[发明专利]动态负荷跟踪的中央空调冷源全局最优节能控制方法

摘要

一种动态负荷跟踪的中央空调冷源全局最优节能控制方法，涉及空调技术领域，所解决的是节省中央空调运行能耗的技术问题。该方法先建立中央空调的冷水机组模型、水泵模型、变速冷却塔模型；再采集中央空调的工况样本，并根据采集的工况样本估算出各个模型的模型系数；然后根据冷水机组模型、水泵模型、变速冷却塔模型建立中央空调的系统优化模型；中央空调运行过程中，利用系统优化模型计算出各台冷水机组、各台水泵、各台冷却塔风扇的理论工况，并依据计算结果对各台冷水机组、各台水泵及冷却塔风扇进行调节。本发明提供的方法，适合与中央空调系统配套使用。

主权项

一种动态负荷跟踪的中央空调冷源全局最优节能控制方法，其特征在于，具体步骤如下：1）建立中央空调的冷水机组模型、水泵模型、变速冷却塔模型；冷水机组模型的模型公式为：PWRch,i＝b0,i+b1,i(tCWT,i‑tchws,i)+b2,i(tCWT,i‑tchws,i)2+b3,iQch,i+b4,iQ2ch,i+b5,i(tCWT,i‑tchws,i)Qch,i其中，PWRch,i为中央空调中第i台冷水机组的冷水机组能耗，tCWT,i为中央空调中第i台冷水机组的冷却水出水温度，tchws,i为中央空调中第i台冷水机组的冷冻水供水温度，Qch,i为中央空调中第i台冷水机组的冷水机组负荷，b0,i、b1,i、b2,i、b3,i、b4,i、b5,i均为中央空调中第i台冷水机组的冷水机组模型系数；水泵模型的模型公式为： PWR pum , j = r 2 pum , j f 0 , j + r pum , j f 1 , j G pum , j + f 2 , j G 2 pum , j + d 3 , j r pum , j G 3 pum , j 式中： r pum , j = n j n 0 , j 其中，PWRpum,j为中央空调中第j台水泵的水泵轴功率，rpum,j为中央空调中第j台水泵的水泵转速比，nj为中央空调中第j台水泵的实际转速，n0,j为中央空调中第j台水泵的额定转速，Gpum,j为中央空调中第j台水泵的水泵体积流量，f0,j、f1,j、f2,j、d3,j均为水泵模型的水泵模型系数；变速冷却塔模型的模型公式为： PWR tWT , k = PWR f = PWR f , max · Σ k = 0 Z P k ( r f , k r f , k , max ) k 其中，PWRf为中央空调中的冷却塔风扇的实际风扇总功率，PWRf,max为中 央空调中的冷却塔风扇的最大风扇功率，rf,k为中央空调中的第k台冷却塔风扇的实际风扇转速，rf,k,max为中央空调中的第k台冷却塔风扇的最大风扇转速，Pk为冷却塔模型的冷却塔模型系数；2）采集中央空调的工况样本，并根据采集的工况样本，利用最小二乘法估算出各个冷水机组模型系数b0,i、b1,i、b2,i、b3,i、b4,i、b5,i，及各个水泵模型系数f0,j、f1,j、f2,j、d3,j，及冷却塔模型系数Pk；其中，中央空调的工况样本中包含有各台冷水机组的冷水机组能耗、各台冷水机组的冷却水出水温度、各台冷水机组的冷冻水供水温度、各台冷水机组的冷水机组负荷、各台水泵的水泵轴功率、各台水泵的实际转速、各台水泵的水泵体积流量、各台冷却塔风扇的实际风扇转速；3）建立中央空调的系统优化模型，具体模型公式为： F = Σ i = 1 2 PWR ch , i + Σ j = 1 4 PWR pum , j + Σ k = 1 2 PWR tWT , k + ( Q cl - Σ i = 1 2 Q ch , i ) 2 + [ Q con - ρ w G cw θ ( t in - t out ) ] 2 + Σ i = 1 2 [ max { 0,20 - t CWT , i } ] 2 + Σ i = 1 2 [ max { 0 , t CWT , i - 45 } ] 2 + Σ i = 1 2 [ max { 0,118 - Q ch , i } ] 2 + Σ i = 1 2 [ max { 0 , Q ch , i - 590 } ] 2 式中： Q con = Σ i = 1 2 Q con , i t in = Σ i = 1 2 G con , i G cw t CWT , i t out = Σ i = 1 2 G tWT , i G cw t out , i G cw = Σ i = 1 2 G con , i = Σ i = 1 2 G tWT , i 其中，Qcl为中央空调的冷水机组总负荷，Qcon为中央空调的冷水机组总冷凝热，ρw为水的密度，θ为水的比热，Gcw为中央空调的冷却水总流量，Qcon,i为中央空调中第i台冷水机组的冷凝热，tin为中央空调的冷却塔总进水温度，tout为中央空调的冷却塔总出水温度，Gcon,i为中央空调中第i台冷水机组的冷却水流量，GtWT,i中央空调中第i台冷却塔的冷却水流量，tout,i为中央空调中第i台冷却塔的出水温度；4）利用传感器采集中央空调冷负荷输出区域的环境温度，并根据中央空调负荷输出区域的环境温度，计算出中央空调的冷水机组总负荷；5）根据步骤4计算出的冷水机组总负荷，利用步骤3建立的中央空调系统优化模型，计算出各台冷水机组的冷却水出水温度、各台冷水机组的冷冻水供水温度、各台冷水机组的冷凝热、各台冷却塔的冷却水流量、各台冷却塔的出水温度、各台水泵的实际转速、各台水泵的水泵体积流量、各台冷却塔风扇的实际风扇转速，并依据计算结果对各台冷水机组、各台水泵及各台冷却塔风扇进行调节。