一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法技术

本发明专利技术公开一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，首先，建立冷凝温度的多元线性回归方程；获取仿真实验数据；迭代计算能够满足冷凝温度保持在设计值的冷却水出水温度设定值；根据冷却水出水温度设定值与冷凝温度和冷却水进水温度的关系，基于Mamdani模糊模型建立冷却水出水温度设定值在线调整模型，实现冷却水出水温度设定值能够根据冷却水进水温度和冷凝温度进行调整，增大冷却水进出水温差，减小冷却水流量。采用本发明专利技术技术方案，能够更好地控制冷凝温度保持不变，且冷却水系统的节能效果更加显著。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法
本专利技术属于暖通空调领域，尤其涉及一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法。
技术介绍
地铁在提供便利的同时也消耗着大量的能源，主要原因之一是因为通风空调系统是按照远期最大负荷进行设计的，这种设计方式不仅造成了大量资源浪费，也在一定程度上影响了站内人员的舒适度。在空调系统中，冷却水系统的作用是将新风中的热量排除室外，在部分负荷下，冷却水定流量运行会出现“大马拉小车”的现象。因此，需研究一种有效的冷却水变流量节能控制策略。冷凝温度控制法通过设定冷却水出水温度控制冷却水流量，节能效果显著。但在冷却水进水温度较低时，仍然可以提高冷却水进出水温差，达到节能的目的，其节能潜力没有被充分挖掘。因此，需要一种能够随冷却水进水温度和冷凝温度变化对冷却水出水温度设定值做出调整的优化方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是在冷却水进水温度较低时，如何进一步挖掘冷却水系统的节能潜力。因此，提出一种地铁站空调冷却水系统出水温度设定值优化方法，该方法可以根据冷却水进水温度和冷凝温度的变化对冷却水出水温度设定值进行调整，进一步挖掘冷却水泵的节能潜力。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，包括如下步骤，：步骤(1)、获取空调冷却水系统的历史运行数据，其中包括：冷却水进水温度、冷却水出水温度、冷却水流量和冷凝温度；步骤(2)、建立冷凝温度与冷却水进水温度、出水温度和冷却水流量的多元线性回归方程，如公式(1)所示：Tcond＝a+b×Tin+c×Tout+d×Qin(1)其中：Tcond为冷凝温度，Tin为冷却水进水温度，Tout为冷却水出水温度，Qin为冷却水流量，a,b,c,d为回归系数；步骤(3)、根据热力学公式迭代计算出不同冷却水进水温度下，能够满足使冷凝温度保持在设计值的冷却水出水温度，计算公式如式(2)所示：其中：Q为冷却水系统吸收的热量，COP为冷水机组的能效比；cp为水的比热容；ρ为水的密度；G为冷却水流量，tin位冷却水进水温度，tout位为冷却水出水温度；步骤(4)迭代计算出能够满足冷凝温度尽可能接近设计值的冷却水出水温度；步骤(5)根据冷却水出水温度随冷却水进水温度和冷凝温度的变化规律，建立基于Mamdani模糊规则建立冷却水出水温度设定值在线调整模型，首先确定模糊隶属度函数，其次根据实际值得变化范围和变化规律制定出模糊规则，最后将Mamdani模型的输出u*作为冷却水出水温度设定值的调整值u。步骤(6)冷却水出水温度设定值与模糊推理的输出值有如下关系：u＝M(eTcond,t,eTin,t)(5)Tset,t+1＝Tset,t+u(6)其中，Tset,t+1为第t+1时刻冷却水出水温度设定值，Tset,t为第t时刻冷却水出水温度设定值；步骤(7)根据冷却水出水温度的设定值与实际值的差值，控制冷却水流量，当差值为正时，减小冷却水流量，增大冷却水进出水温差，达到节约冷却水泵能耗的目的。作为优选，步骤(4)包括以下步骤：①获取当前时刻的冷却水进出水温度、流量及冷水机组负荷；②已知负荷及冷却水进水温度，根据公式(2)计算冷却水流量；③根据计算公式(1)计算当前时刻的冷凝温度；④判断冷水机组的冷凝温度是否等于设计值，如果相等，则结束迭代计算过程，并以此温度作为当前时段冷却水出水温度的设定值，否则进入步骤⑤；⑤以0.1为步长，调整冷却水出水温度设定值，若冷水机组的冷凝温度大于设计值，说明冷却水出水温度过高，需降低冷却水出水温度设定值，并转到步骤②进行迭代计算并判断，反之亦然。作为优选，步骤(5)中模糊规则推理算法的实施步骤如下：①定义系统状态的输入eTcond、eTin和输出u的论域、隶属函数和模糊推理规则；②将真实的输入(eTcond,eTin)和输出u映射为模糊推理论域中的输入(eTcond*,eTin*)和输出u*；③确定(eTcond*,eTin*)的作用模糊子集Ai和Bj及其作用模糊推理规则Rk；④计算各条作用规则的隶属度μk，其计算如公式(3)所示：μk＝Ai(eTcond*)*Bj(eTin*)(k＝1,2,...,p)(3)⑤利用重心法进行反模糊化得到模糊输出量u*，如公式(4)：⑥将模糊推理得到的输出u*映射为实际输出值u。本专利技术的地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，基于Mamdani模糊模型和历史数据建立冷却水出水温度随进水温度和冷凝温度变化的动态调整模型，并将结果作为冷却水变流量节能控制系统的设定值，调整冷却水流量，达到节约冷却水泵能耗的目的。附图说明图1为冷却水出水温度迭代计算流程图；图2为Mamdani模糊模型隶属度函数图；图3为冷却水变流量节能控制系统框图；图4为冷凝温度控制法的冷却水泵功率变化曲线图；图5为冷凝温度控制法的冷却水出水温度和冷凝温度变化曲线图；图6为冷却水出水温度设定值优化方法的冷却水泵功率变化曲线图；图7为冷却水出水温度设定值优化方法的冷却水出水温度和冷凝温度变化曲线图；图8为地铁站空调冷却水系统出水温度设定值优化方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下示例将结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的说明。本专利技术提供一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，对地铁站空调冷却水系统出水温度设定值进行动态调整，根据历史运行数据和迭代计算得到冷却水出水温度设定值与冷却水进水温度和冷凝温度的对应关系，制定相应的模糊规则表。本专利技术的技术方案为：一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，包括如下具体步骤，如图8所示：(1)获取空调冷却水系统的历史运行数据，其中包括：冷却水进水温度、冷却水出水温度、冷却水流量和冷凝温度，由于冷凝温度无法直接测量，可以以膨胀阀上游温度近似代替冷凝温度；(2)根据冷凝温度的数学模型可知，冷凝温度与冷却水进水温度、出水温度、冷却水流量相关，但由于油膜热阻等部分参数无法直接获得，因此利用SPSS软件和冷却水系统的历史运行数据，建立冷凝温度与冷却水进水温度、出水温度和冷却水流量的多元线性回归方程，如公式(1)所示：Tcond＝a+b×Tin+c×Tout+d×Qin(1)式中：Tcond为冷凝温度，kg/m2；Tin为冷却水进水温度，℃；Tout为冷却水出水温度，℃；Qin为冷却水流量，m3/h；a,b,c,d为回归系数；(3)在冷却塔风机定频的情况下，冷却水进水温度主要受室外湿球温度为影响，在不同冷却水出水温度和冷却水流量的情况下基本不变，根据热力学公式迭代计算出不同冷却水进水温度下，能够满足使冷凝温度保持在设计值的冷却水出水温度，计算公式如式(2)所示：式中：Q为冷却水系统吸收的热量，kW；COP为冷水机组的能效比；cp为水的比热容；ρ为水的密度；G为冷却水流量，m3/h；tin位冷却水进水温度，℃；tout位为冷却水出水温度，℃。(4)根据热力学公式，迭代计算出能够满足冷凝温度尽可能接近设计值的冷却水出水温度。计算流程如图1所示，步骤如下：①获取当前时刻的冷却水进出水温度、流量及冷水机组负荷；②已知负荷及冷却水进水温度，根据公式(2)计算冷却水流量；③根据计算公式(1)计算当前时刻的冷凝温度；④判断冷水机组的冷凝温度是否等于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，其特征在于，包括如下步骤，：步骤(1)、获取空调冷却水系统的历史运行数据，其中包括：冷却水进水温度、冷却水出水温度、冷却水流量和冷凝温度；步骤(2)、建立冷凝温度与冷却水进水温度、出水温度和冷却水流量的多元线性回归方程，如公式(1)所示：Tcond＝a+b×Tin+c×Tout+d×Qin         (1)其中：Tcond为冷凝温度，Tin为冷却水进水温度，Tout为冷却水出水温度，Qin为冷却水流量，a,b,c,d为回归系数；步骤(3)、根据热力学公式迭代计算出不同冷却水进水温度下，能够满足使冷凝温度保持在设计值的冷却水出水温度，计算公式如式(2)所示：

【技术特征摘要】
1.一种地铁站空调冷却水出水温度设定值优化方法，其特征在于，包括如下步骤，：步骤(1)、获取空调冷却水系统的历史运行数据，其中包括：冷却水进水温度、冷却水出水温度、冷却水流量和冷凝温度；步骤(2)、建立冷凝温度与冷却水进水温度、出水温度和冷却水流量的多元线性回归方程，如公式(1)所示：Tcond＝a+b×Tin+c×Tout+d×Qin(1)其中：Tcond为冷凝温度，Tin为冷却水进水温度，Tout为冷却水出水温度，Qin为冷却水流量，a,b,c,d为回归系数；步骤(3)、根据热力学公式迭代计算出不同冷却水进水温度下，能够满足使冷凝温度保持在设计值的冷却水出水温度，计算公式如式(2)所示：其中：Q为冷却水系统吸收的热量，COP为冷水机组的能效比；cp为水的比热容；ρ为水的密度；G为冷却水流量，tin位冷却水进水温度，tout位为冷却水出水温度；步骤(4)迭代计算出能够满足冷凝温度尽可能接近设计值的冷却水出水温度；步骤(5)根据冷却水出水温度随冷却水进水温度和冷凝温度的变化规律，建立基于Mamdani模糊规则建立冷却水出水温度设定值在线调整模型，首先确定模糊隶属度函数，其次根据实际值得变化范围和变化规律制定出模糊规则，最后将Mamdani模型的输出u*作为冷却水出水温度设定值的调整值u。步骤(6)冷却水出水温度设定值与模糊推理的输出值有如下关系：u＝M(eTcond,t,eTin,t)(5)Tset,t+1＝Tset,t+u(6)其中，Tset,t+1为第t+1时刻冷却水出水温度设定值，Tset,t为第t时刻冷却水出水温度设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚芬，王晨宇，高学金，王普，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11