一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法与流程

本发明属于变风量空调系统，具体涉及一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法。

背景技术：

1、变风量(variable air volume，vav)空调系统是一种全空气系统，该系统通过改变送风量来调节室内空气负荷或室内要求的空气参数，从而使室内空气负荷或参数达到要求。

2、现有的变风量空调系统，主要通过多个末端风阀对多个房间内的空气参数进行调节，一般内置有pid控制算法，这类算法先根据室内实际温度与设定值的偏差，计算所需要的送风量，再结合所需送风量的大小来调节各末端风阀的开度。现有变风量空调系统的内置算法仅采用单一的控制参数，运算的准确度较低，难以精准控制末端风阀的开度，对于变风量空调系统中的各个房间来说，距离风机近的房间需求风量往往最先达到预设标准，在末端风阀开度限制的条件下，距离风机远的房间需求风量可能达不到预设标准，致使各末端房间风量分配不均。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，包括：

3、基于变化参数和预先定义的属性参数，生成风量补偿模型；

4、基于所述风量补偿模型、对应房间末端风阀的开度和变风量空调系统的总送风量变化参数，计算得到对应房间的送风量变化范围；

5、若有对应房间的需求风量超出对应房间的送风量变化范围，基于优化目标，采用对应的风量妥协策略。

6、优选的，所述变化参数至少包括第n个房间的需求风量变化cn+δc；所述属性参数至少包括总房间数量m、第n个房间的需求风量上界第n个房间的需求风量下界房间末端风阀的开度下限λinf、房间末端风阀的开度上限λsup、第n个房间的需求风量cn和总送风量q；所述基于变化参数和预先定义的属性参数，生成风量补偿模型包括：

7、生成风量补偿模型的初始状态为：

8、f(c1，c2，...，cm)＝0，m≥n  (1)

9、基于预先定义的属性参数和第n个房间的需求风量变化更新所述风量补偿模型的过程状态为：

10、f(c1，c2，...，cn+δc，cm)＝0  (2)

11、同时令，

12、

13、

14、r1＝q  (5)

15、rn＝rn-1-cn-1，n>0  (6)

16、

17、fn(c1，c2，...，cm)＝ε(λinf-λn)+ε(λn-λsup)  (8)

18、其中，λn为第n个房间末端风阀的实际开度，fn为f(c1，c2，...，cn)的范围约束，rn为第n个房间的剩余风量，ε(t)为阶跃函数，k为末端风阀的流通系数，maxδc指第n个房间需求风量变化的最大值，minδc指第n个房间需求风量变化的最小值；

19、所述ε(t)定义为：

20、

21、基于关系式(1)-(9)，生成所述风量补偿模型为：

22、

23、优选的，所述基于所述风量补偿模型、对应房间末端风阀的开度和变风量空调系统的总送风量变化参数，计算得到对应房间的送风量变化范围包括：

24、将对应房间末端风阀的开度的初始开度设定为λp；

25、基于所述风量补偿模型和变风量空调系统的总送风量变化参数δc，计算得到系统总风量变化后对应房间末端风阀的开度

26、给房间末端风阀的开度下限λinf和开度上限λsup赋值为

27、基于所述风量补偿模型，将房间末端风阀的开度下限λinf和开度上限λsup代入对应的关系式，计算得到对应房间的送风量变化范围。

28、优选的，所述基于所述风量补偿模型和变风量空调系统的总送风量变化参数δc，计算得到对应房间末端风阀的开度包括：

29、若p<n，对应房间末端风阀的开度的关系式定义为：

30、

31、

32、其中，δcp为第p个房间的变化参数；

33、若p＝n，对应房间末端风阀的开度的关系式定义为：

34、

35、

36、

37、其中，为对应房间在变风量空调系统的总送风量发生变化后的需求风量；

38、若p>n，对应房间末端风阀的开度的关系式为：

39、

40、优选的，所述基于所述风量补偿模型，将房间末端风阀的开度下限λinf和开度上限λsup代入对应的关系式，计算得到对应房间的送风量变化范围包括：

41、基于所述风量补偿模型，将所述开度下限λinf代入前n-1个房间的关系式，将所述开度上限λsup代入第n个房间的关系式，求解最小值为第n个房间的需求风量上界

42、基于所述风量补偿模型，将所述开度上限λsup代入前n-1个房间的关系式，将所述开度下限λinf代入第n个房间的关系式，求解最大值为第n个房间的需求风量下界

43、优选的，所述求解最小值为第n个房间的需求风量上界的关系式为：

44、

45、优选的，所述求解最大值为第n个房间的需求风量下界的关系式为：

46、

47、优选的，所述优化目标至少包括能耗指标、各房间新的设定送风量cm、各房间的平衡状态qm和各房间平衡状态qm的总量差值，所述若有对应房间的需求风量超出对应房间的送风量变化范围，基于优化目标，采用对应的风量妥协策略包括：

48、若多个房间的需求风量超出所述送风量变化范围，基于优化目标，得到目标函数z；

49、求解多个房间的目标函数z偏导值；

50、基于初始化时间步长h，变更偏导值最大的房间的设定送风量，直至所有房间的送风量均位于所述送风量变化范围内。

51、优选的，所述若多个房间的需求风量超出所述送风量变化范围，基于优化目标，得到目标函数z包括：

52、若确定各房间新的设定送风量和各房间的平衡状态qm作为优化目标，目标函数z为：

53、

54、其中，w1+w2＝1。

55、优选的，若确定各房间新的设定送风量和各房间的平衡状态qm作为优化目标，在所述求解多个房间的目标函数z偏导值之前，对各优化目标进行归一化。

56、与现有技术相比，本发明至少存在以下优点：

57、本发明公开了一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，能够自动根据各房间的空气参数，精准计算出各末端风阀的风量上界和风量下界保证各变风量末端房间的送风量在需求风量附近变化，使整个变风量空调系统的送风量分配相对均匀，提升各末端房间舒适度的同时降低能耗。

技术特征：

1.一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述变化参数至少包括第n个房间的需求风量变化cn+δc；所述属性参数至少包括总房间数量m、第n个房间的需求风量上界第n个房间的需求风量下界房间末端风阀的开度下限λinf、房间末端风阀的开度上限λsup、第n个房间的需求风量cn和总送风量q；所述基于变化参数和预先定义的属性参数，生成风量补偿模型包括：

3.根据权利要求2所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述基于所述风量补偿模型、对应房间末端风阀的开度和变风量空调系统的总送风量变化参数，计算得到对应房间的送风量变化范围包括：

4.根据权利要求3所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述基于所述风量补偿模型和变风量空调系统的总送风量变化参数δc，计算得到对应房间末端风阀的开度包括：

5.根据权利要求4所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述基于所述风量补偿模型，将房间末端风阀的开度下限λinf和开度上限λsup代入对应的关系式，计算得到对应房间的送风量变化范围包括：

6.根据权利要求5所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述求解最小值为第n个房间的需求风量上界的关系式为：

7.根据权利要求5所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述求解最大值为第n个房间的需求风量下界的关系式为：

8.根据权利要求1所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述优化目标至少包括能耗指标、各房间新的设定送风量cm、各房间的平衡状态qm和各房间平衡状态qm的总量差值，所述若有对应房间的需求风量超出对应房间的送风量变化范围，基于优化目标，采用对应的风量妥协策略包括：

9.根据权利要求8所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，所述若多个房间的需求风量超出所述送风量变化范围，基于优化目标，得到目标函数z包括：

10.根据权利要求9所述的变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，其特征在于，若确定各房间新的设定送风量和各房间的平衡状态qm作为优化目标，在所述求解多个房间的目标函数z偏导值之前，对各优化目标进行归一化。

技术总结
本发明提供了一种变风量空调系统风量补偿与平衡调节的优化方法，属于变风量空调系统技术领域，所述方法包括：基于变化参数和预先定义的属性参数，生成风量补偿模型；基于风量补偿模型、对应房间末端风阀的开度和变风量空调系统的总送风量变化参数，计算得到对应房间的送风量变化范围；若有对应房间的需求风量超出对应房间的送风量变化范围，基于优化目标，采用对应的风量妥协策略。相较于现有技术，本发明能够自动根据各房间的空气参数，精准计算出各房间的送风量变化范围，保证各变风量末端房间的送风量在需求风量附近变化，使整个变风量空调系统的送风量分配相对均匀，提升各末端房间舒适度的同时降低能耗。

技术研发人员：朱奕豪,王迪军,罗辉,贺利工,罗燕萍,翟利华,钟晓清
受保护的技术使用者：广州地铁设计研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6