中央空調(diào)水系統(tǒng)的優(yōu)化控制與節(jié)能技術(shù)研究.pdf

1、智能建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)在為人們營(yíng)造舒適環(huán)境的同時(shí)也帶來(lái)了能耗問(wèn)題。如何既滿足空調(diào)舒適度、又最大限度地節(jié)約能源，已日益為人們所關(guān)注。在降低空調(diào)系統(tǒng)能耗的諸多措施中，空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制是很重要的方面。本文從系統(tǒng)角度出發(fā)，運(yùn)用了過(guò)程優(yōu)化控制的理論，以能耗函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)督控制層的優(yōu)化操作及智能控制算法，實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)水系統(tǒng)以節(jié)能降耗為目標(biāo)的優(yōu)化控制。闡明只有從過(guò)程優(yōu)化控制角度出發(fā)，確定目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)督控制

2、層的優(yōu)化操作及智能控制算法，才能真正實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)水系統(tǒng)以節(jié)能降耗為目標(biāo)的優(yōu)化控制，達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)省能源。
　　 在前人研究的基礎(chǔ)上，分析了中央空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備的性能特性，采用理論分析和辨識(shí)方法和結(jié)合的方式建立了空調(diào)水系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行特性，對(duì)各模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)備模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化和簡(jiǎn)化處理，為系統(tǒng)優(yōu)化模型的建立奠定了基礎(chǔ)。闡述了過(guò)程優(yōu)化控制問(wèn)題的實(shí)質(zhì)和關(guān)鍵技術(shù)。指出過(guò)程優(yōu)化的實(shí)質(zhì)是：在不修改工藝、

3、小增加生產(chǎn)設(shè)備的情況下調(diào)整操作參數(shù)。過(guò)程優(yōu)化的目的是：尋求連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)裝置控制系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)定值，以使整個(gè)裝置運(yùn)行于最優(yōu)工況。
　　 實(shí)現(xiàn)過(guò)程優(yōu)化包括建立模型、優(yōu)化算法選擇及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)等方面。分析了空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化控制問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，指出了空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化的可能性，根據(jù)過(guò)程優(yōu)化控制論中的過(guò)程優(yōu)化模型將過(guò)程操作孌量與經(jīng)濟(jì)效益方面的因素聯(lián)系起來(lái)，把過(guò)程穩(wěn)態(tài)模型寓于裝置的經(jīng)濟(jì)模型之中.指出過(guò)程優(yōu)化模型是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化操作的核心。提出了一種優(yōu)

4、化控制策略，建立了空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化控制的框架。在系統(tǒng)辨識(shí)的基礎(chǔ)上，提出了空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備的自適應(yīng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制模型。井以某項(xiàng)目的空調(diào)水系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用該項(xiàng)目的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)建立了該空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備自適應(yīng)預(yù)測(cè)優(yōu)化控制模型，并對(duì)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值與測(cè)試值的誤差進(jìn)行了分析。研究了基于全局優(yōu)化策略的兩種優(yōu)化算法：遺傳算法和模擬退火算法。
　　 詳細(xì)介紹了所研究空調(diào)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)構(gòu)成：分析了用戶需求、總體目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)途徑。重點(diǎn)介紹空調(diào)水

5、系統(tǒng)各現(xiàn)場(chǎng)控制器(DDC)的配置情況及監(jiān)控內(nèi)容，分析了各控制器的應(yīng)完成的任務(wù)及應(yīng)接收和處理的信息。也介紹了實(shí)驗(yàn)所采用的系統(tǒng)集成軟、硬件配置情況。以空調(diào)水系統(tǒng)總能耗為目標(biāo)函數(shù)，確定了空調(diào)水系統(tǒng)在線過(guò)程優(yōu)化控制模型。
　　 指出了水系統(tǒng)在線過(guò)程優(yōu)化控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和步驟。分析了各變量的優(yōu)化設(shè)定值及設(shè)備啟停狀態(tài)及其相對(duì)應(yīng)的各現(xiàn)場(chǎng)控制器的設(shè)置情況，指出過(guò)程優(yōu)化控制在現(xiàn)場(chǎng)控制器中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)自校正的在線仿真對(duì)系統(tǒng)的各控制變量以及各設(shè)備的

6、啟停運(yùn)行模式進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。同時(shí)，采用基因遺傳優(yōu)化算法和模擬退火算法快速準(zhǔn)確地獲得各控制變量在預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)的最優(yōu)設(shè)定值。針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)水系統(tǒng)能耗優(yōu)化，設(shè)計(jì)了具體的算法應(yīng)用程序。針對(duì)實(shí)際工程，對(duì)采用兩種優(yōu)化算法前后的水系統(tǒng)能耗進(jìn)行了分析對(duì)比。經(jīng)計(jì)算分析，采用遺傳算法優(yōu)化后的系統(tǒng)電功率比優(yōu)化前減少約10。88％：采用模擬退火算法優(yōu)化后的系統(tǒng)電功率比優(yōu)化前減少約8 8％。結(jié)果表明，兩種優(yōu)化算法均節(jié)能效果明顯，遺傳算法節(jié)能效果更好。該優(yōu)化控制策略