一种建筑冷冻水混合管网设计方法、系统、计算机设备和存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种建筑冷冻水混合管网设计方法、系统及计算机设备、存储介质，具体通过在层内管网和层间管网供回水压差耦合处，采用建立数据库插值搜索法避免了迭代嵌套。本发明专利技术能在计算出一种建筑冷冻水同程式和异程式混合管网的水力，解决了大型中央空调冷冻水管网系统多变量相互耦合的复杂问题。统多变量相互耦合的复杂问题。统多变量相互耦合的复杂问题。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑冷冻水混合管网设计方法、系统、计算机设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及一种建筑冷冻水混合管网设计方法、系统及计算机设备、存储介质，具体涉及一种建筑中央空调冷冻水水平异程与竖直同程构成的混合管网设计方法、系统及计算机设备、存储介质。

技术介绍

[0002]大型中央空调冷冻水系统优化运行是一个复杂的系统工程，简单的变频调节不能解决系统调节稳定性问题，也不能获得最大的节能空间，需要对整个水系统管网结构合理性进行评价，研究管网设计的完善度、节能潜力、影响节能运行的瓶颈及系统节能运行的可调性，特别是对于负荷阶跃变化的空调系统，由于控制系统目标控制值滞后的特点，就可能导致控制系统不稳定。只有针对空调冷冻水系统的各个环节(包括主机、冷冻水泵、冷冻水泵等)统一考虑，协调控制，才能实现最佳综合节能效果。
[0003]大型公共建筑集中式空调系统管网拓扑结构复杂，末端支路负荷变化特性各不相同，决定了管网水力特性的多样性。大型集中空调冷水系统管网水力特性计算属于多变量耦合的非线性问题，管网存在所有末端支路水力失调、部分末端支路水力失调以及所有末端支路水力可调等多种运行状态，传统多变量迭代求解算法难以收敛，对于大型管网拓扑结构，简化模型计算误差很大，而管网水力特性精确计算是分析管网水力特性的基本前提。现有技术中，已基于流体力学一元流动连续方程、能量方程及串并联管路流动规律，建立了冷水系统的简化模型，回路法和道路法流量调节计算方法的原理也被应用于供热空调系统水力管网水力计算；神经网络和遗传算法等数学方法的广泛应用，为解决空调系统高度非线性问题提供了方法，但忽略了末端设备温度调节阀的实时调节作用，忽略了末端调节阀的物理特性。还有一种通过建立数学模型计算出管网的水力特性，构建出了单层层内(即一层楼)同程管网的水力计算模型，但无法解决实际情况下多层层间(即包含多层楼的整栋建筑)管网结构。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术涉及一种建筑冷冻水管网设计方法、系统及计算机设备、存储介质。
[0005]根据本专利技术的第一实施例的建筑冷冻水混合管网设计方法，所述建筑冷冻水管网由层间管网和层内管网构成混合管网，所述层内管网包括层内供水干管、层内回水干管和至少一条层内末端支管路，所述层内末端支管路在所述层内供水干管与层内回水干管之间并联连接，所述层内末端支管路包括串联连接的至少一个末端设备、温度调节阀；所述层间管网包括层间供水干管、层间回水干管和至少一个所述层内管网，所述层内管网在所述层间供水干管与层间回水干管之间并联连接；所述层内管网为异程布置，所述层间管网为同程布置，其特征在于，包括步骤：
[0006]S1.迭代计算层内管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度；
[0007]S2.根据不同的所述层内供水干管与层内回水干管之间的水压差，构建层内管网数据库；
[0008]S3.迭代计算层间管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度。
[0009]根据本专利技术的第二实施例的建筑冷冻水混合管网设计系统，所述建筑冷冻水管网由层间管网和层内管网构成混合管网，所述层内管网包括层内供水干管、层内回水干管和至少一条层内末端支管路，所述层内末端支管路在所述层内供水干管与层内回水干管之间并联连接，所述层内末端支管路包括串联连接的至少一个末端设备、温度调节阀；所述层间管网包括层间供水干管、层间回水干管和至少一个所述层内管网，所述层内管网在所述层间供水干管与层间回水干管之间并联连接；所述层内管网为同程布置，所述层间管网为异程布置，其特征在于，包括：
[0010]层内管网计算模块，所述层内管网计算模块迭代计算层内管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度；
[0011]层内管网数据库，所述层内管网数据库根据不同的所述层内供水干管与层内回水干管之间的水压差构建；
[0012]层间管网计算模块，所述层间管网计算模块迭代计算层间管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度。
[0013]本专利技术具有如下有益技术效果：
[0014]1.本专利技术的管网设计方法在层内管网和层间管网供回水压差耦合处，采用建立数据库插值搜索法避免了迭代嵌套，能在短时间内计算出一栋楼的管网水力特性。
[0015]2.本专利技术的设计方法能够全面模拟系统各种工况下运行特性的模型，建立描述研究对象特性的精确的冷冻水管网水力特性数学模型，解决了大型中央空调冷冻水管网系统多变量相互耦合的复杂问题。
[0016]3.本专利技术的空调冷冻水系统的快速诊断分析与优化需建立在完善的管网设计模型之上。通过数学模型模拟空调系统的实际运行，获得大量不同种工况的运行数据变化特征的组合与影响管网侧高效运行的因素之间的关系，进而确定各种因素优先级，为实际空调系统运维提供方便。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
附图说明
[0018]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1为中央空调冷冻水系统层内异程管网拓扑结构。
[0020]图2为中央空调冷冻水系统层内同程管网拓扑结构。
[0021]图3为中央空调冷冻水系统水平异程竖直同程管网拓扑结构。
[0022]图4为层内异程管网水力计算模型计算逻辑。
[0023]图5为层内异程管网水力迭代计算逻辑。
[0024]图6为建立层内异程管网数据库流程图。
[0025]图7为层间同程管网水力计算模型计算逻辑。
[0026]图8为层间同程管网水力迭代计算逻辑。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]中央空调系统一般会通过热水或冷水来输送能量，而水输配管网有同程式和异程式两种，主要区别在于每个末端的水流是否经过相同物理长度的路程。图1所示的中央空调冷冻水系统层内异程管网拓扑结构与图2所示的中央空调冷冻水系统层内同程管网拓扑结构中，包括末端设备AHU，阀门以及连接管道等元件，管网各末端支管路距离供水侧最远端为Branch(j，i)，距离供水侧最近端为Branch(j，1)，相应的，各末端支管路中的末端设备AHU由近至远分别为AHU(j，1)
……
AHU(j，i)，阀门由近至远分别为Valve(j，1)
……
Valve(j，i)。从拓扑图中可以看出，异程管网的各末端设备AHU(j，1)
……
AHU(j，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑冷冻水混合管网设计方法，所述建筑冷冻水管网由层间管网和层内管网构成混合管网，所述层内管网包括层内供水干管、层内回水干管和至少一条层内末端支管路，所述层内末端支管路在所述层内供水干管与层内回水干管之间并联连接，所述层内末端支管路包括串联连接的至少一个末端设备、温度调节阀；所述层间管网包括层间供水干管、层间回水干管和至少一个所述层内管网，所述层内管网在所述层间供水干管与层间回水干管之间并联连接；所述层内管网为异程布置，所述层间管网为同程布置，其特征在于，包括步骤：S1.迭代计算层内管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度；S2.根据不同的所述层内供水干管与层内回水干管之间的水压差，构建层内管网数据库；S3.迭代计算层间管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度。2.如权利要求1所述的建筑冷冻水混合管网设计方法，其特征在于，所述步骤S1迭代计算层内管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度包括：S11.建立层内管网拓扑结构，并获取层内管网中所述各末端设备、所述温度调节阀以及所述管道的阻抗；S12.设定层内管网的层内供水干管与层内回水干管的水压差；S13.初始化所述层内管网的所述层内供水干管的流量，初始化所述至少一条层内末端支管路中距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量，设定所述层内供水干管的流量与所述的距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量的迭代步长；S14.根据所述距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量结合所述层内管网拓扑结构与所述阻抗，计算所述各层内末端支管路的流量、所述各温度调节阀的开度与层内管网的层内供水干管与层内回水干管的水压差；S15.将所述计算得到的层内管网的层内供水干管与层内回水干管的水压差与所述设定层内管网的层内供水干管与层内回水干管的水压差进行比较，如超出设定阈值，则将所述层内供水干管的流量与所述的距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量增加所述流量迭代步长，重复步骤S14直至所述水压差的比较结果符合设定阈值。3.如权利要求2所述的建筑冷冻水混合管网设计方法，其特征在于，所述构建层内管网数据库步骤为：S21.建立层内管网拓扑结构，并获取层内管网中所述各末端设备、所述温度调节阀以及所述管道的阻抗；S22.初始化所述层内管网的所述层内供水干管的流量，初始化所述至少一条层内末端支管路中距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量，设定所述层内供水干管的流量与所述的距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量的迭代步长；S23.根据所述距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量结合所述层内管网拓扑结构与所述阻抗，计算所述各层内末端支管路的流量、所述各温度调节阀的开度与层内管网的层内供水干管与层内回水干管的水压差；
S24.将所述计算得到的各层内末端支管路的流量求和并与所述层内供水干管的流量进行比较，如超出设定阈值，则将所述层内供水干管的流量与所述的距离供水侧最远的一条层内末端支管路的流量增加所述流量迭代步长，重复步骤S24直至所述流量的比较结果符合设定阈值；S25.保存各层内管网的各层内末端支管路的流量、所述各温度调节阀的开度与层内管网的层内供水干管与层内回水干管的水压差。4.如权利要求3所述的建筑冷冻水混合管网设计方法，其特征在于，迭代计算层间管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度的步骤为：S31.建立层间管网拓扑结构，获取管道的阻抗；S32.设定层间管网的层间供水干管与层间回水干管的水压差；S33.初始化所述层间管网的所述层间供水干管的流量，初始化所述至少一个所述层内管网中距离供水侧最近的一条层内管网的流量，设定所述层间供水干管的流量与所述的距离供水侧最近的一条层内管网的的迭代步长；S34.根据所述距离供水侧最近的一条层内管网的流量采用步骤S1迭代计算层内管网水力，计算各所述层内管网的所述层内末端支管路的流量与所述温度调节阀的阀门开度。5.一种建筑冷冻水混合管网设计系统，所述建筑冷冻水管网由层间管网和层内管网构成混合管网，所述层内管网包括层内供水干管、层内回水干管和至少一条层内末端支管路，所述层内末端支管路在所述层内供水干管与层内回水干管之间并联连接，所述层内末端支管路包括串联连接的至少一个末端设备、温度调节阀；所述层间管网包括层间供水干...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪峰，徐瑾蔓，曾德强，何娟，
申请(专利权)人：广东威垦阿尔法创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：