邴一伟 张小松

东南大学能源与环境学院

在我国南方夏季炎热、冬季低温高湿的气候下，热源塔利用空气中的热量供给热泵机组，作为吸收热量的装置，满足了机组可以在夏季供冷和冬季供热的要求。将热源塔和热泵机组结合起来称为热源塔热泵系统。热源塔的性能主要受到空气以及溶液流量等因素影响[1-4]。对此Jiang[5]和Liu[6]等人讨论了运行参数对热源塔中再生性能的影响。Zendehboudi[7]等人基于Song[8-9]等人的实验，构建了闭式热源塔的神经网络模型，改进算法对神经网络模型的输入参数的选择进行了分析。Sun[10]等人、Hydeman[11]等人以及Yu[12]等人均采用多项式来设定塔侧风机和水泵的转速，实现对系统的近似优化。本文在MATLAB 的环境下对热源塔热泵进行建模以及预测模型的建立，以此为基础设计了优化后的预测控制方法并进行了模拟仿真。

1 热源塔热泵系统的模型构成

图1 为本文构建的热源塔热泵系统，包含一个横流开式热源塔，两个壳管式换热器分别作为系统蒸发器和冷凝器，热泵系统中由三个压缩机和三个膨胀阀用来进行制冷/制热循环，共设置八个电磁阀来实现夏热季节的模式切换。夏季工况下阀门V1～V4 开启，阀门V5～V8 关闭，此时热源塔的作用和冷却塔一致，塔内以水作为介质在空气中蒸发散热，换热形式主要以潜热换热为主。冬季工况下则以阀门V5～V8 开启，阀门V1～V4 关闭的状态实现热源塔从空气中吸热的效果，此时塔内的介质以溶液为主，溶液在塔内同时会吸收空气中的水分，换热形式主要以显热换热为主。……