遗传算法在VAV中央空调节能优化控制中的应用研究

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1、摘要随着科技和经济的发展，中央空调已成为每一栋现代建筑中必不可少的部分，其能耗占据了整个建筑能耗的50％"--70％。由于中央空调系统在设计和运行管理中存在的一些问题，使其存在着巨大的节能潜力。目前，大多中央空调系统自动控制水平偏低，没有形成系统层次上的中央空调的集中控制。因而，如何从系统全局的角度优化中央空调运行过程中各控制变量的设定值，使整个系统保持最佳的运行状态，最大的节约系统的能耗，成为当今中央空调优化控制领域的研究热点。本文以变风量ⅣAV，Variable．Air．VolumeAir．conditionSystem)中央

2、空调系统为例，建立了VAV中央空调系统的能耗仿真模型。根据VAV中央空调运行过程中各主要能耗设备的能耗数学模型，并综合考虑VAV中央空调各设备运行过程中的耦合关系，利用matlab中的simulink工具箱建立了反映空调运行过程中各控制变量与系统总能耗之间关系的仿真模型，并对仿真结果进行了分析验证。利用该能耗仿真模型可对不同室外工况，不同控制变量设定值情况下，空调系统的能耗情况进行分析，仿真结果具有一定的准确性。这为研究VAV中央空调的节能优化打下了一定的基础。VAV中央空调能耗仿真模型是一个非线性，有滞后的多输入系统，控制变量与

3、目标函数之间关系复杂，而且在控制变量的实际变化范围内，目标函数有可能出现多峰的可能性。因而本文选用遗传算法作为仿真模型的优化算法，以仿真模型的系统能耗为目标函数对各控制变量的最佳设定值进行优化，并对遗传算法的运行过程进行了分析，提高遗传算法运行性能，以保证遗传算法运行的效率和搜索结果的准确性。最后，建立了以遗传算法为核心优化控制算法的VAV中央空调控制仿真系统。采用一定的控制策略对能耗模型进行控制仿真实验，实验中分析了利用遗传算法进行优化控制过程中VAV中央空调系统的能耗情况，其与将各控制变量设为定值时系统的能耗情况相比较节能效果

4、明显。因而，证明了该方法在实际系统中应用的可行性，并为该方法在实际系统中的应用奠定了理论基础。关键词VAV中央空调；能耗仿真模型；遗传算法；节能优化AbstractWimthedevelopmentofthescienceandeconomy,thecentralair-conditionhasbeentheessentialpartofthemodembuildings，andittakesaccountof50％～70％oftheenergyconsumptionofthewholebuilding．Duetosomedisf

5、igurementwhenthecentralair-conditionisdesignedandwhenthesystemisrunning，thereishugepotentialofsavingenergyforthecentralair-condition．Sofar,theautocontrollevelofmostcentralair-conditionisonthelowside，andthereisnocentralizedsystemcontrolstrategy．Therefore，nowadaysithasb

6、ecometheresearchhotspotofthecentralair-condition’Soptimizationcontrolhowtooptimizethesevariablesthatcanbecontrolledwhentheair-conditionisrunningfromtheviewofthewholesystem，keepthewholesystemrunningattheoptimalstateandsavetheenergyofsystemmostly．WetakeanexampleoftheVAV

7、centralair-condition，buildtheenergysimulationmodeloftheN斟centralair-conditioninthisarticle．AccordingtotheenergymathematicalmodelsofdifferentenergyconsumingequipmentsintheVAVsystem，andconsideringthecouplingrelationshipofthedifferentequipmentswhenthewholeⅥWsystemisrunni

8、ng，thesimulinktoolboxinthematlabisusedtobuildthesimulinkmodelsthatreflecttherelationshipbetweenthedifferentvariablesandtheen