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

1、智能建筑的中央空調系統(tǒng)在為人們營造舒適環(huán)境的同時也帶來了能耗問題。如何既滿足空調舒適度、又最大限度地節(jié)約能源，已日益為人們所關注。在降低空調系統(tǒng)能耗的諸多措施中，空調系統(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)，運用了過程優(yōu)化控制的理論，以能耗函數(shù)作為目標函數(shù)，通過對中央空調系統(tǒng)監(jiān)督控制層的優(yōu)化操作及智能控制算法，實現(xiàn)了中央空調水系統(tǒng)以節(jié)能降耗為目標的優(yōu)化控制。闡明只有從過程優(yōu)化控制角度出發(fā)，確定目標函數(shù)，通過對中央空調系統(tǒng)監(jiān)督控制

2、層的優(yōu)化操作及智能控制算法，才能真正實現(xiàn)中央空調水系統(tǒng)以節(jié)能降耗為目標的優(yōu)化控制，達到穩(wěn)定運行和節(jié)省能源。
　　 在前人研究的基礎上，分析了中央空調水系統(tǒng)設備的性能特性，采用理論分析和辨識方法和結合的方式建立了空調水系統(tǒng)中每個設備的數(shù)學模型，根據(jù)實際系統(tǒng)的運行特性，對各模型參數(shù)進行辨識，并對系統(tǒng)設備模型進行轉化和簡化處理，為系統(tǒng)優(yōu)化模型的建立奠定了基礎。闡述了過程優(yōu)化控制問題的實質和關鍵技術。指出過程優(yōu)化的實質是：在不修改工藝、

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

4、化控制策略，建立了空調水系統(tǒng)優(yōu)化控制的框架。在系統(tǒng)辨識的基礎上，提出了空調水系統(tǒng)設備的自適應預測優(yōu)化控制模型。井以某項目的空調水系統(tǒng)為研究對象，采用該項目的歷史運行數(shù)據(jù)建立了該空調水系統(tǒng)設備自適應預測優(yōu)化控制模型，并對預測模型的預測值與測試值的誤差進行了分析。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。
　　 詳細介紹了所研究空調設備監(jiān)控系統(tǒng)的結構和子系統(tǒng)構成：分析了用戶需求、總體目標和實現(xiàn)途徑。重點介紹空調水

5、系統(tǒng)各現(xiàn)場控制器(DDC)的配置情況及監(jiān)控內容，分析了各控制器的應完成的任務及應接收和處理的信息。也介紹了實驗所采用的系統(tǒng)集成軟、硬件配置情況。以空調水系統(tǒng)總能耗為目標函數(shù)，確定了空調水系統(tǒng)在線過程優(yōu)化控制模型。
　　 指出了水系統(tǒng)在線過程優(yōu)化控制的實現(xiàn)過程和步驟。分析了各變量的優(yōu)化設定值及設備啟停狀態(tài)及其相對應的各現(xiàn)場控制器的設置情況，指出過程優(yōu)化控制在現(xiàn)場控制器中的實現(xiàn)過程。通過自校正的在線仿真對系統(tǒng)的各控制變量以及各設備的

6、啟停運行模式進行實時預測。同時，采用基因遺傳優(yōu)化算法和模擬退火算法快速準確地獲得各控制變量在預測時間內的最優(yōu)設定值。針對中央空調系統(tǒng)水系統(tǒng)能耗優(yōu)化，設計了具體的算法應用程序。針對實際工程，對采用兩種優(yōu)化算法前后的水系統(tǒng)能耗進行了分析對比。經計算分析，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