CN109780693A - 一种中央空调冷水机组能效监测评价方法 - Google Patents

Abstract

一种中央空调冷水机组能效监测评价方法，包括以下步骤：步骤1，建立基于冷负荷概率密度分布的冷水机组顺序优化控制策略。基于对冷负荷率概率密度分布和冷水机组额定制冷量区间的分析，确定冷水机组顺序启停的控制模式。步骤2，建立冷水机组负荷分配优化控制策略。建立以冷水机组总能耗为目标的目标方程，将各台机组的启停状态和部分负荷率作为优化参数，通过混和离散非线性规划算法进行寻优求解，形成冷水机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑。步骤3，对冷水机组的能耗进行评价。其可减少冷水机组总能耗，具有较好的节能潜力。

Description

一种中央空调冷水机组能效监测评价方法

技术领域

本发明涉及空调节能技术领域，尤其涉及一种中央空调冷水机组能效监测 评价方法。

背景技术

随着国家节能减排的呼声愈烈以及人们对室内热环境要求的不断提高，中 央空调系统正得到越来越广泛的应用。中央空调的能耗又占建筑能耗的50％以 上，对中央空调冷水机组的运行能效监测显得尤为重要。

目前，常用综合部分系数IPLV来作为空气调节用冷水机组的部分负荷效率 指标。中央空调冷水机组的空调系统一般包括了多台不同额定冷量和型号的冷 水机组，冷水机组的运行效率和空调冷负荷有关，但是冷负荷是随时间变化而 变化的，一般像IPLV等方法不能够有效的反应和解决不同冷负荷条件下多台 不同额定冷量和型号冷水机组优化运行的问题。因此，寻求一种合理的中央空 调冷水机组能效监测评价方法显得尤为重要。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种中央空调冷水机组能效监 测评价方法。旨在降低空调冷水机组总能耗，提高空调系统整体节能效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，包括以下步骤。

步骤1、建立基于冷负荷概率密度分布的冷水机组顺序优化控制策略。

基于对冷负荷率概率密度分布和冷水机组额定制冷量区间的分析，确定冷 水机组顺序启停的控制模式。

步骤2、建立冷水机组负荷分配优化控制策略。

建立以冷水机组总能耗为目标的目标方程，将各台机组的启停状态和部分 负荷率作为优化参数，通过混和离散非线性规划算法进行寻优求解，形成冷水 机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑。

步骤3，对冷水机组的能耗进行评价。

与现有技术相比本发明有益效果。

本发明建立基于冷负荷概率密度分布的冷水机组顺序优化控制策略和冷水 机组负荷分配优化控制策略对冷水机组的能耗进行评价，比传统的评价方法更 加准确；并且可实时根据冷负荷率概率分布来计算优化的冷水机组启停状态和 部分负荷率，减少冷水机组总能耗，具有较好的节能潜力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不 仅局限于以下内容的表述。

图1为本发明实施例的冷水机组顺序优化控制策略图。

图2为本发明冷水机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种中央空调冷水机组能效监测评价方法，包括如下步骤：

步骤1，建立基于冷负荷概率密度分布的冷水机组顺序优化控制策略。

基于对冷负荷率概率密度分布和冷水机组额定制冷量区间的分析，确定冷 水机组顺序启停的控制模式。

冷负荷概率是指空调运行期间内空调系统某一时刻冷负荷与设计冷负荷的 比值。冷负荷率概率分布是指把冷负荷率作为连续型随机变量，由其逐时样本 经概率化处理后的冷负荷率分布密度或分布函数。

将冷负荷率作为连续型变量进行描述形成冷负荷率概率分布图，从而能够 根据冷负荷率概率分布图获得任意冷负荷率的所对应的概率，能够较好的反应 出冷负荷率分布的规律。

其计算如式(1)所示，LF为冷负荷率：

式中，Q为冷负荷，kW；CAP_i为第i台冷水机组额定制冷量，kW；N为冷水 机组的数量。

冷负荷Q的计算如式(2)所示：

Q＝C_p*G*Δt₁ (2)

式中，C_p为水的比热kJ/(kg.K)；G为冷冻水流量kg/s；Δt₁冷冻水系统运 行供回水温差℃。

采用非参数估计的方法来求出冷负荷率分布函数的概率密度函数，概率估 计函数计算式，可表示为式(3)所示，

其计算方法原理为设x为d维空间中的任意一点，通过对x处的分布概率 P(x)进行估计，以x为中心，边长为h的超立方体，构造函数，计算落入超立 方体的样本数n。

基于对冷负荷率概率密度分布和冷水机组额定制冷量区间的分析，确定冷 水机组顺序启停的控制模式。

对于冷水机组而言，当系统提供的冷量不满足或高于冷负荷需求时，会顺 序的开启或关闭冷水机组。如果在空调系统的冷水机组系统中包含了不同额定 冷量和型号的冷水机组时，则根据冷负荷的需求大小和各台冷水机组具有的额 定冷量来决定冷水机组的顺序控制排序，以此实现优化顺序控制的目的。

作为一种实施例：

现有某公共建筑空调系统由4台不同额定制冷量的冷水机组组成，3台特灵 机组(T01-T03)，一台约克机组(Y04)。其全年冷负荷能够根据机组的额定制 冷量分成7个范围，如下表所示；

表1冷负荷分区范围

冷负荷率概率所占的面积如图1所示,RangeIII和RangeV的概率密度面积 小于其他负荷工作范围，因此当冷水机组运行在RangeIII和RangeV区间时， 改变其运行策略，对于冷水机组的全年能耗不会有太大的影响。而RangeII和 RangeIV的冷负荷率概率分布面积较大，因此在这两个区间内改变冷水机组的运 行策略对冷水机组的全年能耗而言将会有较大的影响。基于对冷负荷率概率密 度分布和冷水机组额定制冷量区间的分析，确定三种冷水机组顺序启停的控制 模式，即顺序控制策略AI，AII和AIII，其控制逻辑如图1所示。根据计算， 全年运行条件下，对比原控制策略下的冷水机组总能耗，顺序控制策略AI，AII和AIII能够分别节能约1.52％，1.73％和2.23％，其中顺序控制策略AIII最为 节能。

步骤2，冷水机组负荷分配优化控制策略。

建立以冷水机组总能耗为目标的目标方程，将各台机组的启停状态和部分 负荷率作为优化参数，通过混和离散非线性规划算法进行寻优求解，形成冷水 机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑。

基于冷负荷概率密度分布的冷水机组顺序优化控制策略，仅仅是根据建筑 物冷负荷率分布概率考虑了机组在不同冷负荷概率分布区间内的启停状态，而 空调系统冷水机组包括了两种不同额定制冷量的机组，相同的部分负荷率情况 下各台冷水机组的COP并不相同，因此考虑建立以冷水机组总能耗为目标的目 标方程，将各台机组的启停状态和部分负荷率作为优化参数，通过混和离散非 线性规划算法进行寻优求解，形成冷水机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑。

优化问题的目标函数(目标方程)是系统冷水机组总能耗，优化目标是目 标函数取最小值时机组负荷分配和机组启停情况。系统冷水机组总能耗是所有 运行冷水机组的能耗总和。冷水机组总能耗的目标方程如下：

其约束条件(优化参数)为：

PLR_min≤PLR_i≤1.0 (6)

0≤PLR_i×X_i≤1.0 (8)

式中，J为冷水机组总能耗kW；CAP_i为第i台冷水机组的额定制冷量，kW； X_i为第i台冷水机组启停状态；PLR_i为第i台冷水机组的部分负荷率；PLR_min为 冷水机组部分负荷率的最小值，PLR_min＝0.25；Q_CL为冷负荷，kW。

再应用(混和离散非线性规划算法)Branch and bound算法来求解这个混合 离散非线性规划问题。

图2显示了冷水机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑。

步骤3，对冷水机组的能耗进行评价。

在典型日，冷水机组负荷分配优化控制策略能够节能约13.1％。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受 限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然 可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需 要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种中央空调冷水机组能效监测评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立基于冷负荷概率密度分布的冷水机组顺序优化控制策略；

基于对冷负荷率概率密度分布和冷水机组额定制冷量区间的分析，确定冷水机组顺序启停的控制模式；

步骤2、建立冷水机组负荷分配优化控制策略；

建立以冷水机组总能耗为目标的目标方程，将各台机组的启停状态和部分负荷率作为优化参数，通过混和离散非线性规划算法进行寻优求解，形成冷水机组负荷分配优化控制策略的控制逻辑；

步骤3，对冷水机组的能耗进行评价。