[發(fā)明專利]基于模型的集中空調(diào)系統(tǒng)全局優(yōu)化節(jié)能控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810035560.5
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101251291A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 姚曄;陳靜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: F24F11/00
• 分類號: F24F11/00;F24F3/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 周文娟

1、一種基于模型的集中空調(diào)系統(tǒng)全局優(yōu)化節(jié)能控制方法，包括以下步驟：

第一步，根據(jù)調(diào)試數(shù)據(jù)初步確定集中空調(diào)系統(tǒng)中的制冷機組，冷卻水泵，冷凍水泵和冷卻塔風機的能耗模型，并將各模型參數(shù)固化在控制模塊中；

第二步，控制模塊通過制冷機組數(shù)據(jù)采集器獲得制冷機組的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、冷凍水供水溫度、冷凍水回水溫度和機組能耗，通過多通道數(shù)據(jù)采集板卡和傳感器獲取數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)總冷卻水流量、總冷凍水流量、各冷凍水泵和冷卻水泵的能耗，以及冷卻塔進風口空氣的溫度和濕度，這些參數(shù)按時間序列進行逐一保存；

第三步，控制模塊根據(jù)冷凍水進、出水溫度和冷凍水流量的當前和歷史數(shù)據(jù)序列，利用自回歸滑動平均空調(diào)負荷預測模型獲得未來時刻用戶端空調(diào)冷量需求量；控制模塊根據(jù)制冷機組當前的冷凝溫度，蒸發(fā)溫度，冷負荷率，冷卻水進水溫度、冷凝器冷卻水流量及制冷機組能耗數(shù)據(jù)利用多元非線性回歸方法更新制冷機組的能效模型；控制模塊根據(jù)水泵當前的運行流量和對應的能耗數(shù)據(jù)更新水泵能量模型；冷卻塔風機能量模型保持不變；

第四步，以空調(diào)負荷預測值和各設備最新能耗模型為基礎，控制模塊根據(jù)優(yōu)化節(jié)能工況計算模型確定下一時刻各設備的優(yōu)化節(jié)能運行工況；

第五步，控制模塊通過RS-485通訊線將得到的優(yōu)化運行工況傳輸給各設備的調(diào)節(jié)器，使各設備在系統(tǒng)總能耗最小的情況下節(jié)能運行；

第六步，設定時間間隔，重復第三步、第四步和第五步。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型的集中空調(diào)系統(tǒng)全局優(yōu)化節(jié)能控制方法，其特征在于，第二步中，最小的數(shù)據(jù)采樣間隔設定為30秒。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型的集中空調(diào)系統(tǒng)全局優(yōu)化節(jié)能控制方法，其特征在于，第四步中，所述的優(yōu)化節(jié)能運行工況計算模型如下：

Fte,1,te,2,···te,M;Gcw,1,Gcw,2,···,Gcw,N;Gew,1,Gew,2,···,Gew,K;Gta,1,Gta,2,···,Gta,L;=minΣi=1MEchiller,i+Σj=1NEcp,j+Σk=1KEep,k+Σn=1JEtf,n]]>

約束關聯(lián)式：

C_te，min≤t_e，i≤C_te，max??????i∈[1，M]

C_Gcw，min≤G_cw，j≤C_Gcw，max???j∈[1，N]

C_Gew，min≤G_ew，k≤C_Gew，max???k∈[1，K]

C_Gta，min≤G_ta，n≤C_Gta，max???n∈[1，J]

Σi=1K[Echiller,i·COPt(te,i,tc,i,ri)]≥Qdemand]]>

COPi(te,i,tc,i,ri)=rt(tc,i+273.2te,i+273.2-1)·rt+a1,itc,i+273.2te,i+273.2-a2,i,i∈[1,M]]]>

tc,i=tc,wE,i+Echiller,i[1+COPi(te,i,tc,i,ri)]a3,i+a4,i·Gc,w,i+a5,i·Gc,w,i2i∈[i,M]]]>

tc,wL,i=tc,wE,i+Echiller,i[1+COPi(te,i,tc,i,ri)]cwGc,w,ii∈[i,M]]]>

Gc,w,i=Σi=1NGcp,j/Mi∈[1,M]]]>

tc,wE,i=Σn=1J(Gtw,n·ttwL,n)/Σn=1JGtw,ni∈[1,M]]]>

ttwL,n=ttwE,n-(b0,n+b1,n(Gta,nGtw,n)+b2,n(Gta,nGtw,n)2)·(has-ha)cwGtw,nn∈[1,J]]]>

Gtw,n=Σi=1NGcp,j/Jn∈[1,M]]]>

ttwE,n=Σi=1M(Gc,w,i·tc,wL,i)/Σi=1M(Gc,w,i)i∈[1,M]]]>

E_cp，j＝c_0，j+c_1，j·G_cp，j+c_2，j·G_cp，j²??????j∈[1，N]

E_ep，k＝d_0，k+d_1，k·G_ep，k+d_2，k·G_ep，k²??????k∈[1，K]

E_tf，n＝b_3，n+b_4，n·G_ta，n+b_5，n·G_ta，n²??????n∈[1，J]

式中，

a_1，i、a_2，i、a_3，i、a_4，i、a_5，i——第i臺制冷機組能量模型系數(shù)，i∈[1，M]；

b_0，n、b_1，n、b_2，n、b_3，n、b_4，n、b_5，n——第n臺冷卻塔能量模型系數(shù)，n∈[1，J]；

c_0，j、c_1，j、c_2，j——第j臺冷卻水泵能量模型系數(shù)，j∈[1，N]；

d_0，k、d_1，k、d_2，k——第k臺冷凍水泵能量模型系數(shù)，k∈[1，K]；

c_w——水比熱，J/kg·℃；

C_te，min——制冷機組蒸發(fā)溫度下限值，℃；

C_te，max——制冷機組蒸發(fā)溫度上限值，℃；

C_Gew，min——冷凍水泵流量下限值，kg/s；

C_Gew，max——冷凍水泵流量上限值，kg/s；

C_Gcw，min——冷卻水泵流量下限值，kg/s；

C_Gcw，max——冷卻水泵流量上限值，kg/s；

C_Gta，min——冷卻塔風機風量下限值，kg/s；

C_Gta，max——冷卻塔風機風量上限值，kg/s；

COP_i——第i臺制冷機組性能系數(shù)，i∈[1，M]；

E_chiller，i——第i臺制冷機組能耗，i∈[1，M]，kW；

E_ep，k——第k臺冷凍水泵能耗，k∈[1，K]，kW；

E_cp，j——第j臺冷卻水泵能耗，j∈[1，N]，kW；

E_tf，n——第n臺冷卻塔風機能耗，j∈[1，N]，kW；

G_ew，k——第k臺冷凍水泵流量，k∈[1，K]，kg/s；

G_cw，j——第j臺冷卻水泵流量，j∈[1，N]，kg/s；

G_ta，n——第n臺冷卻塔風機風量，n∈[1，J]，kg/s；

C_tw，n——第n臺冷卻塔水流量，n∈[1，J]，kg/s；

G_c，w，i——第i臺制冷機組冷卻水流量，i∈[1，M]，kg/s；

h_a——室外空氣焓，kJ/kg；

h_a，s——室外飽和空氣焓，kJ/kg；

J——冷卻塔運行臺數(shù)；

K——冷凍水泵運行臺數(shù)；

M——制冷機組運行臺數(shù)；

N——冷卻水泵運行臺數(shù)；

Q_demand——空調(diào)冷量需求，kW；

r_i——第i臺制冷機組冷負荷率，即制冷機實際制冷量與其名義制冷量比值；

t_e，i——第i臺制冷機組運行蒸發(fā)溫度，i∈[1，M]，℃；

t_c，i——第i臺制冷機組運行冷凝溫度，i∈[1，M]，℃；

t_c，wE，i——第i臺制冷機組冷卻水進口溫度，i∈[1，M]，℃；

t_c，wL，i——第i臺制冷機組冷卻水出口溫度，i∈[1，M]，℃；

t_twL，n——第n臺冷卻塔出水溫度，n∈[1，J]，℃；

t_twE，n——第n臺冷卻塔進水溫度，n∈[1，J]，℃。