CN109682019B - 一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，包括步骤：1)在线获取当前时刻中央空调冷冻水输配系统中测量的温度数据和冷负荷数据；2)设定换热器二次侧出水温度设定值的搜索范围和搜索步长并产生下一时刻的所有可能的备选温度设定值；3)建立预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的运行能耗和换热器二次侧水泵的运行能耗，并将二者相加得出水泵总能耗；4)确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗最小。本发明通过建立预测模型，在线优化当前冷负荷工况下换热器二次侧冷冻水出水温度的设定值，最小化换热器两侧冷冻水泵的运行能耗，实现了中央空调系统的节能运行。

Description

一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法

技术领域

本发明涉及建筑中央空调的技术领域，尤其是指一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法。

背景技术

目前，在高层建筑中央空调冷冻水系统设计中，为了避免竖向高度引起的高静压对设备和管网造成损坏，常采取竖向分区的设计方法，将整栋建筑的冷冻水管网沿竖向分成不少于两个的子系统。两个子系统之间一般采用换热器(如板式换热器)进行冷量交换，而换热器的两侧分别设置一次侧和二次侧冷冻水泵。图1是一种典型的含有换热器的中央空调冷冻水输配系统，换热器一次侧水泵和二次侧水泵均变速运行。目前常用的传统控制方法有：换热器二次侧的出水温度由换热器一次侧的电动调节阀(如图1中阀A₁，A₂等)控制，通过反馈控制调节阀的开度来控制换热器一次侧冷冻水的流量，从而使换热器二次侧的出水温度能够维持在一个固定的设定值；换热器一次侧水泵的控制方法是，调节其转速和台数使一次侧供回水干管压差(如图1中的ΔP₁)维持在一个固定的设定值；换热器二次侧冷冻水泵的控制方法是，调节其转速和台数使二次侧供回水干管压差(如图1中的ΔP₂)维持在一个固定的设定值。这其中，换热器二次侧出水温度是一个重要的控制变量，对换热器两侧水泵的运行能耗有显著的影响。当所换热器二次侧用户冷负荷较少时，适当提高该温度可减少换热器一次侧冷冻水泵的能耗，而该温度提高的同时又会造成换热器二次侧所需冷冻水流量增加，导致二级泵能耗的提升，因此需要综合考虑。然而，当前实际应用中换热器二次侧出水温度的设定值通常采用固定值，并没有对其进行优化以降低不同冷负荷工况下冷冻水泵的能耗。

本发明提供一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，通过在线预测最优温度设定值，在满足用户侧冷负荷需求的前提下最小化换热器两侧冷冻水泵的运行能耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，突破传统控制方法由于采用固定温度设定值引起的部分负荷工况下水泵运行能效偏低的问题，通过建立预测模型，在线计算出当前冷负荷工况下最优的换热器二次侧冷冻水出水温度的设定值，最小化换热器两侧冷冻水泵的运行能耗。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，包括以下步骤：

1)在线获取当前t时刻的测量数据，包括中央空调冷冻水输配系统中的温度数据和冷负荷数据；

2)根据当前t时刻的测量数据设定换热器二次侧出水温度设定值的搜索范围和搜索步长，并按步长从小到大产生下一时刻即t+1时刻的所有可能的备选温度设定值

i＝1,2,……n为正整数；

3)根据每一个备选温度设定值

建立预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的运行能耗和换热器二次侧水泵的运行能耗，并将二者相加得出水泵总能耗；

4)确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵总能耗最小。

在步骤1)中，所述中央空调冷冻水输配系统中的温度数据主要包括当前t时刻下中央空调冷冻水输配系统中换热器一次侧的进水温度；所述冷负荷数据主要包括当前t时刻下中央空调冷冻水输配系统中换热器二次侧所有用户的总冷负荷。

在步骤2)中，根据当前t时刻的测量数据设定换热器二次侧出水温度的搜索范围和搜索步长，并按步长从小到大产生下一时刻即t+1时刻的所有可能的备选温度设定值，包括以下步骤：

2.1)搜索范围的最小值和最大值分别设定为T_min和T_max；

2.2)所有可能的备选温度设定值，从小到大由下式(1)确定：

式中：

表示t+1时刻第i个备选的换热器二次侧出水温度设定值，T_min表示搜索范围的最小值，T_max表示搜索范围的最大值，ΔT为搜索步长。

在步骤3)中，根据每一个备选温度设定值

分别计算出换热器一次侧水泵的运行能耗和换热器二次侧水泵的运行能耗，并将二者相加得出水泵总能耗，包括以下步骤：

3.1)预测在第i个备选温度设定值下，换热器二次侧所需的总冷冻水流量由下式(2)确定：

式中：

为预测的t+1时刻换热器二次侧冷冻水总流量，单位kg/s；

表示t+1时刻第i个备选的换热器二次侧出水温度设定值，单位℃；为t+1时刻换热器二次侧用户总冷负荷，单位kW；a₁、a₂、a₃为常系数，通过历史数据用最小二乘法进行回归获得；

3.2)预测换热器一次侧所需的冷冻水总流量，包括以下步骤：

3.2.1)建立单台换热器的换热量的回归模型：

C_min＝min(c_pM_1,one,c_pM_2,one) (6)

C_max＝max(c_pM_1,one,c_pM_2,one) (7)

Q＝εC_min(T_2,in-T_1,in) (8)

式中：UA为换热器传热系数和换热面积的乘积，单位kW/℃；UA_des为换热器额定工况下传热系数和换热面积的乘积，单位kW/℃；M_1,one为单台换热器一次侧冷冻水流量，单位kg/s；M_2,one为单台换热器二次侧冷冻水流量，单位kg/s；M_1,des为单台换热器额定工况下一次侧冷冻水流量，单位kg/s；M_2,des为单台换热器额定工况下二次侧冷冻水流量，单位kg/s；NTU为传热单元数；C_min为换热器两侧流体中最小比热容量，单位kW/℃；C_max为换热器两侧流体中最大比热容量，单位kW/℃；ε为换热器的有效度；c_p为冷冻水的比热，单位kJ/(kg℃)；Q为单台换热器的换热量，单位kW；T_1,in为换热器一次侧流体进口温度，单位℃；T_2,in为换热器二次侧流体进口温度，单位℃；运算符号min( )和max( )分别表示求括号内各值的最小值和最大值，exp( )表示以自然数e为底的指数函数，b₁、b₂为常系数，通过历史数据用最小二乘法进行回归获得；

3.2.2)在给定的t+1时刻第i个换热器二次侧出口水温设定值

换热器运行台数

换热器二次侧的冷冻水的总流量换热器二次侧用户总冷负荷和设换热器一次侧进水温度

时，采用迭代法求解换热器一次侧所需的冷冻水流量，包括以下步骤：

3.2.2.1)先赋初值，假设t+1时刻换热器一次侧冷冻水总流量等于某一常数：

θ为常数；

3.2.2.2)由下式(9)计算换热器一次侧冷冻水出水温度：

式中：T_1,out为换热器一次侧冷冻水出水温度，

为换热器一次侧冷冻水总流量，

为(t+1)时刻换热器一次侧进水温度；

3.2.2.3)由下式(10)计算换热器二次侧进水温度：

式中：T_2,in为换热器二次侧冷冻水进水温度，

为(t+1)时刻换热器二次侧冷冻水总流量；

3.2.2.4)利用式(8)

计算单台换热器的换热量，则考虑换热器运行台数的总换热量由下式(11)计算：

式中：Q_total为换热器总换热量，

为换热器运行台数，Q为单台换热器的换热量；

3.2.2.5)根据能量守恒，利用下式(12)反算换热器一次侧冷冻水流量：

3.2.2.6)比较和

若不满足收敛条件δ为用户设定的收敛阈值，则令

重复上述步骤3.2.2.2)至步骤3.2.2.5)；若满足收敛条件

则输出结果

即t+1时刻换热器一次侧的预测流量为

3.3)建立换热器一次侧水泵扬程预测模型，换热器一次侧管网的压力平衡由下式(13)、(14)表示，即换热器一次侧水泵的扬程等于换热器一次侧全部干管总阻力加上换热器组群一次侧进出水总压差：

式中：

为t+1时刻换热器一次侧水泵扬程，单位kPa；ΔP₁为换热器组群一次侧进出水总压差，单位kPa；ΔP_1,pipe为换热器一次侧全部干管总阻力，单位kPa；

为换热器一次侧冷冻水总流量，单位m³/h；S_1,pipe为换热器一次侧干管的总阻抗，单位kPa/(m³/h)²；

3.4)建立换热器二次侧水泵扬程预测模型，换热器二次侧管网的压力平衡由下式(15)、(16)表示，即水泵扬程等于换热器二次侧干管总阻力加上换热器二次侧全部用户的空气处理器进出水总压差：

式中：

为t+1时刻换热器二次侧水泵扬程，单位kPa；ΔP₂为换热器二次侧全部用户的空气处理器进出水总压差，单位kPa；ΔP_2,pipe为换热器二次侧全部干管总阻力，单位kPa；

为换热器二次侧冷冻水总流量，单位m³/h；S_2,pipe为换热器二次侧全部干管的总阻抗，单位kPa/(m³/h)²；

3.5)建立水泵能耗预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的能耗和换热器二次侧水泵的能耗，并将二者相加得出水泵总能耗，包括以下步骤：

3.5.1)计算换热器一次侧水泵的能耗

根据由步骤3.2)和3.3)计算出的换热器一次侧的预测水流量和预测扬程，由下式(17)计算换热器一次侧水泵所需的运行能耗：

式中：

为换热器一次侧水泵的能耗，单位kW；为换热器一次侧的总流量，单位m³/h；为换热器一次侧水泵扬程，单位kPa；η_pu,1为换热器一次侧水泵的综合效率，包括水泵效率、电机效率和变频器效率；

3.5.2)计算换热器二次侧水泵的能耗

根据由步骤3.1)计算出的换热器二次侧的预测水流量和由步骤3.4)预测扬程，由下式(18)计算换热器二次侧水泵所需的运行能耗：

式中：

为换热器二次侧水泵的能耗，单位kW；

为换热器二次侧的总流量，单位m³/h；

为换热器二次侧水泵扬程，单位kPa；η_pu,2为换热器二次侧水泵的综合效率，包括水泵效率、电机效率和变频器效率；

3.5.3)计算换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗由下式(19)计算：

式中：

表示t+1时刻换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗，单位kW。

在步骤4)中，确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵总能耗最小，包括以下步骤：

4.1)记录根据每一个备选温度设定值

所计算出来的换热器一次侧和二次侧的水泵总能耗；

4.2)选出最小的水泵总能耗所对应的温度设定值，即为下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明实现了中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度的在线优化，突破了传统控制方法由于采用固定温度设定值引起的部分负荷工况下水泵运行能效偏低的问题。

2、本发明方法在建筑中央空调控制系统中具有广泛的使用空间，适应性强，在提高中央空调系统节能运行方面有广阔前景。

附图说明

图1为典型竖向分区中央空调冷冻水系统。

图2为本发明逻辑流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本实施例所提供的中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，实施对象为一个典型的竖向分区中央空调冷冻水系统，两台冷水机组提供5.5℃的冷冻水，换热器一次侧有3台变频冷冻水泵(两用一备)，单台额定功率50kW，换热器二次侧有三台变频冷冻水泵(两用一备)，单台额定功率120kW，原设计换热器二次侧出水温度设定值为7℃，设计额定冷负荷14000kW，包括以下实施步骤：

1)在线获取当前时刻(t时刻)的测量数据，包括中央空调冷冻水输配系统中的温度数据和冷负荷数据；

2)根据当前时刻(t时刻)的测量数据设定换热器二次侧出水温度设定值的搜索范围和搜索步长，并按步长从小到大产生下一时刻(t+1时刻)的所有可能的备选温度设定值

(i＝1,2,……n)；

3)根据每一个备选温度设定值

(i＝1,2,……n)，建立预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的运行能耗和换热器二次侧水泵的运行能耗，并将二者相加得出水泵总能耗；

4)确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵总能耗最小。

在步骤1)中，所述中央空调冷冻水输配系统中的温度数据主要包括当前时刻(t时刻)下中央空调冷冻水输配系统中换热器一次侧的进水温度；所述冷负荷数据主要包括当前时刻(t时刻)下中央空调冷冻水输配系统中换热器二次侧所有用户的总冷负荷。

在步骤2)中，根据当前时刻(t时刻)的测量数据设定换热器二次侧出水温度的搜索范围和搜索步长，并按步长从小到大产生下一时刻(t+1时刻)的所有可能的备选温度设定值，包括以下步骤：

2.1)搜索范围的最小值和最大值分别设定为T_min和T_max，本实施例中T_min＝5.5℃，T_max＝10℃，搜索步长ΔT＝0.1℃；

2.2)所有可能的备选温度设定值，从小到大由(式1)确定：

式中：

表示(t+1)时刻第i(i＝1,2,……n为正整数)个备选的换热器二次侧出水温度设定值，T_min表示搜索范围的最小值，T_max表示搜索范围的最大值，ΔT为搜索步长，本实施例中备选温度设定值个数n＝45。

在步骤3)中，根据每一个备选温度设定值

(i＝1,2,……n)，分别计算出换热器一次侧水泵的运行能耗和换热器二次侧水泵的运行能耗，并将二者相加得出水泵总能耗，包括以下步骤：

3.1)预测在第i个备选温度设定值下，换热器二次侧所需的总冷冻水流量由(式2)确定：

式中：

为预测的(t+1)时刻换热器二次侧冷冻水总流量(kg/s)，

表示(t+1)时刻第i个备选的换热器二次侧出水温度设定值(℃)，

为(t+1)时刻换热器二次侧用户总冷负荷(kW)，a₁、a₂、a₃为常系数，通过历史数据用最小二乘法进行回归获得；

3.2)预测换热器一次侧所需的冷冻水总流量，包括以下步骤：

3.2.1)建立单台换热器的换热量的回归模型：

C_min＝min(c_pM_1,one,c_pM_2,one) (式6)

C_max＝max(c_pM_1,one,c_pM_2,one) (式7)

Q＝εC_min(T_2,in-T_1,in) (式8)

式中：UA为换热器传热系数和换热面积的乘积(kW/℃)，UA_des为换热器额定工况下传热系数和换热面积的乘积(kW/℃)，M_1,one为单台换热器一次侧冷冻水流量(kg/s)，M_2,one为单台换热器二次侧冷冻水流量(kg/s)，M_1,des为单台换热器额定工况下一次侧冷冻水流量(kg/s)，M_2,des为单台换热器额定工况下二次侧冷冻水流量(kg/s)，NTU为传热单元数，C_min为换热器两侧流体中最小比热容量(kW/℃),C_max为换热器两侧流体中最大比热容量(kW/℃),ε为换热器的有效度,c_p为冷冻水的比热kJ/(kg℃)，Q为单台换热器的换热量(kW)，T_1,in为换热器一次侧流体进口温度(℃)，T_2,in为换热器二次侧流体进口温度(℃)，运算符号min( )和max( )分别表示求括号内各值的最小值和最大值，exp( )表示以自然数e为底的指数函数，b₁、b₂为常系数，通过历史数据用最小二乘法进行回归获得；

3.2.2)在给定的(t+1)时刻第i个换热器二次侧出口水温设定值

换热器运行台数

换热器二次侧的冷冻水的总流量

换热器二次侧用户总冷负荷和设换热器一次侧进水温度

时,采用迭代法求解换热器一次侧所需的冷冻水流量，包括以下步骤：

3.2.2.1)先赋初值，假设(t+1)时刻换热器一次侧冷冻水总流量等于某一常数：(θ为常数)，本实施例θ＝300，

3.2.2.2)由(式9)计算换热器一次侧冷冻水出水温度：

式中：T_1,out为换热器一次侧冷冻水出水温度，

为换热器一次侧冷冻水总流量，

为(t+1)时刻换热器一次侧进水温度，本实施例

c_p＝4.18kJ/(kg℃)；

3.2.2.3)由(式10)计算换热器二次侧进水温度：

式中：T_2,in为换热器二次侧冷冻水进水温度，

为(t+1)时刻换热器二次侧冷冻水总流量；

3.2.2.4)利用(式8)

计算单台换热器的换热量，则考虑换热器运行台数的总换热量由(式11)计算：

式中：Q_total为换热器总换热量，为换热器运行台数，Q为单台换热器的换热量；

3.2.2.5)根据能量守恒，利用式(12)反算换热器一次侧冷冻水流量：

3.2.2.6)比较

和若不满足收敛条件

(δ为用户设定的收敛阈值，本实施例δ＝0.001)，则令

重复上述步骤3.2.2.2)至步骤3.2.2.5)；若满足收敛条件

则输出结果

即(t+1)时刻换热器一次侧的预测流量为

3.3)建立换热器一次侧水泵扬程预测模型，换热器一次侧管网的压力平衡可由(式13)和(式14)表示，即换热器一次侧水泵的扬程等于换热器一次侧全部干管总阻力加上换热器组群一次侧进出水总压差，本实施例中换热器组群一次侧进出水总压差为定值ΔP₁＝150kPa：

式中：

为(t+1)时刻换热器一次侧水泵扬程(kPa)，ΔP₁为换热器组群一次侧进出水总压差(kPa)，ΔP_1,pipe为换热器一次侧全部干管总阻力(kPa),

为换热器一次侧冷冻水总流量(m³/h)，S_1,pipe为换热器一次侧干管的总阻抗(kPa/(m³/h)²)；

3.4)建立换热器二次侧水泵扬程预测模型，换热器二次侧管网的压力平衡可由(式15)和(式16)表示，即水泵扬程等于换热器二次侧干管总阻力加上换热器二次侧全部用户的空气处理器进出水总压差，本实施例中换热器组群一次侧进出水总压差为定值ΔP₂＝200kPa：

式中：

为(t+1)时刻换热器二次侧水泵扬程(kPa)，ΔP₂为换热器二次侧全部用户的空气处理器进出水总压差(kPa)，ΔP_2,pipe为换热器二次侧全部干管总阻力(kPa),

为换热器二次侧冷冻水总流量(m³/h)，S_2,pipe为换热器二次侧全部干管的总阻抗(kPa/(m³/h)²)；

3.5)建立水泵能耗预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的能耗和换热器二次侧水泵的能耗，并将二者相加得出水泵总能耗，具体包括以下步骤：

3.5.1)计算换热器一次侧水泵的能耗：

根据由步骤3.2)和3.3)计算出的换热器一次侧的预测水流量和预测扬程，由(式17)计算换热器一次侧水泵所需的运行能耗：

式中：

为换热器一次侧水泵的能耗(kW)，

为换热器一次侧的总流量(m³/h)，

为换热器一次侧水泵扬程(kPa)，η_pu,1为换热器一次侧水泵的综合效率，包括水泵效率、电机效率和变频器效率，本实施例η_pu,1＝0.85；

3.5.2)计算换热器二次侧水泵的能耗：

根据由步骤3.1)计算出的换热器二次侧的预测水流量和由步骤3.4)预测扬程，由(式18)计算换热器二次侧水泵所需的运行能耗：

式中：

为换热器二次侧水泵的能耗(kW)，

为换热器二次侧的总流量(m³/h)，

为换热器二次侧水泵扬程(kPa)，η_pu,2为换热器二次侧水泵的综合效率，包括水泵效率、电机效率和变频器效率，本实施例η_pu,2＝0.85；

3.5.3)计算换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗由(式19)计算：

式中：

表示(t+1)时刻换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗(kW)。

在步骤4)中，确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵总能耗最小，包括以下步骤：

4.1)记录根据每一个备选温度设定值(i＝1,2,……n)所计算出来的换热器一次侧和二次侧的水泵总能耗；

4.2)选出最小的水泵总能耗所对应的温度设定值，即为下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值。

在不同负荷率情况下的结果见下表，最大节能率达到33.5％。

综上所述，在采用以上方案后，本发明为中央空调冷冻水输配系统的节能运行提供了新的方法，能够有效降低水泵的运行能耗，具有实际推广价值，值得推广。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在线获取当前t时刻的测量数据，包括中央空调冷冻水输配系统中的温度数据和冷负荷数据；

2)根据当前t时刻的测量数据设定换热器二次侧出水温度设定值的搜索范围和搜索步长，并按步长从小到大产生下一时刻即t+1时刻的所有可能的备选温度设定值

i＝1,2,……n为正整数；

3)根据每一个备选温度设定值

建立预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的运行能耗和换热器二次侧水泵的运行能耗，并将二者相加得出水泵总能耗，包括以下步骤：

3.1)预测在第i个备选温度设定值

下，换热器二次侧所需的总冷冻水流量由下式(2)确定：

式中：

为预测的t+1时刻换热器二次侧冷冻水总流量，单位kg/s；

表示t+1时刻第i个备选的换热器二次侧出水温度设定值，单位℃；

为t+1时刻换热器二次侧用户总冷负荷，单位kW；a₁、a₂、a₃为常系数，通过历史数据用最小二乘法进行回归获得；

3.2)预测换热器一次侧所需的冷冻水总流量，包括以下步骤：

3.2.1)建立单台换热器的换热量的回归模型：

C_min＝min(c_pM_1,one,c_pM_2,one) (6)

C_max＝max(c_pM_1,one,c_pM_2,one) (7)

Q＝εC_min(T_2,in-T_1,in) (8)

式中：UA为换热器传热系数和换热面积的乘积，单位kW/℃；UA_des为换热器额定工况下传热系数和换热面积的乘积，单位kW/℃；M_1,one为单台换热器一次侧冷冻水流量，单位kg/s；M_2,one为单台换热器二次侧冷冻水流量，单位kg/s；M_1,des为单台换热器额定工况下一次侧冷冻水流量，单位kg/s；M_2,des为单台换热器额定工况下二次侧冷冻水流量，单位kg/s；NTU为传热单元数；C_min为换热器两侧流体中最小比热容量，单位kW/℃；C_max为换热器两侧流体中最大比热容量，单位kW/℃；ε为换热器的有效度；c_p为冷冻水的比热，单位kJ/(kg℃)；Q为单台换热器的换热量，单位kW；T_1,in为换热器一次侧流体进口温度，单位℃；T_2,in为换热器二次侧流体进口温度，单位℃；运算符号min()和max()分别表示求括号内各值的最小值和最大值，exp()表示以自然数e为底的指数函数，b₁、b₂为常系数，通过历史数据用最小二乘法进行回归获得；

3.2.2)在给定的t+1时刻第i个换热器二次侧出口水温设定值换热器运行台数

换热器二次侧的冷冻水的总流量

换热器二次侧用户总冷负荷

和设换热器一次侧进水温度

时，采用迭代法求解换热器一次侧所需的冷冻水流量，包括以下步骤：

3.2.2.1)先赋初值，假设t+1时刻换热器一次侧冷冻水总流量等于某一常数：

θ为常数；

3.2.2.2)由下式(9)计算换热器一次侧冷冻水出水温度：

式中：T_1,out为换热器一次侧冷冻水出水温度，

为换热器一次侧冷冻水总流量，

为(t+1)时刻换热器一次侧进水温度；

3.2.2.3)由下式(10)计算换热器二次侧进水温度：

式中：T_2,in为换热器二次侧冷冻水进水温度，

为(t+1)时刻换热器二次侧冷冻水总流量；

3.2.2.4)利用式(8)计算单台换热器的换热量，则考虑换热器运行台数的总换热量由下式(11)计算：

式中：Q_total为换热器总换热量，为换热器运行台数，Q为单台换热器的换热量；

3.2.2.5)根据能量守恒，利用下式(12)反算换热器一次侧冷冻水流量：

3.2.2.6)比较

和

若不满足收敛条件δ为用户设定的收敛阈值，则令

重复上述步骤3.2.2.2)至步骤3.2.2.5)；若满足收敛条件

则输出结果

即t+1时刻换热器一次侧的预测流量为

3.3)建立换热器一次侧水泵扬程预测模型，换热器一次侧管网的压力平衡由下式(13)、(14)表示，即换热器一次侧水泵的扬程等于换热器一次侧全部干管总阻力加上换热器组群一次侧进出水总压差：

式中：

为t+1时刻换热器一次侧水泵扬程，单位kPa；ΔP₁为换热器组群一次侧进出水总压差，单位kPa；ΔP_1,pipe为换热器一次侧全部干管总阻力，单位kPa；

为换热器一次侧冷冻水总流量，单位m³/h；S_1,pipe为换热器一次侧干管的总阻抗，单位kPa/(m³/h)²；

3.4)建立换热器二次侧水泵扬程预测模型，换热器二次侧管网的压力平衡由下式(15)、(16)表示，即水泵扬程等于换热器二次侧干管总阻力加上换热器二次侧全部用户的空气处理器进出水总压差：

式中：

为t+1时刻换热器二次侧水泵扬程，单位kPa；ΔP₂为换热器二次侧全部用户的空气处理器进出水总压差，单位kPa；ΔP_2,pipe为换热器二次侧全部干管总阻力，单位kPa；

为换热器二次侧冷冻水总流量，单位m³/h；S_2,pipe为换热器二次侧全部干管的总阻抗，单位kPa/(m³/h)²；

3.5)建立水泵能耗预测模型，分别计算换热器一次侧水泵的能耗和换热器二次侧水泵的能耗，并将二者相加得出水泵总能耗，包括以下步骤：

3.5.1)计算换热器一次侧水泵的能耗

根据由步骤3.2)和3.3)计算出的换热器一次侧的预测水流量和预测扬程，由下式(17)计算换热器一次侧水泵所需的运行能耗：

式中：

为换热器一次侧水泵的能耗，单位kW；

为换热器一次侧的总流量，单位m³/h；

为换热器一次侧水泵扬程，单位kPa；η_pu,1为换热器一次侧水泵的综合效率，包括水泵效率、电机效率和变频器效率；

3.5.2)计算换热器二次侧水泵的能耗

根据由步骤3.1)计算出的换热器二次侧的预测水流量和由步骤3.4)预测扬程，由下式(18)计算换热器二次侧水泵所需的运行能耗：

式中：

为换热器二次侧水泵的能耗，单位kW；

为换热器二次侧的总流量，单位m³/h；

为换热器二次侧水泵扬程，单位kPa；η_pu,2为换热器二次侧水泵的综合效率，包括水泵效率、电机效率和变频器效率；

3.5.3)计算换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗由下式(19)计算：

式中：

表示t+1时刻换热器一次侧和二次侧水泵的总能耗，单位kW；

4)确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵总能耗最小。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，其特征在于：在步骤1)中，所述中央空调冷冻水输配系统中的温度数据主要包括当前t时刻下中央空调冷冻水输配系统中换热器一次侧的进水温度；所述冷负荷数据主要包括当前t时刻下中央空调冷冻水输配系统中换热器二次侧所有用户的总冷负荷。

3.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，其特征在于：在步骤2)中，根据当前t时刻的测量数据设定换热器二次侧出水温度的搜索范围和搜索步长，并按步长从小到大产生下一时刻即t+1时刻的所有可能的备选温度设定值，包括以下步骤：

2.1)搜索范围的最小值和最大值分别设定为T_min和T_max；

2.2)所有可能的备选温度设定值，从小到大由下式(1)确定：

式中：

表示t+1时刻第i个备选的换热器二次侧出水温度设定值，T_min表示搜索范围的最小值，T_max表示搜索范围的最大值，ΔT为搜索步长。

4.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻水换热器二次侧出水温度在线优化方法，其特征在于：在步骤4)中，确定下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值，使换热器一次侧和二次侧水泵总能耗最小，包括以下步骤：

4.1)记录根据每一个备选温度设定值

所计算出来的换热器一次侧和二次侧的水泵总能耗；

4.2)选出最小的水泵总能耗所对应的温度设定值，即为下一时刻最优的换热器二次侧温度设定值。

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