基于GA的一次泵變流量系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、建筑能耗在社會總能耗中占有很大的比重，而空調(diào)能耗又是建筑能耗中的大戶。目前大多數(shù)一次泵系統(tǒng)為定流量系統(tǒng)，運行時流經(jīng)制冷機組的水流量不能跟隨負荷的變化而改變，水泵始終按照設計流量全速運行。而空調(diào)系統(tǒng)在實際運行中，95％的時間內(nèi)是處于部分負荷工況下的，因此水泵容量往往大于實際需要，空調(diào)系統(tǒng)的運行費用高居不下。因此降低空調(diào)水系統(tǒng)的輸配電耗，對于降低空調(diào)系統(tǒng)的全年運行能耗具有重要意義。針對定流量系統(tǒng)設計及運行中常出現(xiàn)的問題，本文以一次泵變流量系

2、統(tǒng)作為研究對象，將冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)作為一個整體來研究。 首先，對空調(diào)水系統(tǒng)采用一次泵變流量的可行性及節(jié)能性進行了分析，當冷凍水和冷卻水流量在一定范圍內(nèi)變化時，機組的性能不會下降很多，是完全可行的，但冷卻水變流量相對于冷凍水變流量對機組性能影響要更大一些。對比分析了制冷機組與水泵的能耗關系可知，水泵節(jié)能率隨著負荷的降低而增加，水泵相對機組功率越大，節(jié)能性越好。同時闡述了一次泵變流量系統(tǒng)的設計要點、存在的問題及其解決措施，深入

3、分析了用戶側(cè)和冷源側(cè)的流量及溫差變化不一致的原因，這是由表冷器和制冷機組的換熱特性所決定的。本文提出采用干管壓差旁通法來平衡用戶側(cè)和冷源側(cè)的流量及溫差不一致問題。 其次，根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化理論及優(yōu)化步驟，結(jié)合一次泵變流量系統(tǒng)的工作原理，在滿足舒適性和節(jié)能性的基礎上建立了一次泵變流量水系統(tǒng)優(yōu)化運行的數(shù)學模型，給出了模型的具體表達式、模型中各參數(shù)的辨識方法并進行了模型驗證。選取冷凍水流量和冷卻水流量作為優(yōu)化控制變量，結(jié)合安全性等因素列出了

4、約束條件。根據(jù)優(yōu)化模型的特點，應用MATLAB軟件通過編制基于GA的優(yōu)化程序進行求解。利用本文所提出的優(yōu)化方法可以確定一次泵變流量水系統(tǒng)優(yōu)化運行的參數(shù)設定值，從而為空調(diào)系統(tǒng)在部分負荷下節(jié)能運行及提高空調(diào)系統(tǒng)的運行效率提供科學依據(jù)。 最后，以某工程為例，利用本文所提出的優(yōu)化運行控制策略的設計方法，將原有的空調(diào)水系統(tǒng)改造成一次泵變流量系統(tǒng)并進行優(yōu)化計算，將改造前后的運行結(jié)果進行了對比分析，結(jié)果表明一次泵變流量系統(tǒng)雖使機組能耗有所增加

5、，但是相對于水泵節(jié)約的能耗來說增加并不大，從而使系統(tǒng)性能COPs比傳統(tǒng)控制時增加，而且負荷率越低，增加越大。采用優(yōu)化控制后，部分負荷下的大部分時間內(nèi)冷凍水側(cè)和冷卻水側(cè)的溫差均能維持在5～6℃之間，最小溫差也有3.5℃，空調(diào)系統(tǒng)保持在較大的溫差狀態(tài)下運行。在空調(diào)系統(tǒng)的實際運行中，對于每一個負荷率均存在著與之相應的最佳流量，只有讓冷凍水和冷卻水的流量處于最佳值，才能使系統(tǒng)性能COPs達到最大。經(jīng)變流量改造后，僅3個月水泵的節(jié)電率達到63.1