CN112560235B - 热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法 - Google Patents

热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，包括：采集热水溴化锂制冷机在各种实际工况下运行的热源入口、出口，冷冻水入口、出口，冷却水入口、出口温度与流量以及溶液循环泵流量；计算制冷量、热源消耗量、冷却水热能提高量，进行多元非线性回归。使用该热水型变频溴化锂制冷机组进行仿真模拟时，可以正确得到热水溴化锂制冷机组各种工况下的性能变化规律，即：COP随溶液循环泵流量、冷冻水、热源水、冷却水流量增大而增大，且随冷冻水、热水入口温度上升而增大；但会随冷却水温度上升而减小。可利用此模块在TRNSYS仿真平台上进行能耗仿真，得出热水型溴化锂制冷机在全年各种运行工况下时，空调能耗的变化规律。

Description

热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法
技术领域
本发明涉及一种热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法。
背景技术
TRNSYS的全称为Transient System Simulation Program，是由美国威斯康星大学太阳能实验室开发的一款瞬时系统模拟程序，近年来，在暖通空调系统运行优化与节能方面以得到了较为广泛的应用。在利用TRNSYS对太阳能空调系统进行仿真模拟时，发现TRNSYS提供的热水型溴化锂制冷机组模块Type680存在一些缺陷，而这些缺陷将提高仿真难度并对准确度造成影响。其缺陷主要有以下三点；
(1)TRNSYS中的Type680是通过外部文件的设定来定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的性能的，其外部文件的设定包括10个部分负荷率参数、7个冷冻水出口温度、3个冷却水入口温度、5个热水入口温度，设定的修正系数数量为1050个，工程量较大。
(2)TRNSYS中的Type680未对热源流量、冷冻水流量、冷却水流量项进行修正，会造成仿真结果的不准确，也不适合用于变流量仿真。
(3)TRNSYS中的Type680未能给出溶液循环泵流量的变化对制冷量、COP的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法。
为解决上述问题，本发明提供一种热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，包括：
步骤S1，定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型的相关的参数与变量；
步骤S2，基于所述参数与变量建立热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型；
步骤S3，基于所述数学模型用C++语言在TRNSYS仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组的仿真模块；
步骤S4，在仿真平台上利用所述仿真模块，进行仿真模拟，从而验证所述仿真模块的合理性。
进一步的，在上述方法中，步骤S1，定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型的相关的参数与变量中，所述参数与变量包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mhi，发生器入口热水温度Thi，溶液循环泵流量Mb，制冷机组当前需要的制冷量CAPneed，实际工况下溴化锂制冷机组制冷量为CAP，制冷机组满负荷下制冷量CAPmax，热源消耗量Qh，冷却水吸收热量Qw，继而计算出的冷却水出口温度Two，热水出口温度Tho，以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP。
进一步的，在上述方法中，步骤S2，基于所述参数与变量建立热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型，包括：
假设实际工况下制冷量CAP与额定工况下制冷量CAPe的比值为rCAP，实际工况下热源消耗功率与额定工况下热源消耗功率比值为rQh；
计算rCAP、rQh；
若热水型吸收式溴化锂制冷机组为定频满负荷运行，则保持额定溶液循环量Mb＝1，实际制冷量始终为当前工况下最大值，即CAP＝CAPmax，直到检测到入水温度小于设定温度时，关闭机组，检测到入水温度大于设定温度3℃时，重新开启热水型吸收式溴化锂制冷机组；
若热水型吸收式溴化锂制冷机组变频运行，则计算制冷机组满负荷下制冷量CAPmax与制冷机组当前需要的制冷量CAPneed；
比较热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷量CAPmax和当前需要的制冷量CAPneed，若热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷CAPmax大于等于当前需要的制冷量CAPneed时，将CAPneed与CAPe的比值定为rCAP，通过计算rMb得到调节溶液循环泵的流量Mb从而使保持蒸发器侧出水水温为设定值，并以CAPneed作为实际制冷量CAP；若热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷量CAPmax小于当前需要的制冷量CAPneed时，计算满负荷下的制冷量CAPmax能使冷冻水温度降低到的数值Teo，并以作为CAPmax实际制冷量CAP；
通过热水型吸收式溴化锂制冷机组在额定工况下所需输入功率Qh_e、实际状况下的热源消耗修正系数rQh，计算出实际情况下热源消耗量Qh，通过额定工况下的制冷量CAPe、实际工况下的修正系数rCAP计算出实际工况下的制冷量CAP；
基于所述制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo。
进一步的，在上述方法中，计算rCAP、rQh，包括：
通过多项式回归计算，采集某热水型吸收式溴化锂制冷机组的实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数；
基于所述实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数计算rCAP、rQh。
进一步的，在上述方法中，所述实际运行的参数包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mci，发生器入口热水温度Tci，溶液循环泵流量Mb。
进一步的，在上述方法中，所述额定工况运行条件下运行的参数，包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei_e，蒸发器冷冻水入口温度Tei_e，冷凝器入口冷却水流量Mwi_e，冷凝器入口冷却水温度Twi_e，发生器入口热水流量Mci_e，发生器入口热水温度Tci_e，溶液循环泵流量Mb_e，修正系数：rMe、rTei、rMw、rTwi、rMh、rThi、rMb。
进一步的，在上述方法中，基于所述实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数计算rCAP、rQh，包括：
根据公式(1)(2)分别计算实际工况下制冷量、热源消耗量的修正系数rCAP、rQh。
rCAP＝a1+a2rMb+a3rMe+a4rMh+a5rMw+a6rTei+a7rThi+a8rTwi+a9rMb 2+a10rMbrMe+a11rMbrMh+a12rMbrTwi+a13rMbrTei+a14rMbrThi+a15rMbrTwi+a15rMerTei+a16rMe 2+a17rMerMh+a18rMerMw+a19rMerTei+a20rMerThi+a21rMerTwi+a22rMh 2+a23rMhrMw+a24rMhrTei+a25rMhrThi+a26rMhrTwi+a27rMw 2+a28rMwrTei+a29rMwrThi+a30rMwrTwi+a31rTei 2+a32rTeirThi+a33rTeirTwi+a34rThi 2+a35rThirTwi+a36rTwi 2 （1），
rQh＝b1+b2rMb+b3rMe+b4rMh+b5rMw+b6rTei+b7rThi+b8rTwi+b9rMb 2+b10rMbrMe+b11rMbrMh+b12rMbrTwi+b13rMbrTei+b14rMbrThi+b15rMbrTwi+b15rMerTei+b16rMe 2+b17rMerMh+b18rMerMw+b19rMerTei+b20rMerThi+b21rMerTwi+b22rMh 2+b23rMhrMw+b24rMhrTei+b25rMhrThi+b26rMhrTwi+b27rMw 2+b28rMwrTei+b29rMwrThi+b30rMwrTwi+a31rTei 2+b32rTeirThi+b33rTeirTwi+b34rThi 2+b35rThirTwi+b36rTwi 2 （2）。
进一步的，在上述方法中，基于所述制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo，包括：
冷却水实际吸收热量Qw计算为：
Qh+CAP＝Qw (3)，
通过冷却水吸收热量Qw、热源消耗功率Qh、实际制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo。
进一步的，在上述方法中，步骤S3，基于所述数学模型用C++语言在TRNSYS仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组仿真模块，包括：
根据蒸发器入口冷冻水流量Mei、蒸发器冷冻水入口温度Tei、冷凝器入口冷却水流量Mwi、冷凝器入口冷却水温度Twi、发生器入口热水流量Mhi、发生器入口热水温度Thi、溶液循环泵流量Mb、以及上述适用于部分负荷下运行的热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型，计算得出制冷机组当前需要的制冷量CAPneed、制冷机组满负荷下制冷量CAPmax、制冷机实际制冷量CAP、热源消耗功率Qh和冷却水吸收热量Qw，继而计算出冷却水出口温度Two、热水出口温度Tho以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP。
与现有技术相比，本发明包括：采集热水溴化锂制冷机在各种实际工况下运行的热源入口、出口，冷冻水入口、出口，冷却水入口、出口温度与流量以及溶液循环泵流量；计算制冷量、热源消耗量、冷却水热能提高量，进行多元非线性回归。使用该热水型变频溴化锂制冷机组进行仿真模拟时，可以正确得到热水溴化锂制冷机组各种工况下的性能变化规律，即：COP随溶液循环泵流量、冷冻水、热源水、冷却水流量增大而增大，且随冷冻水、热水入口温度上升而增大；但会随冷却水温度上升而减小。可利用此模块在TRNSYS仿真平台上进行能耗仿真，得出热水型溴化锂制冷机在全年各种运行工况下时，空调能耗的变化规律。
附图说明
图1是本发明一实施例的本发明中热水型吸收式溴化锂制冷机组程序流程图；
图2是本发明一实施例模块中子程序示意性框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，包括：
步骤S1，定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型的相关的参数与变量；
步骤S2，基于所述参数与变量建立热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型；
步骤S3，基于所述数学模型用C++语言在TRNSYS仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组的仿真模块；
步骤S4，在仿真平台上利用所述仿真模块，进行仿真模拟，从而验证所述仿真模块的合理性。
在此，本发明提供了一种符合实际运行工况的、能被应用于热水型吸收式溴化锂制冷机组负荷侧、冷却侧、热源侧、溶液循环泵侧均能变流量仿真研究的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模仿真方法。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，步骤S1，定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型的相关的参数与变量中，所述参数与变量包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mhi，发生器入口热水温度Thi，溶液循环泵流量Mb，制冷机组当前需要的制冷量CAPneed，实际工况下溴化锂制冷机组制冷量为CAP，制冷机组满负荷下制冷量CAPmax，热源消耗量Qh，冷却水吸收热量Qw，继而计算出的冷却水出口温度Two，热水出口温度Tho，以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，步骤S2，基于所述参数与变量建立热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型，包括：
假设实际工况下制冷量CAP与额定工况下制冷量CAPe的比值为rCAP，实际工况下热源消耗功率与额定工况下热源消耗功率比值为rQh；
计算rCAP、rQh；
若热水型吸收式溴化锂制冷机组为定频(始终保持满负荷)满负荷运行，则保持额定溶液循环量Mb＝1，实际制冷量始终为当前工况下最大值，即CAP＝CAPmax，直到检测到入水温度小于设定温度时，关闭机组，检测到入水温度大于设定温度3℃时，重新开启热水型吸收式溴化锂制冷机组；
若热水型吸收式溴化锂制冷机组变频运行，则计算制冷机组满负荷下制冷量CAPmax与制冷机组当前需要的制冷量CAPneed；
比较热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷量CAPmax和当前需要的制冷量CAPneed，若热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷CAPmax大于等于当前需要的制冷量CAPneed时，将CAPneed与CAPe的比值定为rCAP，通过计算rMb得到调节溶液循环泵的流量Mb从而使保持蒸发器侧出水水温为设定值，并以CAPneed作为实际制冷量CAP；若热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷量CAPmax小于当前需要的制冷量CAPneed时，计算满负荷下的制冷量CAPmax能使冷冻水温度降低到的数值Teo，并以作为CAPmax实际制冷量CAP；
通过热水型吸收式溴化锂制冷机组在额定工况下所需输入功率Qh_e、实际状况下的热源消耗修正系数rQh，计算出实际情况下热源消耗量Qh，通过额定工况下的制冷量CAPe、实际工况下的修正系数rCAP计算出实际工况下的制冷量CAP；
基于所述制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，计算rCAP、rQh，包括：
通过多项式回归计算，采集某热水型吸收式溴化锂制冷机组的实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数；
基于所述实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数计算rCAP、rQh。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，所述实际运行的参数包括：蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mci，发生器入口热水温度Tci，溶液循环泵流量Mb。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，所述额定工况运行条件下运行的参数，包括：蒸发器入口冷冻水流量Mei_e，蒸发器冷冻水入口温度Tei_e，冷凝器入口冷却水流量Mwi_e，冷凝器入口冷却水温度Twi_e，发生器入口热水流量Mci_e，发生器入口热水温度Tci_e，溶液循环泵流量Mb_e，做出比值(修正系数)：rMe、rTei、rMw、rTwi、rMh、rThi、rMb。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，基于所述实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数计算rCAP、rQh，包括：
根据公式(1)(2)分别计算实际工况下制冷量、热源消耗量的修正系数rCAP、rQh。
rCAP＝a1+a2rMb+a3rMe+a4rMh+a5rMw+a6rTei+a7rThi+a8rTwi+a9rMb 2+a10rMbrMe+a11rMbrMh+a12rMbrTwi+a13rMbrTei+a14rMbrThi+a15rMbrTwi+a15rMerTei+a16rMe 2+a17rMerMh+a18rMerMw+a19rMerTei+a20rMerThi+a21rMerTwi+a22rMh 2+a23rMhrMw+a24rMhrTei+a25rMhrThi+a26rMhrTwi+a27rMw 2+a28rMwrTei+a29rMwrThi+a30rMwrTwi+a31rTei 2+a32rTeirThi+a33rTeirTwi+a34rThi 2+a35rThirTwi+a36rTwi 2 （1），
rQh＝b1+b2rMb+b3rMe+b4rMh+b5rMw+b6rTei+b7rThi+b8rTwi+b9rMb 2+b10rMbrMe+b11rMbrMh+b12rMbrTwi+b13rMbrTei+b14rMbrThi+b15rMbrTwi+b15rMerTei+b16rMe 2+b17rMerMh+b18rMerMw+b19rMerTei+b20rMerThi+b21rMerTwi+b22rMh 2+b23rMhrMw+b24rMhrTei+b25rMhrThi+b26rMhrTwi+b27rMw 2+b28rMwrTei+b29rMwrThi+b30rMwrTwi+a31rTei 2+b32rTeirThi+b33rTeirTwi+b34rThi 2+b35rThirTwi+b36rTwi 2 （2）。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，基于所述制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo，包括：
冷却水实际吸收热量Qw计算为：
Qh+CAP＝Qw (3)，
通过冷却水吸收热量Qw、热源消耗功率Qh、实际制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo。
本发明的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法一实施例中，步骤S3，基于所述数学模型用C++语言在TRNSYS仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组仿真模块，包括：
根据蒸发器入口冷冻水流量Mei、蒸发器冷冻水入口温度Tei、冷凝器入口冷却水流量Mwi、冷凝器入口冷却水温度Twi、发生器入口热水流量Mhi、发生器入口热水温度Thi、溶液循环泵流量Mb、以及上述适用于部分负荷下运行的热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型，计算得出制冷机组当前需要的制冷量CAPneed、制冷机组满负荷下制冷量CAPmax、制冷机实际制冷量CAP、热源消耗功率Qh和冷却水吸收热量Qw，继而计算出冷却水出口温度Two、热水出口温度Tho以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP。
具体的，本发明可以由四大子模块构成：
固定参数定义模块：设定回归系数、设定制冷温度、各个额定温度、额定流量的值、选择制冷机组运行方式(定频、变频)；
输入参数定义模块：设定由TRNSYS其他模块输出到该模块中的冷却水入口、热源入口、冷冻水入口实际温度Twi、Thi、Tei，实际流量Mw、Mh、Me。
建模计算部分模块：分别计算实际制冷量CAP、热源消耗功率Qh、冷却水吸收热量Qw；并计算冷却水出口、热源出口、冷冻水出口实际温度Two、Tho、Teo。
输出参数定义模块：设定TRNSYS中的输出单元，用于输出到其他模块中进行系统仿真，其中主要输出参数有冷却水出口、热源出口、冷冻水出口实际温度Two、Tho、Teo，实际流量Mw、Mh、Me，同时也可输出CAP、COP等参数，以便工程人员阅读。
具体的，可以定义相关参数与变量，统计整体模型中的变量和参数并分别命名和标识，主要参数有：蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mhi，发生器入口热水温度Thi，溶液循环泵流量Mb，制冷机组当前需要的制冷量CAPneed，实际工况下溴化锂制冷机组制冷量为CAP，制冷机组满负荷下制冷量CAPmax，热源消耗量Qh，冷却水吸收热量Qw，继而计算出冷却水出口温度Two，热水出口温度Tho，以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP；
可以根据蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mhi，发生器入口热水温度Thi，溶液循环泵流量Mb，来建立适用于部分负荷下运行的热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型。从而计算得出制冷机组当前需要的制冷量CAPneed，制冷机组满负荷下制冷量CAPmax，热源消耗量Qh，冷却水吸收热量Qw，继而计算出冷却水出口温度Two，热水出口温度Tho，以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP；
热水型吸收式溴化锂制冷机组的建模方法如下：
假设实际工况下制冷量CAP与额定工况下制冷量CAPe的比值为rCAP，实际工况下热源消耗功率与额定工况下热源消耗功率比值为rQh。
rCAP、rQh的计算方法为：通过多项式回归计算。采集某热水型吸收式溴化锂制冷机实际运行的参数：蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mci，发生器入口热水温度Tci，溶液循环泵流量Mb，与额定工况运行条件下运行的参数：蒸发器入口冷冻水流量Mei_e，蒸发器冷冻水入口温度Tei_e，冷凝器入口冷却水流量Mwi_e，冷凝器入口冷却水温度Twi_e，发生器入口热水流量Mci_e，发生器入口热水温度Tci_e，溶液循环泵流量Mb_e，做出比值(修正系数)：rMe、rTei、rMw、rTwi、rMh、rThi、rMb。根据式(1)(2)分别计算实际工况下制冷量、热源消耗量的修正系数rCAP、rQh。
rCAP＝a1+a2rMb+a3rMe+a4rMh+a5rMw+a6rTei+a7rThi+a8rTwi+a9rMb 2+a10rMbrMe+a11rMbrMh+a12rMbrTwi+a13rMbrTei+a14rMbrThi+a15rMbrTwi+a15rMerTei+a16rMe 2+a17rMerMh+a18rMerMw+a19rMerTei+a20rMerThi+a21rMerTwi+a22rMh 2+a23rMhrMw+a24rMhrTei+a25rMhrThi+a26rMhrTwi+a27rMw 2+a28rMwrTei+a29rMwrThi+a30rMwrTwi+a31rTei 2+a32rTeirThi+a33rTeirTwi+a34rThi 2+a35rThirTwi+a36rTwi 2 (1)，
rQh＝b1+b2rMb+b3rMe+b4rMh+b5rMw+b6rTei+b7rThi+b8rTwi+b9rMb 2+b10rMbrMe+b11rMbrMh+b12rMbrTwi+b13rMbrTei+b14rMbrThi+b15rMbrTwi+b15rMerTei+b16rMe 2+b17rMerMh+b18rMerMw+b19rMerTei+b20rMerThi+b21rMerTwi+b22rMh 2+b23rMhrMw+b24rMhrTei+b25rMhrThi+b26rMhrTwi+b27rMw 2+b28rMwrTei+b29rMwrThi+b30rMwrTwi+a31rTei 2+b32rTeirThi+b33rTeirTwi+b34rThi 2+b35rThirTwi+b36rTwi 2 (2)
若制冷机组定频(始终保持满负荷)运行满负荷运行，即保持额定溶液循环量Mb＝1，实际制冷量始终为当前工况下最大值，即CAP＝CAPmax，直到检测到入水温度小于设定温度时，关闭机组，检测到入水温度大于设定温度3℃时，重新开启制冷机组。
若制冷机组变频运行，计算制冷机组满负荷下制冷量CAPmax与制冷机组当前需要的制冷量CAPneed；
比较制冷机组满负荷下制冷量CAPmax和当前需要的制冷量CAPneed，若制冷机组满负荷下制冷CAPmax大于等于当前需要的制冷量CAPneed时，将CAPneed与CAPe的比值定为rCAP，通过计算rMb得到调节溶液循环泵的流量Mb从而使保持蒸发器侧出水水温为设定值，并以CAPneed作为实际制冷量CAP；若制冷机组满负荷下制冷量CAPmax小于当前需要的制冷量CAPneed时，计算满负荷下的制冷量CAPmax能使冷冻水温度降低到的数值Te2，并以作为CAPmax实际制冷量CAP。
通过制冷机组在额定工况下所需输入功率Qh_e、实际状况下的热源消耗修正系数rQh，计算出实际情况下热源消耗量Qh，通过额定工况下的制冷量CAPe、实际工况下的修正系数rCAP计算出实际工况下的制冷量CAP。冷却水实际吸收热量Qw计算为：
Qh+CAP＝Qw (3)
通过冷却水吸收热量Qw计算出冷却水出口温度Two。
数学模型通过C++语言在仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组仿真模块，其步骤在于：
固定参数定义：设定回归系数、设定制冷温度、各个额定温度、额定流量的值选择制冷机组运行方式(定频、变频)；
输入参数定义：设定由TRNSYS其他模块输出到该模块中的冷却水入口、热源入口、冷冻水入口实际温度Twi、Thi、Tei，实际流量Mw、Mh、Me。
建模计算部分：分别计算实际制冷量CAP、热源消耗功率Qh、冷却水吸收热量Qw；并计算冷却水出口、热源出口、冷冻水出口实际温度Two、Tho、Teo。
输出参数定义：设定TRNSYS中的输出单元，用于输出到其他模块中进行系统仿真，其中主要输出参数有冷却水出口、热源出口、冷冻水出口实际温度Two、Tho、Teo，实际流量Mw、Mh、Me。
具体的，假设制冷机组在不同工况下满负荷运行时的制冷量为CAPmax。与额定制冷量CAPe的比值为rCAPmax，其中：
式中：rMe、rTei、rMw、rTwi、rMh、rThi、rMb分别为蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mci，发生器入口热水温度Tci，溶液循环泵流量Mb，与额定工况运行条件下运行的参数：蒸发器入口冷冻水流量Mei_e，蒸发器冷冻水入口温度Tei_e，冷凝器入口冷却水流量Mwi_e，冷凝器入口冷却水温度Twi_e，发生器入口热水流量Mci_e，发生器入口热水温度Tci_e，溶液循环泵流量Mb_e，做出的比值(修正系数)。
若制冷机组定频(始终保持满负荷)运行满负荷运行，即保持额定溶液循环量Mb＝1，实际制冷量始终为当前工况下最大值，即CAP＝CAPmax，直到检测到入水温度小于设定温度时，关闭机组，检测到入水温度大于设定温度3℃时，重新开启制冷机组。
若制冷机组变频运行：
当Teo为设计值时，热泵机组需要达到的制冷量CAPneed如式(12)所示：
CAPneed＝cMe(Tci-Tco) (12)
式中：CAPneed为热泵机组需要达到的制冷量，kJ/h；c为流体的比热容，kJ/(kg·℃)；Δt为蒸发器侧供回水温差，℃。
当CAPneed≤CAPmax时，令CAP＝CAPneed，保持蒸发器侧出口水温为设定水温，如7℃；由于制冷机组的制冷能力与冷凝器侧回水温度有关，当建筑需求的冷负荷增大到一定程度时，冷凝器侧回水温度就会大于额定回水温度。此时，制冷机组满负荷运行时的制冷量就会小于额定制冷量，有可能导致建筑需要的制冷量大于制冷机组在此种工况下满负荷运行的制冷量。此时，令CAP＝CAPmax，计算出冷冻水出水温度的温度Teo。即：
热水型吸收式溴化锂制冷机组制冷量CAP、所消耗的热源输入功率Qh不但与Me、Mw、Mh、Tei、Twi、Thi有关，还与Mb有关，如式(14)所示：
rCAP＝f1(rMb,rMe,rTei,rMw,rTwi,rMh,rThi)
rQh＝f2(rMb,rMe,rTei,rMw,rTwi,rMh,rThi)
CAP＝CAPe·rCAP
Qh＝Qhe·rQh
(4)
其中rCAP，rQh的计算方式为参考多元二项式回归模型rCAP、rQh可由式(15)、(6)进行计算：
从而可以根据能量守恒定律通过式(17)可以计算冷却水吸收热量Qw：
Qh+CAP＝Qw (17)
即可通过式(8)计算热水出口温度Tho、冷冻水出口温度Two：
制冷机组的COP为实际制冷量与实际热源功率的比值可由式(19)计算：
其中a、b的值由表1、表2给出：
表1 rCAP的回归系数
a1 0.0233 a10 0.1610 a19 0.0073 a28 -0.0243
a2 0.8397 a11 0.0510 a20 -0.0797 a29 -0.0575
a3 0.0809 a12 0.1723 a21 0.0486 a30 0.0743
a4 -0.0434 a13 0.3130 a22 -0.0061 a31 -0.0228
a5 0.0711 a14 1.5196 a23 0.0061 a32 -0.2921
a6 0.1466 a15 -1.4238 a24 0.0046 a33 0.2090
a7 0.2785 a16 -0.0439 a25 0.0284 a34 -0.5820
a8 -0.4961 a17 0.0134 a26 0.0012 a35 1.2812
a9 -0.6566 a18 0.0013 a27 -0.0460 a36 -0.5689
表2 rQh的回归系数
b1 -0.0057 b10 0.0760 b19 -0.0006 b28 -0.0149
b2 0.5893 b11 0.0497 b20 -0.0604 b29 -0.0284
b3 0.0488 b12 0.1169 b21 0.0408 b30 0.0450
b4 -0.0180 b13 0.1538 b22 -0.0091 b31 -0.0168
b5 0.0434 b14 1.3441 b23 0.0038 b32 -0.1976
b6 0.0983 b15 -0.9453 b24 0.0031 b33 0.1494
b7 0.2157 b16 -0.0208 b25 0.0163 b34 -0.3872
b8 -0.3254 b17 0.0070 b26 0.0018 b35 0.8349
b9 -0.4029 b18 0.0002 b27 -0.0319 b36 -0.3828
其中：rCAP的可决系数R2为0.9988，F统计量为92279，与统计量F对应的概率p＝0，由于p<0.05，故该模型成立；rQh的可决系数R2为0.9995，F统计量为233834，与统计量F对应的概率p＝0，由于p<0.05，故该模型成立。
其中rMe，rMh，rMw在0.6-1.2之间，rb在0-1之间，Thi在80-98℃之间，Twi在22-34℃之间，Tei在8-14℃之间的工程范围内，上述a、b的值准确。
以某热水型吸收式溴化锂制冷机组为例：额定制冷量为35.2kW，额定冷冻水流量为1.5249kg/s，额定热水流量为2.3122kg/s，额定冷却水流量为5.0256kg/s，额定冷冻水出入水温度为7/12.5℃，额定冷却水出入水温度为35/31℃，额定热水出入水温度为83/88℃。将以上初始值与不同溶液循环流量代入制冷机组回归公式进行模拟计算，从而验证回归公式的合理性。溶液循环泵流量减少，制冷量减少，COP增加，并可以得出：在溶液循环量小于设计值时，改变溶液循环量，可以较大程度的实现对制冷量的调节。
通过回归公式计算在制冷机组满负荷运行的情况下，即：不设定固定的出水温度，从而验证回归公式计算得到的COP受蒸发器侧、冷凝器侧流量以及热源流量变化的影响是否满足实际情况，结果可知不论哪一侧流量增大，机组COP都将增大，无论哪一侧流量减小，机组COP都将减小。这是因为、蒸发器水侧、冷凝器水侧以及热源水侧换热系数近似与流体流速的0.8次方成正比。当水流速减小时，换热系数减少，COP减小。并且蒸发器侧冷冻水流量增大也会使COP增大，这是因为随着冷冻水量增大，使得蒸发温度和蒸发压力升高，吸收器溶液吸收能力增大，冷剂循环量增大，机组制冷量进一步增大，COP进一步增大。该结论符合实际情况，证明该回归公式合理正确。
随冷冻水温度增加、冷却水温度减少、热源水温度增加、机组COP均会提高；随冷冻水温度减少、冷却水温度增加、热源水温度减少，机组COP均会降低。该结论证明上述回归模型合理。
其中该模块程序示意图如图2所示，详细说明为：
固定参数定义模块在TRNSYS中通过模块编辑功能设定，主要设定的参数有：回归系数、设定制冷温度、各个额定温度、额定流量的值、选择制冷机组运行方式(定频、变频)如设定一个K值，K＝1定频，K＝2变频；
输入参数定义模块由TRNSYS中通过模块编辑功能设定，主要设定的参数有：由TRNSYS其他模块输出到该模块中的冷却水入口、热源入口、冷冻水入口实际温度Twi、Thi、Tei，实际流量Mw、Mh、Me，其中在实际计算的过程中这些参数的数值始终等于其他模块输入的参数，该编辑只是提供了与其他模块的接口。
建模计算部分模块：分别计算实际制冷量CAP、热源消耗功率Qh、冷却水吸收热量Qw；并计算冷却水出口、热源出口、冷冻水出口实际温度Two、Tho、Teo，同时也可以辅助计算CAP、COP等参数。
输出参数定义模块：设定TRNSYS中的输出单元，其中要设定输出的初值，否则程序可能会出错(该初值可由后续计算值代替)，用于输出到其他模块中进行系统仿真，其中主要输出参数有冷却水出口、热源出口、冷冻水出口实际温度Two、Tho、Teo，实际流量Mw、Mh、Me，同时也可输出CAP、COP等参数，以便工程人员阅读。
综上所述，本发明的工作原理是：实际情况中，当制冷机组从满负荷运行逐渐变为部分负荷运行时，由于总的换热量减小，制冷机组换热器的相对换热面积增大，换热效率提高，所以机组的效率也相应的有所提高。同时由于冷凝温度的降低，蒸发温度的升高，制冷剂流量的减小，这使得制冷机组的COP在部分负荷下进一步提高。在考虑吸收式制冷机组部分负荷后计算得出的机组COP符合实际情况，对实际应用有更好的指导。
本发明的有益效果是：
1)本发明中的建模仿真方法，充分考虑了制冷机组在部分负荷下运行对其能耗的影响，以及通过溶液循环泵流量控制其部分负荷的方式。通过验证，得出热水型吸收式溴化锂制冷机组COP随部分负荷率的逐渐增大呈现增大的趋势。同时可以通过改变溶液循环泵的溶液循环量将蒸发器侧出口水温维持在设定值。证明了建模仿真方法符合实际情况。
2)通过验证当制冷机组的部分负荷率不变时，得出制冷机组COP随蒸发器侧流量比、冷凝器侧流量比的变化模拟关系，机组COP受蒸发器侧流量、冷凝器侧流量以及热源侧流量变化的影响，不论哪一侧流量增大，机组COP都将增大，不论哪一侧流量减小，机组COP都将减小，证明了建模仿真方法符合实际情况。
3)通过验证，当制冷机组的部分负荷率不变时，得出当蒸发器出水水温升高、冷凝器侧回水水温降低、热源入水温度升高，机组COP增大。相反，机组COP则减小，证明了建模仿真方法符合实际情况。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，包括：
步骤S1，定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型的相关的参数与变量；
步骤S2，基于所述参数与变量建立热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型；
步骤S3，基于所述数学模型用C++语言在TRNSYS仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组的仿真模块；
步骤S4，在仿真平台上利用所述仿真模块，进行仿真模拟，从而验证所述仿真模块的合理性；
步骤S2，基于所述参数与变量建立热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型，包括：
假设实际工况下制冷量CAP与额定工况下制冷量CAPe的比值为rCAP，实际工况下热源消耗功率与额定工况下热源消耗功率比值为rQh；
计算rCAP、rQh；
若热水型吸收式溴化锂制冷机组为定频满负荷运行，则保持额定溶液循环量Mb＝1，实际制冷量始终为当前工况下最大值，即CAP＝CAPmax，直到检测到入水温度小于设定温度时，关闭机组，检测到入水温度大于设定温度3℃时，重新开启热水型吸收式溴化锂制冷机组；
若热水型吸收式溴化锂制冷机组变频运行，则计算制冷机组满负荷下制冷量CAPmax与制冷机组当前需要的制冷量CAPneed；
比较热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷量CAPmax和当前需要的制冷量CAPneed，若热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷CAPmax大于等于当前需要的制冷量CAPneed时，将CAPneed与CAPe的比值定为rCAP，通过计算rMb得到调节溶液循环泵的流量Mb从而使保持蒸发器侧出水水温为设定值，并以CAPneed作为实际制冷量CAP；若热水型吸收式溴化锂制冷机组满负荷下制冷量CAPmax小于当前需要的制冷量CAPneed时，计算满负荷下的制冷量CAPmax能使冷冻水温度降低到的数值Teo，并以作为CAPmax实际制冷量CAP；
通过热水型吸收式溴化锂制冷机组在额定工况下所需输入功率Qh_e、实际状况下的热源消耗修正系数rQh，计算出实际情况下热源消耗量Qh，通过额定工况下的制冷量CAPe、实际工况下的修正系数rCAP计算出实际工况下的制冷量CAP；
基于所述制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo；
步骤S3，基于所述数学模型用C++语言在TRNSYS仿真平台上开发热水型吸收式溴化锂机组仿真模块，包括：
根据蒸发器入口冷冻水流量Mei、蒸发器冷冻水入口温度Tei、冷凝器入口冷却水流量Mwi、冷凝器入口冷却水温度Twi、发生器入口热水流量Mhi、发生器入口热水温度Thi、溶液循环泵流量Mb、以及上述适用于部分负荷下运行的热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型，计算得出制冷机组当前需要的制冷量CAPneed、制冷机组满负荷下制冷量CAPmax、制冷机实际制冷量CAP、热源消耗功率Qh和冷却水吸收热量Qw，继而计算出冷却水出口温度Two、热水出口温度Tho以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP。
2.如权利要求1所述的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，步骤S1，定义热水型吸收式溴化锂制冷机组的数学模型的相关的参数与变量中，所述参数与变量包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mhi，发生器入口热水温度Thi，溶液循环泵流量Mb，制冷机组当前需要的制冷量CAPneed，实际工况下溴化锂制冷机组制冷量为CAP，制冷机组满负荷下制冷量CAPmax，热源消耗量Qh，冷却水吸收热量Qw，继而计算出的冷却水出口温度Two，热水出口温度Tho，以及热水型吸收式溴化锂制冷机组的COP。
3.如权利要求1所述的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，计算rCAP、rQh，包括：
通过多项式回归计算，采集某热水型吸收式溴化锂制冷机组的实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数；
基于所述实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数计算rCAP、rQh。
4.如权利要求3所述的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，所述实际运行的参数包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei，蒸发器冷冻水入口温度Tei，冷凝器入口冷却水流量Mwi，冷凝器入口冷却水温度Twi，发生器入口热水流量Mci，发生器入口热水温度Tci，溶液循环泵流量Mb。
5.如权利要求4所述的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，所述额定工况运行条件下运行的参数，包括：
蒸发器入口冷冻水流量Mei_e，蒸发器冷冻水入口温度Tei_e，冷凝器入口冷却水流量Mwi_e，冷凝器入口冷却水温度Twi_e，发生器入口热水流量Mci_e，发生器入口热水温度Tci_e，溶液循环泵流量Mb_e，修正系数：rMe、rTei、rMw、rTwi、rMh、rThi、rMb。
6.如权利要求5所述的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，基于所述实际运行的参数与额定工况运行条件下运行的参数计算rCAP、rQh，包括：
根据公式(1)(2)分别计算实际工况下制冷量、热源消耗量的修正系数rCAP、rQh；
rCAP＝a1+a2rMb+a3rMe+a4rMh+a5rMw+a6rTei+a7rThi+a8rTwi+a9rMb 2+a10rMbrMe+a11rMbrMh+a12rMbrTwi+a13rMbrTei+a14rMbrThi+a15rMbrTwi+a15rMerTei+a16rMe 2+a17rMerMh+a18rMerMw+a19rMerTei+a20rMerThi+a21rMerTwi+a22rMh 2+a23rMhrMw+a24rMhrTei+a25rMhrThi+a26rMhrTwi+a27rMw 2+a28rMwrTei+a29rMwrThi+a30rMwrTwi+a31rTei 2+a32rTeirThi+a33rTeirTwi+a34rThi 2+a35rThirTwi+a36rTwi 2 (1)，
rQh＝b1+b2rMb+b3rMe+b4rMh+b5rMw+b6rTei+b7rThi+b8rTwi+b9rMb 2+b10rMbrMe+b11rMbrMh+b12rMbrTwi+b13rMbrTei+b14rMbrThi+b15rMbrTwi+b15rMerTei+b16rMe 2+b17rMerMh+b18rMerMw+b19rMerTei+b20rMerThi+b21rMerTwi+b22rMh 2+b23rMhrMw+b24rMhrTei+b25rMhrThi+b26rMhrTwi+b27rMw 2+b28rMwrTei+b29rMwrThi+b30rMwrTwi+a31rTei 2+b32rTeirThi+b33rTeirTwi+b34rThi 2+b35rThirTwi+b36rTwi 2 (2)。
7.如权利要求6所述的热水型吸收式溴化锂制冷机组建模方法，其特征在于，基于所述制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo，包括：
冷却水实际吸收热量Qw计算为：
Qh+CAP＝Qw (3)，
通过冷却水吸收热量Qw、热源消耗功率Qh、实际制冷量CAP计算出冷却水出口温度Two、Tho、Teo。
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