建筑環境與設備工程專業論文開題報告

建筑環境與設備工程專業論文開題報告

　　1.課程設計的意義

　　通過本次的課程設計，使自己擁有一定的暖通空調設計能力;了解一些相關的規范和條例;熟悉并掌握暖通空調設計流程;同時使自己的思維更加的嚴謹，態度更加的認真，為以后的社會工作奠定了扎實的基礎。

　　2.文獻綜述

　　隨著國民經濟的快速持續發展，作為支柱產業之一的建筑業也得到迅猛發展。而作為建筑業的重要組成部份的暖通空調業，其新產品、新技術、新材料更是層出不窮。暖通空調業發展所遵循的原則，概括起來就是：節能、環保、可持續發展，保證建筑環境的衛生與安全，適應國家的能源結構調整戰略，貫徹熱、冷計量政策，創造不同地域特點的暖通空調發展技術。因此，如何結合設計的需要，重視相關技術，并有選擇而合理的應用在我們的設計中，滿足業主要求，提高設計水平，是我們必須努力做到的。

　　2.1.暖通空調變工況點優化控制及能量管理探討

　　2.1.1.工況點優化控制

　　暖通空調變工況點優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環境的預測響應及能量運行來改變暖通空調系統控制，設定點的系統方法，并用遺傳算法對系統進行優化控制，同時優化多個設定點來改善系統響應和降低系統能耗[1]，后來他又采用自適應性控制理論對某海水冷卻。空調系統進行了優化控制研究，采用帶指數遺忘的最小二乘法參數辨識方法和基因遺傳優化算法，對空調系統的空氣處理單元進行了優化控制研究[2]。羅啟軍等人提出了一項動態的優化技術在一個指定期間內，能得到使目標函數( 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設備的最佳開/關時間[3] 等人提出用遺傳算法對風冷制冷機的冷凝溫度設定點進行優化控制以提高制冷機的效率[4]。此外，有許多研究者用人工神經網絡來模擬暖通空調系統中各個設備的非線性特性，用于實現對整個空調系統的優化控制。目前，研究者們將更多先進的建模方法和智能優化方法引入到了暖通空調的優化控制中，更加注重變工況點的在線優化控制。何厚建等人對已建的暖通空調各關鍵設備的靜態模型采用用實數編碼的遺傳算法建立了水系統工作點優化控制策略[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數學模型，以最終舒適性為目標優化空氣處理單元的溫濕度和送風壓力[6]。孫一堅根據空調負荷變化對一級泵水系統進行變流量控制，取得了顯著效果[7]。總之國內的學者更多探討的是把智能方法引入控制系統的優化中，仿真研究多，實踐成果少。

　　2.1.2.基礎控制器參數整定

　　在回路控制方面，江大勇等人論證了應用人工神經元網絡( ANN) 對暖通空調負荷能耗進行建模的可行性，并指出可以利用 ANN 模型識別輸入輸出從而實現空調系統的優化控制[8];孫英等人采用基于 BP 神經網絡的預測控制算法，實現蓄冰空調的蓄冷量控制，解決了PID 控制中超調和波動時間長 抗干擾能力弱及解耦控制效果差的問題，從而降低了空調系統的能耗;曹國慶等人將參數自整定的 PID 控制引入空調系統的控制過程中，實現了PID參數自整定，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量空調系統送風段靜壓控制的實現，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用程序。根據空調實驗室實際控制效果指出了這兩種控制方法的優缺點：由于暖通空調系統的控制回路非常多，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

　　隨著計算機的普及應用，計算機系統逐步取代常規儀表而成為暖通空調系統的智能化監測控制和管理設備在暖通空調系統的控制管理中，應用計算機技術可以有效地改善系統運行質量，減少運行能耗，并降低運行管理勞動強度，取得了良好的經濟效益和社會效益江億研究了各種空調系統的計算機監測控制，通過啟/ 停中央控制管理機器來修改參數的設定值。翁史俊探討了空調冷熱源和輸送部分的空調自控節能方法，該方法通過接受現場智能操作臺的指令對制冷熱泵機組水泵和風機實現聯鎖、邏輯、順序啟停和節能控制，根據冷水機組的冷水供回水溫度和溫差等信息控制冷水機組冷卻塔風機等設備臺數和組合最佳以達到節能的目的;曹秋聲基于變頻技術，結合最優控制和模糊控制，研制了具有負荷隨動跟蹤特性的專用管理系統軟件，實現了暖通空調節能控制鐘瑋采用根據冷熱負荷計算選擇COP值適合的冷熱源機組和末端設備，以節約冷熱源，采用變頻技術等手段使水泵變流量運行，以減少水風系統的輸送能耗晉欣橋在對多區域變風量空調及其控制系統分析。研究的基礎上，根據ASHRAE通風標準對新風量的要求，針對混合送風系統仿真分析了4種新風分配方案的控制方案，綜合考察了各方案的新風分配以及系統能耗情況。結果表明，通過VAV末端再熱控制并結合AHU送風溫度優化的控制方案，可以較好地解決多區域VAV 空調系統的新風分配問題，同時能有效地降低系統的能耗�？傊�，能量管理系統體現在設備組合優化工作時序優化以及各種能量指標的統計計量考核方面。

　　2.1.4.暖通空調優化控制及能量管理技術的發展方向

　　(1) 現有的暖通空調控制系統以提高自動化水平為主要內容，采用的是以傳統PID為控制策略的回路控制和設備順序、邏輯控制開關量構成的基礎控制單元器，CPU 核心處理以8位單片機為主隨著嵌入式系統和智能控制理論的發展，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，采用高級控制策略，具有自適應自學習功能的單元控制器必將成為單元控制器的主流，它可以實現使控制對象在變負荷多工況，任何初始條件下逐步學習達到回路最優控制，實現各環節最佳控制的目的。

　　(2) 目前暖通空調系統都是以定工作點的方式實現各設備的溫度壓力流量等參數的控制，每個設備( 或環節) 各自在某一條件下有最佳設定點。但這樣處理的結果對于整個暖通空調系統不一定是最佳的， 在各工況條件下不能保證以最節能方式運行。如何在各個負荷下，以整個系統的能耗為最優性能指標，尋找每個設備( 或環節) 的最佳設定值是優化控制研究的一個重要方面，也是節能的關鍵。

　　(3) 現有暖通空調系統管理功能更多體現在監控，即對基礎控制單元的信息進行集中管理報告、報警、狀態監測的設備的調度等。如何在現有基礎上增加能量管理功能，監測暖通空調各個環節的末端用戶能量使用情況是必須研究的。

　　(4) 網絡技術的應用目前的暖通空調控制系統存在不同的控制協議，不同的控制系統具有不同的開發環境和技術標準。但隨著企業信息化程度的提高，不僅需要暖通空調各控制系統集成，而且，系統的能量管理和設備的運行信息也要納入到以Internet和Intranet構成的企業信息管理系統中 實現異構計算機系統的數據共享和信息交換，是暖通空調能量管理與優化控制的又一個發展方向。

　　(5) 基于人體狀態的智能化系統筆者通過對已實施的酒店、餐廳、辦公樓、服務大廳等不同使用功能的空調控制進行調查和研究，發現無論采用何種控制技術和管理技術，仍然有許多用戶對空調控制不滿意，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現有空調控制和能量管理技術的重大變革。筆者認為，以現有控制方法和技術為基礎，充分利用傳感技術和感應技術，通過對人體狀態的模擬，以人的狀態改變軌跡為主軸，建立一種以人的感受和狀態為輸入，以空氣溫度、濕、流速為主要輸出的空調控制和能量管理系統將是未來發展的主要研究方向。

　　2.2.淺談環保節能技術在暖通空調系統中的應用

　　從十九世紀二十年代，壓縮式制冷機獲得可空前的發展，暖通空調技術也已經普遍運用在各種公共建筑與商用建筑之中，對室內環境起到了改善的作用，也對室內空氣質量的舒適感和高品質提供了有力的保障。縱觀國內外建筑業，民用建筑和工業建筑開始大范圍的實驗中央空調，它的廣泛運用標志著一個地區的科技與經濟水平的發展程度，也從本質上對企業的管理水平起到了完善的作用。暖通空調系統的節能問題也受到了人們的廣泛關注。由于現代人們的生活理念與方式的多樣化細節化程度的提高，對于建筑物內的環境需要逐步加強。本文就暖通空調系統中環保節能技術的應用及其可發展運用的自然資源，進行深入探討。

　　2.2.1.暖通空調的作用

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

　　2.2.2.暖通空調對人體的影響

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

　　2.2.3.各種新興環保能源的利用

　　(1)采用天然氣作為空調制冷設備的能源，天然氣是繼煤炭和石油之后的第三大常規能源，能夠有效控制二氧化碳和二氧化硫的排放量，減少環境污染，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、海洋能等自然資源。地源熱泵空調，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能的空調系統。主要用于居民住宅、別墅、學校以及商業建筑。太陽能空調利用太陽光的輻射為能源進行制冷工作。它的使用，彌補了供電不足的缺口，緩解了供電壓力，也非常環保，不會帶來傳統電空調使用過程中所帶來的城市熱島效應，并且由于太陽能空調的使用原理中并不包括氟利昂，就不會產生相關的有害物質致使大氣環境遭受破壞。是名副其實的綠色節能空調。

　　2.2.4.新的環保節能技術應用

　　(1)蓄冷空調，一般主要利用冰和水兩種介質。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不同。一般晚上定點以后，電價低廉，就可以采用冰冷空調。此種空調正是在夜間電價低廉時，開啟一部分制冷機組進行制冰，并儲存總能量。在白天電價較貴的用電高峰期，再進行融冰用以提供低溫水，釋放出所儲存的能量，用以應對大量的用電需求，這樣的方式能夠有效降低用電成本。

　　(2)熱回收技術，是將空調機組排放出的熱量進行回收，避免排風系統直接將空調房內的空氣排出室外，造成能量的浪費。此種技術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，是在地板中直接埋設熱水管用以加熱地板，由地面輻射產生的熱來加熱室內空氣。使用這種方式，常用熱水做介質，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，致使室內溫度下高于上，讓人們感受到腳暖的同時保持頭頂的涼爽，感覺舒適。低溫地板輻射采暖，地板供熱不僅舒適性和私密性好，而且能減少揚程，有效節省空間，方便計量改造，從各方面節省了維修費用。

　　2.3.空調系統技術進步和展望

　　(1)新風預處理系統分為熱回收式新風預處理系統和除濕式新風預處理系統。熱回收式新風預處理系統能回收排風中的能量對新風進行預處理，以降低系統的部分制冷量和除濕量，減小系統容量，用于溫、濕度要求、濕度控制不太嚴格的場合。除濕式新風預處理系統避免了冷熱抵消和低機器漏電的缺點，減少了制冷量，實現溫、濕度獨立控制，調節方便，精度高。

　　(2)冰蓄冷低溫送風系統是將冰蓄冷系統與低溫送風空調緊密結合在一起，將冰蓄冷技術與低溫送風相結合，明顯改善室內空氣品質，有效節省能源。冰蓄冷低溫送風系統能夠降低室內的相對濕度，使人感覺更加舒適、涼爽和干燥。

　　(3)獨立新風系統簡稱為 DOAS，其新風機組采用低溫送風機組，將100%的新風直接送到空調房間，承擔新風負荷和室內全部潛熱負荷和部分顯熱負荷。其顯冷設備均無回風系統，能大大提高建筑物的環境安全性而不會造成不同房間的污染傳播：新風和排風之間采用全熱交換器，能夠降低空調能耗。

　　暖通空調系統的發展源自于建筑業，近年來飛速發展的建筑業帶給空調制造業良好的發展機遇。在暖通空調制造中大力使用環保節能技術，是相關行業走向輝煌的必行之路。不斷研究和發展新的環保節能技術，才能保證暖通空調系統與時俱進。

　　3、研究進度

　　第一階段：準備階段

　　確定論文題目 20xx年xx月19日

　　第二階段：撰寫畢業論文階段

　　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：畢業論文答辯階段 20xx年5月30日

　　4、參考文獻

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