某办公建筑室内环境品质控制优化研究

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某办公建筑室内环境品质控制优化研究

【摘要】： 办公建筑为人们日常活动的主要场所,室内环境品质与工作生活息息相关,通过对空调、风机等设备进行有效控制,在保证室内热舒适性和空气品质的前提下节约能耗具有重要意义。论文针对某办公建筑室内环境品质进行控制与优化研究,主要研究内容如下:(1)首先,以西安某办公室为研究对象,采用灰箱建模的方法,通过对系统进行分析,探讨了室内环境品质各参数和控制量之间的关系,使用双线性模型对室内环境品质变化过程进行描述,再利用最小二乘法对相关参数进行辨识,建立了室内环境品质预测模型。通过对模型进行验证表明:该模型能反映系统的实际情况且预测效果较好。(2)其次,采用建筑能耗模拟软件TRNSYS建立了办公室建筑模型和空调系统,通过MATLAB调用控制算法,建立了室内环境品质控制仿真系统,并将模型预测控制应用于室内环境品质控制。通过TRNSYS对西安办公建筑在夏季工况下的室内环境品质分别进行了传统的PID控制和模型预测控制。结果表明:模型预测控制相较于传统控制方式的超调量及稳态误差均较小,且能节约能耗。(3)最后,探讨了基于中性温度的室内环境品质控制的可行性,通过室外温度与室内中性温度的动态关系式计算出人体的舒适温度,采用基于模型预测的控制方式进行仿真模拟。结果表明:依据人体的热适应性调整空调的设定温度,通过模型预测控制方法对空调和风机进行控制,减少了空调的使用时间,节约了能源,但超调量较大。因此采用蚁群算法对控制变量及预测时间域进行优化,实验表明蚁群优化后的模型预测控制可较好的跟随中性温度,能够满足室内环境品质的控制要求。本文在数据采集的基础上,对办公室环境采用灰箱建模的方法建立了室内环境品质控制的数学模型,并在保证室内环境舒适性的前提下,采用模型预测控制进行了室内环境品质控制,最后探讨了基于中性温度的预测控制,并利用蚁群优化算法进行了优化,这对节能降耗具有重要意义。

【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017

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