摘要:
中央空调系统为人类带来了舒适的生活环境,同时也带来了巨大的能源消耗,因此关于中央空调系统的节能降耗问题也成为了热门研究之一。
在本文中,利用MATLAB对所给出的数据进行数据清理、集成、归约和变换等预处理步骤。基于预处理的数据,将各属性的数据与系统消耗功率进行皮尔森相关系数分析。相关系数大于0.5的属性之间再进行二级相关性分析,相关系数小于等于0.3的属性即为特征向量。提取出了10个特征向量,见表3。
模型一,首先分别对冷却装置、冷却塔、冷水泵和冷凝水泵进行非线性拟合分析,建立它们的能耗模型,相加即可得到中央空调系统的能耗模型,再根据系统能耗模型与 系统负载的之比,得到系统效率,最后进行double-fold交叉验证,发现模型拟合效果较好。
模型二,根据模型一首先利用单一变量原则对冷水泵、冷凝水泵和冷却塔的转速进行控制,即:分别先后改变冷水泵、冷凝水泵和冷却塔的转速,然后同时改变它们的转 速,建立中央空调系统能耗优化模型,得出中央空调系统的最优控制策略,最后利用时间序列对转速进行预测,预测结果详见附件4。
模型三,在模型一的基础上以总耗电量最小为目标,以设备状态为决策变量,以能量守恒和各设备间的耦合条件为约束,建立中央空调系统运行参数优化模型。并将数据 导入MATLAB,利用遗传算法求得全局最优解,通过对优化前后的系统总耗电量和系统效率进行比较,发现模型三具有较好的优化效果,结果详见附件5。
模型四,在前面三个模型的基础上将一天以0.5h为单位度量分为48个时间段,将空调系统的运行实行分时段控制。虚拟一个起点和终点,以单位度量点作为顶点,各顶点之间的时间间隔看作边,各顶点之间系统消耗的功率作为边上的权值,将空调系统的 控制转化为加权有向图,利用动态规划的最短路径对问题进行求解,得到最优解,详见 附件6。
关键词:中央空调系统 非线性拟合 最优控制策略 遗传算法 动态规划