度高。

　　(2)冰蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)是將冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風(fēng)空調(diào)緊密結(jié)合在一起，將冰蓄冷技術(shù)與低溫送風(fēng)相結(jié)合，明顯改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，有效節(jié)省能源。冰蓄冷低溫送風(fēng)系統(tǒng)能夠降低室內(nèi)的相對濕度，使人感覺更加舒適、涼爽和干燥。

　　(3)獨立新風(fēng)系統(tǒng)簡稱為 DOAS，其新風(fēng)機(jī)組采用低溫送風(fēng)機(jī)組，將100%的新風(fēng)直接送到空調(diào)房間，承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷和室內(nèi)全部潛熱負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷。其顯冷設(shè)備均無回風(fēng)系統(tǒng)，能大大提高建筑物的環(huán)境安全性而不會造成不同房間的污染傳播：新風(fēng)和排風(fēng)之間采用全熱交換器，能夠降低空調(diào)能耗。

　　暖通空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展源自于建筑業(yè)，近年來飛速發(fā)展的建筑業(yè)帶給空調(diào)制造業(yè)良好的發(fā)展機(jī)遇。在暖通空調(diào)制造中大力使用環(huán)保節(jié)能技術(shù)，是相關(guān)行業(yè)走向輝煌的必行之路。不斷研究和發(fā)展新的環(huán)保節(jié)能技術(shù)，才能保證暖通空調(diào)系統(tǒng)與時俱進(jìn)。

　　3、研究進(jìn)度

　　第一階段：準(zhǔn)備階段

　　確定論文題目 20xx年xx月19日

　　第二階段：撰寫畢業(yè)論文階段

　　撰寫論文開題報告 20xx年xx月19日～20xx年2月18日。

　　撰寫論文初稿 20xx年2月18日～20xx年3月25日。

　　撰寫論文定稿 20xx年3月25日～20xx年4月22日。

　　第三階段：畢業(yè)論文答辯階段 20xx年5月30日

　　4、參考文獻(xiàn)

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