CN109855238B - 一种中央空调建模与能效优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调建模与能效优化方法及装置，根据采集到的数据种类和数据量分别选择对应的拟合模型，对采集到的数据进行保存和预处理，将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，建立冷源系统仿真平台对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析，所述影响因素包括与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度，基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统的运行情况以及所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的能耗情况。本发明能够充分挖掘中央空调系统的节能潜力，提高中央空调系统的整体运行效率，减少中央空调系统的运行能耗。

Description

一种中央空调建模与能效优化方法及装置

技术领域

本发明属于空调节能技术领域，尤其是涉及一种中央空调建模与能效优化方法及装置。

背景技术

随着人们对生活质量和居住环境要求的不断提高，用于改善人们舒适性的空调系统越来越广泛的应用于各类建筑之中。然而，空调系统在提高人们生活水平的同时，也造成了大量的能源消耗。据统计，我国大型公共建筑单位面积能耗可达每年70-150kW·h/m2。对于拥有中央空调系统的大中型公共建筑，用于中央空调系统的能源消耗占该建筑总的能源消耗的40％以上，而商场、酒店等大型公共建筑的空调能耗占建筑能耗的比例甚至高达60％以上。中央空调冷源系统包含了中央空调系统最主要的能耗设备，其运行效率对空调系统的总能耗有显著影响，在夏热冬暖地区，中央空调冷源系统能耗约占中央空调总能耗的60％。

在中央空调的运行过程中，由于建筑物冷负荷是动态变化的，而现有技术中的中央空调冷源设备未能随之进行动态优化调节，导致中央空调冷源系统运行能效普遍偏低，并存在一定的能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种中央空调建模与能效优化方法及装置，旨在充分挖掘中央空调系统的节能潜力，提高中央空调系统的整体运行效率，减少中央空调系统的运行能耗。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化方法，应用于中央空调冷源系统，所述中央空调冷源系统包括冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔，所述中央空调建模与能效优化方法包括以下步骤：

根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔对应的拟合模型，其中，所述拟合模型包括MP模型和BP模型；所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组对应的拟合模型为MP模型，所述冷却塔对应的拟合模型为BP模型。

对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理；

将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，以保证所述拟合模型的准确性满足仿真需求；

连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台；

对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度；

基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统的运行情况以及所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的能耗情况。

进一步地，所述对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理的步骤包括：

当判断出所述采集到的数据为异常数据时，剔除异常值并作为缺失值进行处理；

对剩余的正常数据计算制冷量与冷水机组的运行能效。

进一步地，所述连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台的步骤还包括：

通过Trnsys软件中的Type 155部件实现与Matlab的交互，设置所述Type 155部件并添加Matlab控制文件。

进一步地，所述对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析的步骤具体包括：

对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的运行效率进行分析，得到对应的运行效率参数变化规律；

对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵和冷却水泵的运行能效进行分析。

第二方面，本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化装置，应用于中央空调冷源系统，所述中央空调冷源系统包括冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔，其特征在于，所述中央空调建模与能效优化装置包括：

选择模块，用于根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔对应的拟合模型，其中，所述拟合模型包括MP模型和BP模型；所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组对应的拟合模型为MP模型，所述冷却塔对应的拟合模型为BP模型。

数据处理模块，用于对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理；

拟合模块，用于将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，以保证所述拟合模型的准确性满足仿真需求；

仿真平台建立模块，用于连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台；

分析模块，用于对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度：

寻优模块，用于基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统的运行情况以及所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的能耗情况。

进一步地，所述数据处理模块包括：

剔除单元，用于当判断出所述采集到的数据为异常数据时，剔除异常值并作为缺失值进行处理；

计算单元，用于对剩余的正常数据计算制冷量与冷水机组的运行能效。

进一步地，所述仿真平台建立模块还用于通过Trnsys软件中的Type 155部件实现与Matlab的交互，设置所述Type 155部件并添加Matlab控制文件。

进一步地，所述分析模块，具体用于对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的运行效率进行分析，得到对应的运行效率参数变化规律：以及

对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵和冷却水泵的运行能效进行分析。

综上所述，本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化方法及装置，根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔对应的拟合模型，对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理，将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台，对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度，基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统的运行情况以及所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的能耗情况。因此，能够充分挖掘中央空调系统的节能潜力，提高中央空调系统的整体运行效率，减少中央空调系统的运行能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种中央空调冷源系统的方框组成示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化方法的流程示意图。

图3示出了本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化装置的组成框图。

图4示出了本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化装置的优化效果图。

主要元件符号说明：

中央空调冷源系统100；冷冻水泵101；冷却水泵102；冷水机组103；

冷却塔104；中央空调建模与能效优化装置200；选择模块201；数据处理模块202；

拟合模块203；仿真平台建立模块204；分析模块205；寻优模块206；

剔除单元2021；计算单元2022。

具体实施方式

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化方法可以应用于中央空调冷源系统100。其中，所述中央空调冷源系统100主要包括冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104等。实施时，所述冷冻水泵101和冷却水泵102均选为可变频，所述冷水机组103的出水温度可调节，所述冷却塔104为逆流式冷却塔。

本实施例中，所述中央空调建模与能效优化方法可包括以下步骤：

步骤S101：根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104对应的拟合模型。

其中，所述拟合模型主要包括MP模型和BP模型。优选地，所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103对应的拟合模型为MP模型，所述冷却塔104对应的拟合模型为BP模型。对于所述拟合模型的选取需要考虑模型的结构和形式、参数的稳定性与高效性以及预测的准确性。对于模型参数的稳定性与高效性，可以用变异系数(CV)来衡量，CV越小，模型参数对训练样本的依赖性越小。

对于所述冷水机组103不同模型的变异系数CV和精度如表1所示：

表1冷水机组常用模型变异系数和精度

由表1可发现所述冷水机组103的MP模型和BP模型精度很高，且变异系数都较小，而BP模型计算量稍大，且考虑到冷水机组103能效的影响因素较多。因此，选用了MP模型作为冷水机组103的拟合模型。

具体地，所述冷水机组103的模型选择MP模型(多变量多项式模型)，其具体表达式如下：

COP＝β₀+β₁·Q_e+β₂·T_wi+β₃·T_ci+β₄·Q_e ²+β₅·T_wi ²

+β₆·T_ci ²+β₇·Q_e·T_wi+β₈·Q_e·T_ci+β₉·T_ci·T_wi

式中，COP-冷水机组103能效比；

Twi-冷冻水进水温度，单位为℃；

Tci-冷却水进水温度，单位为℃；

β0～β9-冷水机组103能效模型的模型参数。

所述冷冻水泵101和冷却水泵102的模型根据水泵相似定律，轴功率与运行频率的关系采用如下多项式模型：

P_S＝c₀+c₁k+c₂k²+c₃k³

式中，k——水泵的比转速，也是变频器的频率比；

n0——水泵的额定转速；

n——水泵的实际转速；

f0——水泵额定工况的运行频率，为50Hz；

f——水泵实际的运行频率，Hz；

c0-c3——模型系数。

对于变频水泵的扬程、效率与水泵流量、运行频率的关系，采用如下多项式模型：

H＝a₀k²+a₁kV+a₂V²

η_P＝b₀k²+b₁kV+b₂V²

式中，a0-a2，b0-b2——模型系数。

对于所述中央空调冷源系统100的水泵运行还需要考虑水系统的管路特性，由于中央空调冷冻水系统和冷却水系统均为无背压系统，系统总阻力与流速的平方成正比，即：

H＝S·Q²

式中，H——系统的总阻力，单位为m；

Q——系统的总流量，单位为m3/h；

S——管网阻抗，单位为m/(m3/h)2。

所述冷却塔104的拟合模型则选用更适合于工程应用的所述BP模型，其具体表达式为：

式中，Qt-冷却塔的散热量，kW；

Mc-冷却水质量流量，kg/s；

Ma-空气质量流量，kg/s；

Tco-冷却水进冷却塔水温，℃；

Twb-室外湿球温度，℃；

e1-e3—模型参数。

步骤S102：对所述中央空调冷源系统100运行时采集到的数据进行保存和预处理。

本实施例中，所述对所述中央空调冷源系统100运行时采集到的数据进行保存和预处理的步骤包括：当判断出所述采集到的数据为异常数据时，剔除异常值并作为缺失值进行处理；以及对剩余的正常数据计算制冷量与冷水机组103的运行能效。

优选地，所述计算制冷量与冷水机组103的运行能效的方法如下：

Q_e＝εM_e(T_ei-T_eo)

式中，Ech-冷水机组电功率，kW；

Qe-冷水机组的制冷量，kW；

Me一冷冻水质量流量，kg/s；

Tei-冷冻水进水温度，℃；

Teo-冷冻水出水温度，℃。

步骤S103：将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，以保证所述拟合模型的准确性满足仿真需求。

步骤S104：连接选择的所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的参数后建立冷源系统仿真平台。

本实施例中，首先根据选择的拟合模型构建Trnsys模块，然后分析选定的各个模块的输入变量、输出变量和参数后，编辑模块的运行逻辑程序以及输出对应的参数变量。将编辑好的程序运行导出新DLL文件后即可在后续仿真中直接使用。

优选地，可以按以下方式展开：首先，在TRNSYS主程序中确定所建模块的模块名和图标，并编辑该模块对应的输入输出变量及模块的特性参数。然后，利用FORTRAN语言对输入变量和模型参数进行计算，求解所建模块的数学模型，得到模型输出，并建立该模块的typen.for文件。最后，利用CVF6.6B软件对所编写的typen.for模块文件进行编译，生成typen.dll、typen_debug.dll和typen_release.dll文件，并将其链接到TRNSYS Userlib文件之中，模块栏中将显示新创建的模块。

另外，所述连接选择的所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的参数后建立冷源系统仿真平台的步骤还包括：

通过Trnsys软件中的Type 155部件实现与Matlab的交互，设置所述Type 155部件并添加Matlab控制文件。

步骤S105：对所述中央空调冷源系统100运行效率的影响因素进行分析。

其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度。

本实施例中，冷源系统运行的流程大致如下：在冷冻水侧，输入固定的冷负荷和冷冻水回水流量分配可以确定冷冻水的运行参数和冷水机组103的负荷分配，由冷水机组103的水流量和冷冻水出水温度、水泵的流量分配和冷冻水泵101的控制参数可以确定每台水泵的运行状况。在冷却水侧，由冷水机组103的冷却水出水温度和流量可确定冷却水总的出水温度，由冷却塔104水量分配器确定各冷却塔104的流量，冷却塔104根据环境温湿度、流量等确定冷却塔104的出水温度，由冷却水回水流量分配器和冷却水泵102控制参数可以确定每台水泵的流量。另外，为了输出相关的仿真结果，可以将冷源系统优化模块采集的运行参数输出。

步骤S106：基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统100的运行情况以及所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的能耗情况。

在进行具体参数优化分析之前，需要先确定中央空调冷源系统100各参数对系统运行效率的影响。本实施例中，所述对所述中央空调冷源系统100运行效率的影响因素进行分析的步骤具体包括：对所述中央空调冷源系统100中的冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的运行效率进行分析，得到对应的运行效率参数变化规律；对所述中央空调冷源系统100中的冷冻水泵101和冷却水泵102的运行能效进行分析。其中，先对冷源系统各设备的运行效率进行分析，得到设备随其运行参数变化的基本规律，为整体优化奠定基础。然后再进一步对中央空调冷源系统100中的冷冻水子系统和冷却水子系统的运行能效进行分析。

首先分析以下几种运行情况冷水机组COP随Teo、Tci的变化情况，如表2所示。

表2分析COP-Teo-Tci关系的冷水机组运行工况

从以上四种工况的冷水机组103运行性能曲线可以发现如下几条规律：

(1)冷水机组103运行能效随着冷冻水供水温度的增大而提高。在冷负荷为60％时，1#冷水机组103冷冻水供水温度每提高1℃，其运行能效平均约提高3.1％，在冷负荷为80％时，运行能效平均约提高3.3％。

(2)冷水机组103运行能效随着冷却水回水温度的减小而提高。在冷负荷为60％时，1#冷水机组103冷却水回水温度每降低1℃，其运行能效平均约提高3.7％；在冷负荷为80％时，运行能效平均提高3.6％。

(3)冷水机组103运行能效在非满负荷情况下随着冷冻水流量的减小而提高。

(4)冷水机组103运行能效随着负荷率的增大而提高。在冷负荷由60％提高到80％时，1#冷水机组103运行能效平均提高22.8％。

冷冻水系统的作用是将冷水机组103制备的冷量通过冷冻水输送到末端。对子该系统运行参数优化的目标是在满足制冷量的前提下，冷冻水泵101和冷水机组103的能耗最小，本文用单位能耗所制备的冷量COPe来衡量其效率。

式中，Qe——制冷量，kW；

Pckiller——冷水机组103的能耗，kW；

Ppump——冷冻水泵101的能耗，kW。

冷冻水系统的运行参数包括冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、冷冻水流量，COPe的提高主要是通过改变冷冻水流量和冷冻水供水温度这两个参数。前者通过调节冷冻水泵101频率实现，后者通过冷水机组103设置。

在部分负荷下，冷冻水变流量可以减少冷冻水泵101的能耗，但是上述分析可知，冷冻水流量的减小会减小冷水机组103的COP。所以在冷负荷、冷冻水供水温度、冷却水回水温度一定的情况下，理论上冷冻水流量存在一个最优值。

下面以分析以下几种运行情况冷冻水系统运行能效COPe随冷冻水流量Ve的变化情况。运行情况如表3所示。

表3冷冻水系统的运行工况

通过分析冷冻水系统在特定工况下的变流量运行性能，可以得出如下结论：

(1)冷冻水系统在冷负荷、冷冻水供水温度、冷却水回水温度一定的情况下，存在使冷冻水系统运行能效达到最大的冷冻水流量。

(2)冷冻水系统在冷负荷、冷却水回水温度一定的情况下，冷冻水供水温度越高，冷冻水系统运行能效越大，并且最优流量也越大。对于1#冷水机组103，其冷冻供水温度每提高2℃，其最优流量增大约60m3/h。

(3)冷冻水系统在冷冻供水温度、冷却水回水温度一定的情况下，冷负荷越大，冷冻水系统运行能效越大，并且最优流量也越小。对于1#冷水机组103，其冷负荷由60％增加到80％时，其最优流量约减少20m3/h。

冷却水系统的目标是将冷水机组103的冷凝热量通过冷却水输送到冷却塔104，由冷却塔104散发到环境。冷却水系统运行参数优化的目的是在满足冷水机组103散热量的前提下，冷却塔104、冷却水泵102和冷水机组103的能耗最小，本实施例用单位能耗所散发的热量COPc来衡量其效率。

式中，Qrej——冷凝热量，kW；

Pchiller——冷水机组103的能耗，kW；

Ppump——冷却水泵102的能耗，kW；

Ptower——冷却塔104的能耗，kW。

分析冷却水系统在冷负荷、冷冻水供水温度、冷冻水流量、室外温湿度一定，冷却水系统运行能效COPc随冷却水泵102流量的变化情况。

通过分析冷却水系统在特定工况下的变流量运行性能，可以得出如下结论：

冷却水系统在冷负荷、冷冻水系统运行参数、室外温湿度、冷却塔风量一定的情况下，存在使冷却水系统运行能效达到最大的最优冷却水流量。

本实施例中，设置室外湿球温度为26℃，负荷制冷量、冷冻水出水温度、冷冻水泵频率、冷却水泵频率均由寻优程序控制，寻优仿真结果如图4所示。

根据寻优仿真可以发现随着末端负荷增大，中央空调冷源系统100的最佳运行能效增大，对应最佳运行能效的运行参数中，最佳冷冻水出水温度随负荷增大而增大；最佳冷却水泵102频率随负荷增大而减小；最佳冷冻水泵101频率小于40Hz，由于约束条件限制而无法达到。若将该方法实际使用到现场运行中，可获得明显的节能效果。

如图3和图4所示，本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化装置200，应用于中央空调冷源系统100，所述中央空调冷源系统100可以包括冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104。其中，所述中央空调建模与能效优化装置200可以包括选择模块201、数据处理模块202、拟合模块203、仿真平台建立模块204、分析模块205和寻优模块206。

本实施例中，所述选择模块201，用于根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104对应的拟合模型，其中，所述拟合模型包括MP模型和BP模型。优选地，所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103对应的拟合模型为MP模型，所述冷却塔104对应的拟合模型为BP模型。

所述数据处理模块202，用于对所述中央空调冷源系统100运行时采集到的数据进行保存和预处理。具体地，所述数据处理模块202包括剔除单元2021和计算单元2022。所述剔除单元2021，用于当判断出所述采集到的数据为异常数据时，剔除异常值并作为缺失值进行处理。所述计算单元2022，用于对剩余的正常数据计算制冷量与冷水机组103的运行能效。

所述拟合模块203，用于将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，以保证所述拟合模型的准确性满足仿真需求。

所述仿真平台建立模块204，用于连接选择的所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的参数后建立冷源系统仿真平台。其中，所述仿真平台建立模块204还用于通过Trnsys软件中的Type 155部件实现与Matlab的交互，设置所述Type 155部件并添加Matlab控制文件。

所述分析模块205，用于对所述中央空调冷源系统100运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度。

具体地，所述分析模块205，具体用于对所述中央空调冷源系统100中的冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的运行效率进行分析，得到对应的运行效率参数变化规律：以及对所述中央空调冷源系统100中的冷冻水泵101和冷却水泵102的运行能效进行分析。

所述寻优模块206，用于基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统100的运行情况以及所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的能耗情况。

值得说明的是，关于以上功能模块的具体说明可以参照以上方法实施例中的对应部分，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供的一种中央空调建模与能效优化方法及装置，根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104对应的拟合模型，对所述中央空调冷源系统100运行时采集到的数据进行保存和预处理，将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，连接选择的所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的参数后建立冷源系统仿真平台，对所述中央空调冷源系统100运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度，基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统100的运行情况以及所述冷冻水泵101、冷却水泵102、冷水机组103和冷却塔104的能耗情况。因此，能够充分挖掘中央空调系统的节能潜力，提高中央空调系统的整体运行效率，减少中央空调系统的运行能耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (8)

1.一种中央空调建模与能效优化方法，应用于中央空调冷源系统，所述中央空调冷源系统包括冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔，其特征在于，所述中央空调建模与能效优化方法包括以下步骤：

根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔对应的拟合模型，其中，所述拟合模型包括MP模型和BP模型；其中所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组对应的拟合模型为MP模型，所述冷却塔对应的拟合模型为BP模型；

对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理；

将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，以保证所述拟合模型的准确性满足仿真需求；

连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台；

对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度；

基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统的运行情况以及所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的能耗情况。

2.根据权利要求1所述的中央空调建模与能效优化方法，其特征在于，所述对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理的步骤包括：

当判断出所述采集到的数据为异常数据时，剔除异常值并作为缺失值进行处理；

对剩余的正常数据计算制冷量与冷水机组的运行能效。

3.根据权利要求1所述的中央空调建模与能效优化方法，其特征在于，所述连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台的步骤还包括：

通过Trnsys软件中的Type 155部件实现与Matlab的交互，设置所述Type 155部件并添加Matlab控制文件。

4.根据权利要求1所述的中央空调建模与能效优化方法，其特征在于，所述对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析的步骤具体包括：

对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的运行效率进行分析，得到对应的运行效率参数变化规律；

对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵和冷却水泵的运行能效进行分析。

5.一种中央空调建模与能效优化装置，应用于中央空调冷源系统，所述中央空调冷源系统包括冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔，其特征在于，所述中央空调建模与能效优化装置包括：

选择模块，用于根据采集到的数据种类和数据量分别选择与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔对应的拟合模型，其中，所述拟合模型包括MP模型和BP模型；其中，所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组对应的拟合模型为MP模型，所述冷却塔对应的拟合模型为BP模型；

数据处理模块，用于对所述中央空调冷源系统运行时采集到的数据进行保存和预处理；

拟合模块，用于将经过所述预处理后的数据与所述拟合模型进行模型拟合，以保证所述拟合模型的准确性满足仿真需求；

仿真平台建立模块，用于连接选择的所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的拟合模型以及分别设置所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的参数后建立冷源系统仿真平台；

分析模块，用于对所述中央空调冷源系统运行效率的影响因素进行分析，其中，所述影响因素包括与所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔分别对应的进出水温度、流量和进出水压差以及室外温度和湿度；

寻优模块，用于基于寻优控制分别得到所述中央空调冷源系统的运行情况以及所述冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的能耗情况。

6.根据权利要求5所述的中央空调建模与能效优化装置，其特征在于，所述数据处理模块包括：

剔除单元，用于当判断出所述采集到的数据为异常数据时，剔除异常值并作为缺失值进行处理；

计算单元，用于对剩余的正常数据计算制冷量与冷水机组的运行能效。

7.根据权利要求5所述的中央空调建模与能效优化装置，其特征在于，所述仿真平台建立模块还用于通过Trnsys软件中的Type 155部件实现与Matlab的交互，设置所述Type 155部件并添加Matlab控制文件。

8.根据权利要求5所述的中央空调建模与能效优化装置，其特征在于，

所述分析模块，具体用于对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组和冷却塔的运行效率进行分析，得到对应的运行效率参数变化规律：以及

对所述中央空调冷源系统中的冷冻水泵和冷却水泵的运行能效进行分析。

Images