空调冷却水系统优化控制研究

• 作 者: 谢得文
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2020年03期
• 关键词: 冷却水系统 水力平衡 能耗模型 在线辨识 优化控制

随着我国公共建筑面积不断攀升以及中央空调的应用越来越广泛,暴露出很多设计及运行中出现问题:1、冷却塔在并联运行时出现水力不平衡及溢水现象;2、中央空调系统在设计时,为了满足设计工况条件,通常按照一定的富余量选取较水泵、风机等设备,造成了系统在绝大部分(如95%以上)的时段内,都处于最大负荷的65%以下运行,大量的能耗被浪费。针对中央空调系统的节能研究具有重要的意义。本文提出的冷却水系统的优化控制方法可以根据室外空气及负荷条件的变化,使冷却水系统始终处于最低能耗下运行。在详细研究控制方法之前,以武汉市某中央空调冷却水系统作为研究对象,首先分析冷却塔并联运行时出现水力不平衡的现象,采用FLUENT软件对该现象及解决方案进行了模拟研究,结果表明,增大平衡管管径可以有效地解决冷却塔并联运行时出现的水力不平衡及溢水问题。提出了改进的冷却塔平衡管管径的计算方法,并采用数值模拟对该方法进行了验证。结果表明该计算方法与模拟的结果误差较小,可用于实际工程中冷却塔平衡管管径的计算及设计。为进一步研究冷却水系统优化控制算法,首先建立了冷却塔及冷水机组的数学模型,并使用实验数据对模型进行了验证。结果表明模型计算结果与试验测试结果相差较小,可用应用于空调系统模拟仿真。使用上述模型在TRNSYS软件中建立了冷却水系统模拟仿真平台。进一步提出了一种简单的适于在线优化控制的冷却水系统能耗模型及模型参数在线辨识控制方法,使用冷却水系统模拟仿真平台,在高负荷及低负荷的工况下对基于该模型的优化控制效果进行了验证。研究结果表明两种工况下基于该模型的优化控制方法与传统控制模式相比,该控制方式在高负荷与低负荷工况的节能率分别为5.45%、7.16%。