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专利号: 2020102590314
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 供热;炉灶;通风
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法,其特征在于,在冷冻水管网中的空调箱、旁通阀和水泵设备中设置智能计算节点CPN,所有智能计算节点CPN按设备的实际物理拓扑连接关系互联形成群智能架构的网络通信系统;当一个智能计算节点CPN发起调节任务时,剩余智能计算节点CPN配合发起智能计算节点CPN与各自相连的一跳邻居智能计算节点CPN进行信息交互,针对调节任务完成相应的分布式计算,以最小系统总功率实现冷冻水管网的动态水力平衡;建立优化目标函数,空调箱中智能计算节点CPN通过信息交互计算得到满足系统末端各空调箱流量需求的系统最小供回水压差及总流量,并计算得到空调箱表冷器水阀的开度;水泵设备中的智能计算节点CPN根据系统供回水压差及总流量需求,结合并联水泵内部连接管段的阻抗,利用带正则项的交替方向乘子法,选择水泵流量作为优化变量,并联水泵系统的总能耗最小为优化目标,供回水压差及总流量需求为约束条件,计算出并联水泵系统的最优运行策略,根据最优运行策略实现冷冻水管网动态水力平衡的优化和节能降耗。

2.根据权利要求1所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法,其特征在于,空调箱中智能计算节点CPN通过信息交互计算得到满足系统末端各空调箱流量需求的系统最小供回水压差及总流量具体为:S101、空调箱的智能计算节点CPN接收到水力平衡调节启动信号flag_AHU=1;

S102、假定空调箱表冷器水阀开度openingi=1,计算空调箱所在支路压降;

S103、空调箱的智能计算节点CPN判断自身是否满足邻居空调箱智能计算节点CPN数量为1且没有邻居旁通阀的智能计算节点CPN,满足条件就转到步骤S104,否则转到步骤S105;

S104、令flag=1,计算正向迭代压差变量H1和流量变量Q1,将flag、H1、Q1发送给邻居的智能计算节点CPN,并转到步骤S111;

S105、空调箱的智能计算节点CPN判断是否接收到邻居智能计算节点CPN传递的flag、H1、Q1变量且flag=1,若是则转到步骤S106,否则继续等待;

S106、空调箱的智能计算节点CPN判断自身所在支路压降H_AHU_selfi是否大于邻居所传递的正向迭代压差变量H1,若大于,则令H1=H_AHU_selfi,否则H1=H1;

S107、更新正向迭代流量变量Q1和压差变量H1;

S108、判断自身是否满足邻居空调箱的智能计算节点CPN数量为1且有邻居旁通阀的智能计算节点CPN,如果满足条件就转到步骤S109,否则将flag、H1、Q1变量发送给邻居的智能计算节点CPN,并转到步骤S111;

S109、令最小供回水压差Hsr=H1,总流量需求Qall=Q1,flag_pump=1,并经由旁通阀的智能计算节点CPN发送给水泵的智能计算节点CPN以启动水泵优化算法;

S110、计算反向迭代压差变量H2和流量变量Q2,令flag=2,并传递给邻居的智能计算节点CPN,根据Ki(openingi)求得调节阀i的压降,求出openingi并输出,且令flag_AHU=0;

S111、判断是否接收到邻居智能计算节点CPN传递的H2、Q2、flag变量且flag==2,若满足条件则转到步骤S112,否则继续等待;

S112、计算反向迭代压差变量H2和流量变量Q2,将H2、Q2、flag变量发送给邻居的智能计算节点CPN,根据Ki(openingi)求得调节阀i的压降,求出openingi并输出,且令flag_AHU=

0。

3.根据权利要求1或2所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法,其特征在于,根据末端各并联空调箱的流量需求,求解系统最小供回水压差及各并联支路的阀门开度如下:其中,i=1,2,…,n,Q_AHUseti为管网末端第i个空调箱的需求流量,Hsr为系统供回水压差,Ki(openingi)为第i个空调箱表冷器调节阀的压降,openingi为第i个空调箱表冷器调节阀的开度,n为系统末端并联空调箱数量,Hbi为空调箱i的供回水管路的压降之和减去空调箱表冷器调节阀的压降。

4.根据权利要求1所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法,其特征在于,利用带正则项的交替方向乘子法,以水泵流量作为优化变量,以并联水泵系统的总能耗最小为优化目标,供回水压差及总流量需求为约束条件,计算出并联水泵系统的最优运行策略具体为:S201、水泵的智能计算节点CPN接收到并联水泵优化算法启动信号flag_pump=1后,令水泵初始迭代流量Q_pumpi=1,初值λ=100;

S202、判断自身是否满足邻居水泵智能计算节点CPN数量为1且无旁通阀智能计算节点CPN邻居,若满足判断条件,则转到步骤S203,否则转到步骤S204;

S203、反向迭代流量变量Q3=Q_pumpik,flag=1,发送给邻居的智能计算节点CPN,并转到步骤S208;

S204、判断是否接收到邻居智能计算节点CPN传递的Q3、flag变量且flag==1,若是则转到步骤S205,否则继续等待;

S205、判断自身是否满足邻居水泵的智能计算节点CPN数量为1且有邻居旁通阀智能计k

算节点CPN,若满足判断条件,则转到S206,否则令反向迭代流量变量Q3=Q3+Q_pumpi ,将Q3、flag变量发送给邻居水泵的智能计算节点CPN,并转到步骤S208;

S206、判断Q3+Q_pump1k-Qall是否达到控制精度要求或迭代次数达到最大值,若是则算法迭代结束,令flag_pump=0,所有水泵的智能计算节点CPN输出水泵流量Q_pumpik,转速比wi,否则转到步骤S207;

S207、求解λk+1,令正向迭代压差变量H3=Hsr+(S_pump_uLi+S_pump_uRi)×Qall2,并结合标准的分布估计算法,求出Q_pump1k+1和λ′k+1,令正向迭代流量变量Q4=Qall-Q_pump1k+1,flag=2,并将H3、Q4、λk+1、β、flag变量发送给邻居CPN;

S208、判断是否接收到邻居智能计算节点CPN传递的H3、Q4、λ′k+1、β、flag变量且flag==2,若是则转到步骤S209,否则继续等待;

S209、令正向迭代压差变量H3=H3+(S_pump_uLi+S_pump_uRi)×Q42,并结合分布估计算法求出Q_pumpik+1,再令正向迭代流量变量Q4=Q4–Q_pumpik+1;

S210、判断自身是否满足邻居水泵智能计算节点CPN数量为1且无邻居旁通阀智能计算节点CPN,若满足判断条件,则转到S203,否则将H3、Q4、λ′k+1、β、flag变量发送给邻居的智能计算节点CPN,并转到步骤S204。

5.根据权利要求1或4所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法,其特征在于,以水泵流量作为优化变量,以并联水泵系统的总能耗最小为优化目标,供回水压差及总流量需求为约束条件,建立优化模型如下:min(Wtotal)

其中,i=1,2,…,m,Wtotal为并联水泵系统的总功率,Hi为第i台水泵的扬程,H_si为第i台水泵不考虑自身所在支路阻抗时需要提供的扬程;Qall为系统总流量需求,m为并联水泵数,Q_pumpi为水泵i所在支路流量,S_pump_selfLi、S_pump_selfRi分别为水泵i所在支路阻抗,Hsr为系统供回水压差,Sc为并联冷机及其附属管道的等效阻抗记,S_pump_uLj和S_pump_uRj分别为与水泵i所在支路相连的上方两侧支路的阻抗,Q_pumpk为水泵k所在支路流量。

6.根据权利要求5所述的中央空调冷冻水管网动态水力平衡的群智能优化方法,其特征在于,采用带正则项的交替方向乘子法进行分布式求解具体为:其中,β为惩罚因子,μ为算法参数,μ>m+1。