基于遗传算法的中央空调水系统节能运行研究

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水系统是中央空调系统中应用广泛又能耗巨大的部分,本文以中央空调水系统为研究对象,研究一种方法,能够在不更换原系统用能设备的前提下,达到节能优化与智慧运行的目的,具体研究内容如下:(1)研制了具有良好稳定性能的中央空调水系统实验装置。具体工作包括实验装置的设计,流量、压力、温度等测量仪表的选型安装,能效测试软件的设计等。当置信因子取为2时,实验装置因波动引入的温度测量误差小于0.2℃,流量测量误差小于0.2m3/h,扬程测量误差小于0.4kPa,电功率测量误差小于4W。(2)建立了中央空调水系统的能耗模型。在理论分析的基础上,建立了压缩机、冷冻水泵和冷却水泵的数学模型,平均相对误差均小于3%;通过中央空调水系统的设备自身和各设备间的物理约束的分析,提出了中央空调水系统的频率控制模型。(3)设计了中央空调水系统的节能运行遗传算法。通过分析系统的运行特性,证明了优化算法解决节能运行问题的必要性。通过对遗传算法解决最优化问题思路的研究,设计了基于MATLAB的中央空调水系统的节能运行算法。(4)研究和分析了遗传算法对水系统节能运行的优化效果。通过算法的收敛过程验证了中央空调水系统节能运行算法设计的合理性,并从中央空调系统的运行原理上分析解释了算法的输出策略的控制原理。对遗传算法优化前后系统的运行参数和能效变化进行了实验研究。实验证明设计的遗传算法对中央空调水系统的运行具有节能的效果,在30%~70%的设计负荷区间,压缩机的平均节能率为16.8%,冷冻水泵的平均节能率为51.0%,冷却水泵的平均节能率为55.0%。中央空调水系统的最大节能率为37.4%,最小节能率为15.5%,平均节能率为26.8%。
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