一种中央空调水系统节能方法

技术领域

本发明属于节能控制技术领域，具体涉及一种中央空调水系统节能方法。

背景技术

目前，对于常规的中央空调水系统的节能方法主要是结合水泵、机组、冷却塔中的某一类设备进行调节，并且对设备进行节能调控的运行变量进行单一的变流量或变温度调节，没有综合考虑各设备之间的相互影响和系统适合调控的所有变量间的耦合性，这种单一的设备调控和单一的变量调控方式并不能有效地降低系统的能耗，并且缺乏对系统全局考虑的单一的节能方法可能使水系统运行在低效的状态，甚至导致系统设备故障。

针对中央空调系统强耦合性的特点，要实现中央空调系统总能耗最低的目标，必须统一考虑系统与各部件之间的关联与耦合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中央空调水系统节能方法，克服了现有技术的不足，建立中央空调水系统的优化模型，运用基于模拟退火的粒子群算法对中央空调水系统优化模型进行参数优化，寻求最优能耗的条件。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种中央空调水系统节能方法，具体包括以下步骤：

步骤一、建立并调用中央空调水系统能耗模型，所述能耗模型包括冷水机组能耗模型、冷冻水泵能耗模型以及空调机组能耗模型；

步骤二、确定优化变量，包括冷冻水供水温度、冷冻水流量、冷却水流量、空调机组风量、空气湿球温度和冷负荷；

步骤三、基于中央空调水系统确定优化变量的约束条件；

步骤四、基于上述优化变量通过模拟退火算法对中央空调水系统能耗模型进行优化求解，得出中央空调水系统的最优控制参数。

进一步，步骤一中所述中央空调水系统能耗模型的表达式为：

P＝p

其中，P为中央空调系统总能耗，p

进一步，所述冷水机组能耗模型的表达式为：

p

其中，T

进一步，所述冷冻水泵能耗模型的表达式为：

p

其中，q

进一步，所述冷却水泵能耗模型的表达式为：

p

其中，q

进一步，所述空调机组能耗模型的表达式为：

p

其中，q

进一步，步骤三中所述约束条件包括冷水机组的进出水温约束、冷冻水与冷却水流量的约束、空调机组风机流量的约束、空调机组与冷冻水泵之间的约束以及冷水机组与冷冻水泵，冷却水泵相互之间的约束。

进一步，步骤四中所述通过模拟退火算法对中央空调水系统能耗模型进行优化求解，具体步骤包括：

(1)根据优化变量及其约束条件，以中央空调水系统在制冷过程中的能耗最小为目标，建立中央空调水系统能耗优化模型；将中央空调水系统能耗优化模型优化模型与约束调节结合，得出能够动态计算的中央空调水系统能耗优化模型；

(2)针对优化变量，通过模拟退火算法对中央空调水系统能耗优化模型进行优化求解,计算出不同优化变量的条件下中央空调水系统的最优能耗条件。

本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：

本发明所述一种中央空调水系统节能方法，针对中央空调系统强耦合性的特点，建立中央空调水系统的优化模型，运用基于模拟退火的粒子群算法对中央空调水系统优化模型进行参数优化，寻求最优能耗的条件，进一步对水系统进行节能优化调节。

附图说明

图1为一种中央空调水系统节能方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所述一种中央空调水系统节能方法，具体包括以下步骤：

步骤一、建立并调用中央空调水系统能耗模型，能耗模型包括冷水机组能耗模型、冷冻水泵能耗模型以及空调机组能耗模型；

步骤二、确定优化变量，包括冷冻水供水温度、冷冻水流量、冷却水流量、空调机组风量、空气湿球温度和冷负荷；

步骤三、基于中央空调水系统确定优化变量的约束条件；

步骤四、基于上述优化变量通过模拟退火算法对中央空调水系统能耗模型进行优化求解，得出中央空调水系统的最优控制参数。

步骤一中中央空调水系统能耗模型的表达式为：

P＝p

其中，P为中央空调系统总能耗，p

冷水机组能耗模型的表达式为：

p

其中，T

冷冻水泵能耗模型的表达式为：

p

其中，q

冷却水泵能耗模型的表达式为：

p

其中，q

空调机组能耗模型的表达式为：

p

其中，q

步骤三中约束条件包括冷水机组的进出水温约束、冷冻水与冷却水流量的约束、空调机组风机流量的约束、空调机组与冷冻水泵之间的约束以及冷水机组与冷冻水泵，冷却水泵相互之间的约束。

(1)冷水机组的进出水温约束：T

(2)冷冻水与冷却水流量的约束：q

(3)空调机组风机流量的约束：q

(4)空调机组与冷冻水泵之间的约束：

其中，Q

(5)冷水机组与冷冻水泵，冷却水泵相互之间的约束：Q

其中，Q

步骤四中通过模拟退火算法对中央空调水系统能耗模型进行优化求解，具体步骤包括：

(1)根据优化变量及其约束条件，以中央空调水系统在制冷过程中的能耗最小为目标，建立中央空调水系统能耗优化模型；将中央空调水系统能耗优化模型优化模型与约束调节结合，得出能够动态计算的中央空调水系统能耗优化模型；

(2)针对优化变量，通过模拟退火算法对中央空调水系统能耗优化模型进行优化求解,计算出不同优化变量的条件下中央空调水系统的最优能耗条件。

验证试验：

本发明选取7月份某日的空调系统运行数据，对提出的算法进行仿真验证。

在一个制冷周期内，房间的冷负荷是不断变化的，因此空调系统的工况点也会随之不断变化，采用本发明的模型对空调参数进行优化；表1为空调系统各设备的能耗对比，其中冷水机组和空调机组的节能率较大，这是因为冷冻水供水温度提升后，使得冷水机组的蒸发效率提高，因而提高了机组的能耗比，优化节能效果良好。

表1空调各设备能耗对比

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。