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)在為人們營造舒適環(huán)境的同時也帶來了能耗問題。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(diào)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(diào)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(diào)系統(tǒng)監(jiān)督控制

2、層的優(yōu)化操作及智能控制算法，才能真正實現(xiàn)中央空調(diào)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(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方法和結(jié)合的方式建立了空調(diào)水系統(tǒng)中每個設(shè)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(shè)備模型進行轉(zhuǎn)化和簡化處理，為系統(tǒng)優(yōu)化模型的建立奠定了基礎(chǔ)。闡述了過程優(yōu)化控制問題的實質(zhì)和關(guān)鍵技術(shù)。指出過程優(yōu)化的實質(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)。過程優(yōu)化的目的是：尋求連續(xù)生產(chǎn)過程中各個裝置控制系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)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(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化控制問題的研究現(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(jīng)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(jīng)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(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化控制的框架。在系統(tǒng)辨識的基礎(chǔ)上，提出了空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備的自適應(yīng)預(yù)測優(yōu)化控制模型。井以某項目的空調(diào)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(diào)水系統(tǒng)設(shè)備自適應(yīng)預(yù)測優(yōu)化控制模型，并對預(yù)測模型的預(yù)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(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、總體目標和實現(xiàn)途徑。重點介紹空調(diào)水

5、系統(tǒng)各現(xiàn)場控制器(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。也介紹了實驗所采用的系統(tǒng)集成軟、硬件配置情況。以空調(diào)水系統(tǒng)總能耗為目標函數(shù)，確定了空調(diào)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(shè)定值及設(shè)備啟停狀態(tài)及其相對應(yīng)的各現(xiàn)場控制器的設(shè)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(shè)備的

6、啟停運行模式進行實時預(yù)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(yù)測時間內(nèi)的最優(yōu)設(shè)定值。針對中央空調(diào)系統(tǒng)水系統(tǒng)能耗優(yōu)化，設(shè)計了具體的算法應(yīng)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(jīng)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(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