暖通空调系统的多目标优化模型

支开云

摘 要：暖通空调系统是现在的公用建筑节能改造的重点内容，而暖通空调系统的优化是一个多角度的问题，本文综合考虑了经济性和舒适性，在此基础上收集数据和处理数据，选择了一个有着最高准确度的优化算法，建立了双向模型，并挑选出暖通空调系统优化的最佳方案。

关键词：暖通空调系统；节能；优化；模型

引言：在现代社会，人们一天中几乎有半天甚至更多时间是待在室内的，因此，利用空调维持室内环境的健康是非常重要的。据统计，空调系统在公用建筑中的能耗超过了60%。因此，暖通空调系统的能效问题为学者们关注的重点问题。暖通空调系统的运行是一个多角度的问题，因此脱离室内空气品质的控制，仅仅将能耗减到最小是不可取的。最佳的控制方法策略是将室内热舒适性维持在一个可以接受的范围内的情况下去考虑系统的能耗。本文将在综合考虑经济性和热舒适性的基础上来提出暖通空调系统的性能最优化模型，能够使暖通空调系统在运行上减少能耗、提高效率以及保持居住环境的舒适性，从而暖通空调系统的性能可以大大提高。

一、数据类型

公用建筑中暖通空调系统的总能耗主要由四个部分组成：空气处理系统的能耗，水泵的能耗，供回风系统的能耗，以及末端设备的再热。在这里，由于热水、照明以及家电能耗在优化过程中的变化并不明显，因此不考虑这部分的能耗。暖通空调系统的所有能耗可以由下式1得出：ETotal=EHeat+EFan+EPump+QReheat （1）

空气处理系统、风机和水泵的能耗可以由开始装在系统中的设备进行校准，因此末端设备的再热负荷导致了所有的能耗。通过调节阀门使热水流与舒适区的实际要求相匹配。热负荷可以由下式2计算得出：QReheat=cm（TVAV_EAT-TVAV_BAT）

QReheat=cm（TVAV_EAT-TVAV_BAT） （2）

在此实验中，用于热舒适性的标准估值由室内温度和湿度来确定，基于管理要求，室温应该维持在21℃～22℃之间室内，湿度范围要在30%～60%。而实际上系统有时会运行在这个范围之外，并且会使人不舒适。因此，如果要使室内这种不舒适性不会发生，则要将室内温度和湿度作为限定条件。从而，在本研究中，优化算法中的补偿函数由限制条件来进行确定。

二、优化方法

本研究优化框架如图1所示。

三、暖通空调系统模型

根据以上讨论，建立最优化问题的双向模型，最终的优化可由下式3得出：min（yEnergy （t） ） xSAT_Spt，xSASP_Spt

边界条件为：yEnergy （t）=f（XSAT-SPt，XSASP-SPt，XLoad（t），）XLoad（t-1），XCHWC-vlv，XSA-Hund，XSOL-Horz，XOA-Humd，XOA-TEMP

四、结论

本文讨论了一种基于数据处理的暖通空调系统优化方法。首先，研究实验数据并选择一些重要的参数作为输入。然后讨论若干数据挖掘算法，选择适当的算法建立优化模型，将其作为输出。从边界条件入手，建立最优化问题的双向模型，从而在暖通空调系统上得到大量的节能。

参考文献：

[1] W. Huang， M. Zaheeruddin and S. H. Cho。Dynamic simulation of energy management control functions for HVAC systems in buildings[J]，Energy Conversion and Management，2006， 47 （7-8）： 926-943。

[2] Y. Ke， S. Mumma。Optimized supply air temperature in a variables air volume systems[J]。 Energy，1997， 22（6）： 601-614。