一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法技术

本发明专利技术公开了一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法，在冷冻水管网中的空调箱、旁通阀和水泵设备中设置智能计算节点CPN，所有智能计算节点CPN按实际物理拓扑连接关系互联形成群智能架构的网络通信系统；针对调节任务完成相应的分布式计算，最终以最小的系统总功率实现冷冻水管网的动态水力平衡；空调箱智能计算节点CPN通过信息交互计算得到满足系统末端各空调箱流量需求的系统最小供回水压差及总流量，并计算得到空调箱表冷器水阀的开度；水泵智能计算节点CPN根据所求得的系统供回水压差及总流量需求，计算出并联水泵系统的最优运行策略，最终达到冷冻水管网动态水力平衡的优化以及节能降耗的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法
本专利技术属于空调制冷
，具体涉及一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法。
技术介绍
中央空调系统能耗一直在建筑耗能中的具有相当大的占比，因此对中央空调系统进行节能优化研究具有非常重要的意义。目前，在中央空调系统的设计过程中，末端负荷都是按建筑最大负荷量来计算的；设备选择时，性能参数也都是根据设计流量来确定的，而设计人员为了考虑系统裕量，又人为地增大了设备安全系数；此外，设备型号又是离散的，非连续变化的，当计算的性能参数介于两种型号之间时，设计者往往会选择较大型号的设备，造成设备选型过大；而且在系统运行时，受气象条件等外界因素变化的影响，系统几乎都是工作在部分负荷下的。因此，在系统运行过程中，往往会出现用户的流量需求小于设计流量，使得末端房间温度出现冷热不均的情况，造成系统的动态水力失调，从而造成能源浪费以及用户舒适性下降等后果。目前已有的方法基本是通过平衡阀装置来实现管网系统的动态水力平衡，但是这种解决方案会导致管网阻抗增大，从而增大水泵的能耗，无法完全达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法，其特征在于，在冷冻水管网中的空调箱、旁通阀和水泵设备中设置智能计算节点CPN，所有智能计算节点CPN按设备的实际物理拓扑连接关系互联形成群智能架构的网络通信系统；当一个智能计算节点CPN发起调节任务时，剩余智能计算节点CPN配合发起智能计算节点CPN与各自相连的一跳邻居智能计算节点CPN进行信息交互，针对调节任务完成相应的分布式计算，以最小系统总功率实现冷冻水管网的动态水力平衡；建立优化目标函数，空调箱中智能计算节点CPN通过信息交互计算得到满足系统末端各空调箱流量需求的系统最小供回水压差及总流量，并计算得到空调箱表冷器水阀的开度；水泵设...

【技术特征摘要】
1.一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法，其特征在于，在冷冻水管网中的空调箱、旁通阀和水泵设备中设置智能计算节点CPN，所有智能计算节点CPN按设备的实际物理拓扑连接关系互联形成群智能架构的网络通信系统；当一个智能计算节点CPN发起调节任务时，剩余智能计算节点CPN配合发起智能计算节点CPN与各自相连的一跳邻居智能计算节点CPN进行信息交互，针对调节任务完成相应的分布式计算，以最小系统总功率实现冷冻水管网的动态水力平衡；建立优化目标函数，空调箱中智能计算节点CPN通过信息交互计算得到满足系统末端各空调箱流量需求的系统最小供回水压差及总流量，并计算得到空调箱表冷器水阀的开度；水泵设备中的智能计算节点CPN根据系统供回水压差及总流量需求，结合并联水泵内部连接管段的阻抗，利用带正则项的交替方向乘子法，选择水泵流量作为优化变量，并联水泵系统的总能耗最小为优化目标，供回水压差及总流量需求为约束条件，计算出并联水泵系统的最优运行策略，根据最优运行策略实现冷冻水管网动态水力平衡的优化和节能降耗。


2.根据权利要求1所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法，其特征在于，空调箱中智能计算节点CPN通过信息交互计算得到满足系统末端各空调箱流量需求的系统最小供回水压差及总流量具体为：
S101、空调箱的智能计算节点CPN接收到水力平衡调节启动信号flag_AHU＝1；
S102、假定空调箱表冷器水阀开度openingi＝1，计算空调箱所在支路压降；
S103、空调箱的智能计算节点CPN判断自身是否满足邻居空调箱智能计算节点CPN数量为1且没有邻居旁通阀的智能计算节点CPN，满足条件就转到步骤S104，否则转到步骤S105；
S104、令flag＝1，计算正向迭代压差变量H1和流量变量Q1，将flag、H1、Q1发送给邻居的智能计算节点CPN，并转到步骤S111；
S105、空调箱的智能计算节点CPN判断是否接收到邻居智能计算节点CPN传递的flag、H1、Q1变量且flag＝1，若是则转到步骤S106，否则继续等待；
S106、空调箱的智能计算节点CPN判断自身所在支路压降H_AHU_selfi是否大于邻居所传递的正向迭代压差变量H1，若大于，则令H1＝H_AHU_selfi，否则H1＝H1；
S107、更新正向迭代流量变量Q1和压差变量H1；
S108、判断自身是否满足邻居空调箱的智能计算节点CPN数量为1且有邻居旁通阀的智能计算节点CPN，如果满足条件就转到步骤S109，否则将flag、H1、Q1变量发送给邻居的智能计算节点CPN，并转到步骤S111；
S109、令最小供回水压差Hsr＝H1，总流量需求Qall＝Q1，flag_pump＝1，并经由旁通阀的智能计算节点CPN发送给水泵的智能计算节点CPN以启动水泵优化算法；
S110、计算反向迭代压差变量H2和流量变量Q2，令flag＝2，并传递给邻居的智能计算节点CPN，根据Ki(openingi)求得调节阀i的压降，求出openingi并输出，且令flag_AHU＝0；
S111、判断是否接收到邻居智能计算节点CPN传递的H2、Q2、flag变量且flag＝＝2，若满足条件则转到步骤S112，否则继续等待；
S112、计算反向迭代压差变量H2和流量变量Q2，将H2、Q2、flag变量发送给邻居的智能计算节点CPN，根据Ki(openingi)求得调节阀i的压降，求出openingi并输出，且令flag_AHU＝0。


3.根据权利要求1或2所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法，其特征在于，根据末端各并联空调箱的流量需求，求解系统最小供回水压差及各并联支路的阀门开度如下：



其中，i＝1,2,…,n，Q_AHUseti为管网末端第i个空调箱的需求流量，Hsr为系统供回水压差，Ki(openingi)为第i个空调箱表冷器调节阀的压降，openingi为第i个空...

【专利技术属性】
技术研发人员：于军琪，刘奇特，赵安军，王福，陈时羽，高之坤，张瑞，边策，董芳楠，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61