[發(fā)明專利]一種基于負(fù)荷預(yù)測的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210526338.1
• 申請日: 2012-12-08
• 公開（公告）號: CN102980272A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛麗仙;吳忠宏
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海派諾科技股份有限公司
• 主分類號: F24F11/00
• 分類號: F24F11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方法，屬于空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著我國城市化和工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，建筑業(yè)發(fā)展迅猛，建筑能耗不斷增加，建筑能耗已經(jīng)占據(jù)社會總能耗的27%以上，有些地區(qū)已接近40%，其中三分之二的能耗為空調(diào)系統(tǒng)所消耗。在建筑能耗占整個能源消耗的比例不斷增加的現(xiàn)狀下，建筑中的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能已經(jīng)成為節(jié)能領(lǐng)域中的一個重點(diǎn)和熱點(diǎn)。按照終端節(jié)能的概念，加大空調(diào)節(jié)能的力度對節(jié)約能源有著巨大的理論和實(shí)際意義。

由于缺乏先進(jìn)的控制技術(shù)手段和裝備，中央空調(diào)系統(tǒng)大多仍采用傳統(tǒng)的人工管理方式和簡易的開關(guān)控制設(shè)備，不能實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷凍水流量跟隨末端負(fù)荷的變化而動態(tài)調(diào)節(jié)，在部分負(fù)荷運(yùn)行時造成能源浪費(fèi)很大，使我國建筑用能效率低下。近年來，隨著樓宇自動化(BA)系統(tǒng)和變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，人們開始采用BA或變頻器對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制。一種是通過BA系統(tǒng)對冷水機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停控制，實(shí)現(xiàn)其“精細(xì)化使用”節(jié)能；另一種是通過對空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力或溫度的采集，以壓差或溫差作為被控參量，采用PI或PID控制變頻器調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，使水泵流量跟隨被控參量變化，從而達(dá)到水泵節(jié)能的目的。但是，中央空調(diào)系統(tǒng)是一個具有時滯、時變、非線性和大惰性的復(fù)雜系統(tǒng)，其復(fù)雜性導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)難以用精確地數(shù)學(xué)模型或方法來描述，并且，PID控制器的工程參數(shù)在很大程度上依賴于調(diào)試人員的經(jīng)驗(yàn)，受人的因素影響很大，一但整定，便不能跟隨負(fù)荷與工況的變化而自動調(diào)整，不僅節(jié)能效果差還容易造成系統(tǒng)震蕩，影響中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和空調(diào)末端的服務(wù)質(zhì)量。文章“基于負(fù)荷預(yù)測的空調(diào)冷凍水流量動態(tài)控制技術(shù)”中，作者采用基于負(fù)荷預(yù)測的方法，利用智能模糊控制技術(shù)，根據(jù)負(fù)荷量和環(huán)境溫度，通過模糊控制規(guī)則庫來對控制進(jìn)行智能決策，該方法在一定程度上達(dá)到了節(jié)能的最佳控制效果，但是通過模糊控制得到的決策規(guī)則的精準(zhǔn)性仍需提高。

由于中央空調(diào)系統(tǒng)的時變動態(tài)特征，傳統(tǒng)的節(jié)能控制策略不能在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中實(shí)時的在線積累和綜合有關(guān)的信息，進(jìn)行即時的修正或調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制參數(shù)，更不能使空調(diào)系統(tǒng)始終處于最優(yōu)或接近最優(yōu)的工作狀態(tài)。另一方面，由于空調(diào)系統(tǒng)的大時滯和大惰性，控制系統(tǒng)的輸出總是要經(jīng)過滯后時間τ以后才能起作用，然而目前空調(diào)節(jié)能控制領(lǐng)域流行的恒壓差和恒溫差控制模式屬于“跟隨控制”，一般只適用于無時滯的被控對象或過程，用在空調(diào)系統(tǒng)中難以取得較好的控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制方法存在的不足，本發(fā)明提出一種基于負(fù)荷預(yù)測的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方法。本發(fā)明的基本思想是，通過全面的系統(tǒng)參數(shù)檢測和歷史數(shù)據(jù)的分析判斷，推理預(yù)測出未來時刻系統(tǒng)的負(fù)荷(需冷量)，然后優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的能耗函數(shù)模型，得到該負(fù)荷下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，再根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時滯后時間τ，提前對系統(tǒng)的各參數(shù)變量進(jìn)行控制，以保證系統(tǒng)供冷和負(fù)荷用冷在數(shù)量上相等，時間上同步，使空調(diào)系統(tǒng)始終處于最優(yōu)或接近最優(yōu)的工作狀態(tài)。

本發(fā)明提出的一種基于負(fù)荷預(yù)測的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第一步，收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，收集的數(shù)據(jù)包括待測時刻的房間入住率和空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，以及室外平均溫度和空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，并對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；

第二步，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對空調(diào)系統(tǒng)待測時刻的空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測；

第三步，設(shè)定空調(diào)系統(tǒng)的能耗模型為P=f(Q,T_1o,T_2o,v₁,v₂，F(xiàn)air)，其中P為空調(diào)系統(tǒng)的能耗功率，Q為空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，T_1o為空調(diào)系統(tǒng)冷凍水出水溫度，T_2o為空調(diào)系統(tǒng)冷卻水出水溫度，v₁為空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水泵流量，v₂為空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水泵流量，F(xiàn)air為空調(diào)系統(tǒng)的空氣流量，在通過所述第二步獲得待測時刻的空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷Q的前提下，利用粒子群算法進(jìn)行能耗模型的優(yōu)化，得到待測時刻能耗功率P取最小值時的最優(yōu)參數(shù)組合，即T_1o,T_2o,v₁,v₂,Fair的最優(yōu)參數(shù)組合。

步驟四：根據(jù)得到待測時刻的T_1o,T_2o,v₁,v₂,Fair的最優(yōu)參數(shù)組合，對各參數(shù)變量提前進(jìn)行控制，以保證待測時刻到來時，空調(diào)系統(tǒng)處于最優(yōu)的工作狀態(tài)。

附圖說明