智能家居室内环境舒适性与节能性优化控制平台研究

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智能家居是指以住宅为平台,为住户提供一定程度的数字连接或优化服务,形成集系统、结构、服务、管理为一体的智能系统。智能家居内部的室内环境始终以舒适作为追求目标,要保持建筑内部的热舒适,就要消耗一定的能源以供给末端设备的正常运行,而想要做到节能减排,往往以牺牲用户居住的舒适度为代价。因此最重要的问题是平衡居住者关于舒适度的高要求和能源的高消耗。除此之外还存在对舒适的定义存在个体差异性,且环境存在较多干扰等问题。本文针对建筑内房间中的节能和舒适性管理之间的问题,进行充分的分析、论证,制定合理的控制方式,力求实现智能家居筑中的节能与舒适度之间的平衡,为能源的优化调度和高效利用提供条件。本文主要工作如下:(1)量化分析热舒适度的评价指标,优化了PMV指标的预测过程,实现预测精度94.57%,并减少了65%的预测时间,达到了满意的预测效果。(2)通过控制方式、控制变量与控制策略的分析对比,提供了室内环境综合控制策略,创新引入并优化开窗通风模块,反应了该行为对室内舒适与能耗的正面影响。(3)充分考虑建筑房间的热量传导形式,利用典型年气象数据进行仿真模拟。从舒适性角度与其他控制方法横向对比,选取空调出风口温度、室内空气温度与室内PMV指标完成夏冬两季典型工况下逐时对比,得到了满意的结果。结果证明由于考虑因素的全面,室内空气温度等参数不断调整协调,基本保证了夏冬两季的PMV指标在预先设置的区间内波动,达到舒适的控制目的。(4)沿用建筑房间模型与气象数据,从节能性的角度横向对比,选取夏冬两季典型工况下的室内负荷进行逐时对比分析,同样得到了满意的结果。结果证明夏季时分通常在早晚开窗通风,实现控制策略能够节约68.08%的室内能耗,而在冬季常在午间开窗,节能达到69.56%。(5)将室内环境舒适性与节能性作为共同的优化目标,在二者之间找到平衡点,完成了控制平台用户界面,并通过典型案例分析反向推断控制策略的正确性,实现了智能家居室内环境舒适度与节能控制平台的落地。本文从室内环境的热舒适度预测开始讨论,以预测精度高、预测速度快为目标优化预测过程,实时监测室内热环境水平;然后提出室内联控策略,并从舒适性与节能性两个角度出发,论证了该控制系统的优越性,最终完成了智能家居环境下,针对室内热环境的预测、控制、仿真模拟与平台设计等一系列综合性研究。
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