一种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到暖通空调领域，针对地铁站通风空调系统提出了一种控制参数优化 的方法。具体是利用Fluent软件对地铁站通风空调系统进行流场分析求解并通过流场分 析结果对地铁站通风空调系统控制参数进行优化。
【背景技术】
[0002] 伴随着地铁的发展，地铁线路越修越长，虽然地铁能给人民带来方便，但是在修建 期间，长时间占用路面也会对路面交通造成很大的压力，给行人带来不便。而如何缩短地铁 和地铁站的施工周期，减少修建期间地面的拥堵状况是在地铁领域中的一个重要的研宄问 题。
[0003] 地铁站通风空调系统的控制参数整定和控制效果评判是一件既费时又费力的工 作。一方面，现场设备运行会有大量的电力消耗，另一方面，控制参数的整定会拖慢地铁站 的施工周期。对于控制参数整定的传统方法是在地铁站完工之后，在设备调试期间全负荷 运行设备，并通过传感器采集的数据不断对控制参数进行修改。这样的方法简单有效，但是 需要消耗大量的时间和人力，且设备运行成本高昂，操作专业性强。另外，上述方法仅局限 于在地铁站施工完成后，对通风空调的控制参数进行整定。目前亟需找到一种调试时间短、 成本低并且准确度较高的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的问题是提供一种地铁站通风空调系统控制参数优化方法，该方法 可以有效地调整地铁站通风空调系统控制参数，缩短设备调试周期，节约设备调试成本。
[0005] -种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法，其特征在于对地铁站通风空调系 统的控制参数进行修改，应用Fluent软件计算不同控制参数下的流场仿真温度、速度控制 结果，比较优化得出最佳控制参数。
[0006] 本发明的技术方案为：一种地铁站通风空调系统控制参数优化方法，方法包括如 下具体步骤：
[0007] (1)根据地铁站设计图纸搭建地铁站站台层的仿真模型，并确定地铁站通风空调 系统的仿真模型参数，其中地铁站通风空调系统的仿真模型参数包括地铁站尺寸、风道管 径、风道壁厚、风道材料密度、风道材料导热系数、风道摩擦系数、地铁站站台层内设备发热 功率和地铁站壁面热通量，地铁站通风空调系统的仿真模型包括地铁站的站台层、地铁站 通风空调风管和地铁站通风空调风道三部分；在仿真模型的运行结果中地面上1米至2米 的范围内选择两个横截面作为温度传感器和风速传感器的接触面积；
[0008] (2)对搭建好的地铁站站台层仿真模型进行网格划分；
[0009] (3)根据地铁站通风空调系统仿真模型参数，采用临界比例法计算地铁站通风空 调系统PID控制算法的初始控制参数，并使用Fluent UDF编写地铁站通风空调系统PID控 制程序；
[0010] (4)运行Fluent软件，载入划分好的网格和编写好的地铁站通风空调系统PID控 制程序，并对Fluent软件中的求解参数进行设定。使用有限体积法对地铁站通风空调系统 的仿真模型进行计算求解，得到地铁站通风空调系统仿真模型的运行结果及两个截面上的 瞬时平均温度和瞬时平均风速；
[0011] (5)采用人体舒适度指数来对地铁站通风空调系统不同控制参数下的控制效果进 行评价，通过得到的瞬时平均温度和瞬时平均风速来计算得到瞬时人体舒适度指数，通过 瞬时人体舒适度指数可计算求得在仿真运行时间段内的人体舒适度指数的平均值和人体 舒适度指数的标准差，并判断瞬时人体舒适度指数、人体舒适度指数的平均值和人体舒适 度指数的标准差是否满足控制标准；
[0012] (6)若当前控制参数下的瞬时人体舒适度指数、人体舒适度指数的平均值和人体 舒适度指数的标准差不能同时满足控制标准，则采用临界比例法对PID的控制参数进行整 定，并跳转至步骤三，直到瞬时人体舒适度指数、人体舒适度指数的平均值和人体舒适度指 数的标准差全部满足控制标准；
[0013] (7)最后选取经过整定，满足控制标准的PID控制参数作为优化后的地铁站通风 空调系统的运行参数。
[0014] 瞬时人体舒适度指数计算公式为
【主权项】
1. 一种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法，基于Fluent软件，其特征在于包括 以下步骤： (1) 根据地铁站设计图纸搭建地铁站站台层的仿真模型，并确定地铁站通风空调系统 的仿真模型参数，其中地铁站通风空调系统的仿真模型参数包括地铁站尺寸、风道管径、风 道壁厚、风道材料密度、风道材料导热系数、风道摩擦系数、地铁站站台层内设备发热功率 和地铁站壁面热通量，地铁站通风空调系统的仿真模型包括地铁站的站台层、地铁站通风 空调风管和地铁站通风空调风道三部分；在仿真模型的运行结果中地面上1米至2米的范 围内选择两个横截面作为温度传感器和风速传感器的接触面积； (2) 对搭建好的地铁站站台层仿真模型进行网格划分； (3) 根据地铁站通风空调系统仿真模型参数，采用临界比例法计算地铁站通风空调系 统PID控制算法的初始控制参数，并使用Fluent UDF编写地铁站通风空调系统PID控制程 序； (4) 运行Fluent软件，载入划分好的网格和编写好的地铁站通风空调系统PID控制程 序，并对Fluent软件中的求解参数进行设定；使用有限体积法对地铁站通风空调系统的仿 真模型进行计算求解，得到地铁站通风空调系统仿真模型的运行结果及两个截面上的瞬时 平均温度和瞬时平均风速； (5) 采用人体舒适度指数来对地铁站通风空调系统不同控制参数下的控制效果进行评 价，通过得到的瞬时平均温度和瞬时平均风速来计算得到瞬时人体舒适度指数，通过瞬时 人体舒适度指数可计算求得在仿真运行时间段内的人体舒适度指数的平均值和人体舒适 度指数的标准差，并判断瞬时人体舒适度指数、人体舒适度指数的平均值和人体舒适度指 数的标准差是否满足控制标准； (6) 若当前控制参数下的瞬时人体舒适度指数、人体舒适度指数的平均值和人体舒适 度指数的标准差不能同时满足控制标准，则采用临界比例法对PID的控制参数进行整定， 并跳转至步骤三，直到瞬时人体舒适度指数、人体舒适度指数的平均值和人体舒适度指数 的标准差全部满足控制标准； (7) 最后选取经过整定，满足控制标准的PID控制参数作为优化后的地铁站通风空调 系统的运行参数。
2. 根据权利要求1所述的一种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法，其特征在于 瞬时人体舒适度指数计算公式如下： y = \jt-^-^-4v + 3A： 45-? ' 式中：y代表瞬时人体舒适度指数；t代表瞬时温度；V代表瞬时风速。
3. 根据权利要求1所述的一种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法，其特征在于 所述的PID控制算法为增量式PID控制算法。
4. 根据权利要求1所述的一种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法，其特征在于 控制标准如下： 65^y^ 85,70<j7<80, σ<0.3； 式中：y代表瞬时人体舒适度指数；J7代表人体舒适度指数的平均值；?代表人体舒适 度指数的标准差。
【专利摘要】本发明提供一种地铁站通风空调系统的控制参数优化方法，属于暖通空调领域，用于地铁站的通风空调系统。主要步骤为：根据地铁站设计图纸搭建地铁站站台层的仿真模型，确定仿真模型参数；对仿真模型进行网格划分；计算初始控制参数，使用Fluent UDF编写地铁站通风空调系统PID控制程序；运行Fluent软件，对地铁站通风空调系统的仿真模型进行计算求解；比较不同控制参数下的流场仿真温度、速度控制结果，最后优化得到最佳控制参数。本发明的特点如下：对地铁站通风空调系统的控制参数进行修改，应用Fluent软件计算不同控制参数下的流场仿真温度、速度控制结果，比较优化得出最佳控制参数。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104834778
【申请号】CN201510222410
【发明人】高学金, 王思宇, 王普
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月4日