空調(diào)冷水系統(tǒng)壓差重設(shè)定自適應(yīng)調(diào)整算法試驗(yàn)研究*

大連理工大學(xué) 趙天怡 周 穎 張吉禮

0 引言

變流量空調(diào)水系統(tǒng)控制方法眾多。就空調(diào)冷卻水系統(tǒng)而言，其通常以冷卻水進(jìn)出水溫度為參考[1-3]，建立溫度與冷卻水流量的對應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對冷卻水流量的控制。與冷卻水系統(tǒng)相比，冷水系統(tǒng)需考慮用戶側(cè)管網(wǎng)問題[4]。若采用溫差作為冷水系統(tǒng)的負(fù)荷反饋信號，易受限于設(shè)備與試驗(yàn)工況，當(dāng)用戶負(fù)荷變化隨機(jī)無規(guī)律時(shí)，反饋存在較大滯后性[5-6]。因此，變壓差設(shè)定值方法憑借反應(yīng)靈敏、控制穩(wěn)定及節(jié)能的優(yōu)勢被關(guān)注[6-7]。張波等人[8]與黃慶等人[9]通過單次增減固定壓差值以簡便地調(diào)整壓差設(shè)定值。隨著工況變化，預(yù)設(shè)步長需頻繁調(diào)整，可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。陳定藝等人[10]與Li等人[11]建立了冷水系統(tǒng)流量與壓差的對應(yīng)關(guān)系，以達(dá)到最不利環(huán)路閥門開度接近100%

為目的調(diào)節(jié)壓差設(shè)定值。但實(shí)際上流量計(jì)成本較高，且最不利環(huán)路并不一定是用戶需求最為迫切的支路，僅關(guān)注某一環(huán)路進(jìn)行壓差調(diào)節(jié)不夠全面合理。對此，文獻(xiàn)[12]定義最不利熱力環(huán)路(most unfavorable thermodynamic loop,以下簡稱為MUTL)以表征實(shí)際運(yùn)行中能量供需差異最大的支路，以此為參考環(huán)路，更直觀地反映末端用戶的負(fù)荷需求。

綜上，冷水系統(tǒng)是時(shí)變的復(fù)雜系統(tǒng)，如何快速、簡單、低成本地量化末端用戶需求，并將其體現(xiàn)在水系統(tǒng)層面，是實(shí)現(xiàn)水泵變壓差控制的前提。而如何確定壓差設(shè)定值調(diào)整的時(shí)機(jī)與幅度是變壓差控制的核心。文獻(xiàn)[13]針對變風(fēng)量空調(diào)的變靜壓設(shè)定值問題，提出了一種基于末端最大風(fēng)閥開度與室內(nèi)溫度的線性調(diào)整算法，實(shí)現(xiàn)了良好的控制與在線應(yīng)用效果。本文借助該線性算法思路，以MUTL作為參考環(huán)路，利用Mamdani模糊模型[14]，建立了基于冷水系統(tǒng)支路閥位及對應(yīng)機(jī)組送風(fēng)溫度的壓差重設(shè)定自適應(yīng)調(diào)整算法。

1 壓差重設(shè)定算法

1.1 變壓差控制策略

本文提出的壓差重設(shè)定策略是末端閥位與送風(fēng)溫度共同作用的串級控制方法，其冷水系統(tǒng)控制回路如圖1所示。房間空調(diào)負(fù)荷變化影響末端閥位，導(dǎo)致空調(diào)水系統(tǒng)的阻抗產(chǎn)生變化，從而改變水系統(tǒng)管網(wǎng)的工況。最大閥位環(huán)路作為參考環(huán)路，其閥位值與送風(fēng)溫度最大值用于優(yōu)化計(jì)算冷水系統(tǒng)壓差設(shè)定值，優(yōu)化后壓差設(shè)定值與當(dāng)前壓差實(shí)測值的對比結(jié)果由控制器傳遞給水泵變頻器，實(shí)現(xiàn)控制信號和頻率的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速接近或維持壓差設(shè)定值。

圖1 冷水系統(tǒng)變壓差控制策略控制回路

1.2 算法原理

本文目的在于探討參考冷水供回水溫差的壓差設(shè)定值調(diào)整算法(簡稱溫差參考算法)、參考室外溫度的壓差設(shè)定值調(diào)整算法(簡稱室外溫度參考算法)、壓差重設(shè)定線性調(diào)整算法(簡稱線性調(diào)整算法)及壓差重設(shè)定自適應(yīng)調(diào)整算法(簡稱自適應(yīng)調(diào)整算法)在空調(diào)冷水系統(tǒng)壓差重設(shè)定中的應(yīng)用情況，比較它們在節(jié)能性、系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的使用效果。4種算法的原理如下。

1) 溫差參考算法。

溫差參考算法采用冷水供回水溫差作為負(fù)荷變化反饋信息調(diào)整壓差設(shè)定值。負(fù)荷變化引起送風(fēng)量變化，為維持送風(fēng)溫度設(shè)定值，冷水量將改變，導(dǎo)致表冷器冷水供回水溫差有所變化。算法原理見式(1)與圖2。監(jiān)測供回水溫差得到對應(yīng)壓差設(shè)定值。

(1)

式中 ΔpO為優(yōu)化調(diào)整后壓差設(shè)定值；ΔpH為壓差設(shè)定值高限，kPa；ΔpL為壓差設(shè)定值低限，kPa；Δt為冷水供回水溫差，℃；ΔtL為冷水供回水溫差低限參考值，℃；ΔtH為冷水供回水溫差高限參考值，℃。

2) 室外溫度參考算法。

文獻(xiàn)[15]中以室外溫度作為負(fù)荷需求變化的參考參數(shù)，選取4個室外溫度值，分別對應(yīng)不同壓差設(shè)定值，根據(jù)實(shí)測室外溫度調(diào)整壓差設(shè)定值。本文借助此方法的思路，并將室外溫度與壓差設(shè)定值的離散點(diǎn)擬合成線性函數(shù)，得到室外溫度參考算法，原理見式(2)與圖3。

(2)

式中tO為室外溫度，℃；tOH為室外溫度高限參考值，℃；tOL為室外溫度低限參考值，℃。

注：Δp為優(yōu)化調(diào)整前的壓差設(shè)定值。圖2 以系統(tǒng)冷水供回水溫差為參考的壓差設(shè)定值調(diào)整策略

圖3 以室外溫度為參考的壓差設(shè)定值調(diào)整策略

3) 線性調(diào)整算法。

文獻(xiàn)[13]中變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的變靜壓設(shè)定值線性調(diào)整算法如圖4所示。圖中p為變風(fēng)量箱的靜壓設(shè)定值，Pa；pO為優(yōu)化后的靜壓設(shè)定值，Pa；pIS為靜壓設(shè)定值增大的初始值，Pa；KPD與KPI分別為靜壓設(shè)定值減小與增大時(shí)對應(yīng)的線性調(diào)整系數(shù)；δaMAX為最大風(fēng)閥末端閥位值；δaR為最佳閥位域的中心值；δaD為最佳閥位域?qū)挾?；taMAX為δaMAX對應(yīng)的房間室內(nèi)溫度實(shí)測值，若系統(tǒng)中存在多個最大閥位末端，取這些末端對應(yīng)房間室內(nèi)溫度的最小值(若為夏季工況則取最大值)，℃；taP為最大閥位末端對應(yīng)的房間室內(nèi)溫度設(shè)定值，℃；taD為空調(diào)區(qū)域室內(nèi)溫度設(shè)定值的魯棒區(qū)，℃；pMAX與pMIN分別為靜壓設(shè)定值的上、下限值；δaMAXL為pMIN對應(yīng)的閥位值；taPMAX為pMAX對應(yīng)的房間室內(nèi)溫度實(shí)測值。

保留該算法的線性框架，應(yīng)用于冷水系統(tǒng)，將空調(diào)冷水系統(tǒng)最大閥位環(huán)路閥位值與其對應(yīng)機(jī)組的送風(fēng)溫度聯(lián)合考慮，得到壓差重設(shè)定的線性調(diào)整算法(以下提到的線性調(diào)整算法如沒有特殊說明，均為應(yīng)用于冷水系統(tǒng)的線性調(diào)整算法)。

圖4 變風(fēng)量系統(tǒng)的變靜壓設(shè)定值線性調(diào)整算法示意圖

對于機(jī)組送風(fēng)溫度，其控制算法為：當(dāng)送風(fēng)溫度在區(qū)間[tPi-tDi,tPi+tDi](其中tPi、tDi分別為支路i上空調(diào)機(jī)組表冷器的送風(fēng)溫度設(shè)定值與其魯棒區(qū))內(nèi)變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥不動作；當(dāng)送風(fēng)溫度高于(tPi+tDi)或低于(tPi-tDi)時(shí)，調(diào)節(jié)閥閥位變化量Δδi依據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定值的偏差進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，如式(3)、(4)所示。

夏季工況：

式(3)、(4)中KTD、KTI分別為閥位減小與增大時(shí)對應(yīng)的比例調(diào)節(jié)常數(shù)；ti為支路i上空調(diào)機(jī)組表冷器的送風(fēng)溫度，℃。

結(jié)合考慮末端閥位與送風(fēng)溫度，得到壓差重設(shè)定的分段式線性函數(shù)，其表達(dá)式見式(5)、(6)。

夏季工況：

(5)

冬季工況：

(6)

式(5)、(6)中KDPD與KDPI分別為壓差設(shè)定值減小與增大時(shí)對應(yīng)的調(diào)整常數(shù)；δMAX為最大閥位環(huán)路閥位值；δR為最佳閥位域的中心值；δD為最佳閥位域的寬度；tMAX為最大閥位環(huán)路對應(yīng)機(jī)組送風(fēng)溫度，當(dāng)系統(tǒng)存在多個最大閥位環(huán)路時(shí)，夏季工況下取其中機(jī)組送風(fēng)溫度的最高值，冬季工況取最低值；tP、tD分別為tMAX所在支路上空調(diào)機(jī)組表冷器的送風(fēng)溫度設(shè)定值與其魯棒區(qū)。

圖5為線性調(diào)整算法示意圖。圖中，ΔpMAX、ΔpMIN分別為壓差設(shè)定值的上、下限值，kPa；tMAXH為ΔpMAX對應(yīng)的tMAX值，℃；δMAXL為ΔpMIN對應(yīng)的閥位值。

圖5 冷水系統(tǒng)壓差重設(shè)定線性調(diào)整算法

4) 自適應(yīng)調(diào)整算法。

為提高算法對負(fù)荷變化的適應(yīng)性，本文在以上線性調(diào)整算法基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合采用作用模糊子集推理方法的Mamdani模糊模型(以下簡稱M模型)，對壓差設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整，并將此方法定義為自適應(yīng)調(diào)整算法。算法的核心是以δMAX與tMAX作為追蹤負(fù)荷變化的載體，也作為M模型模糊控制器的輸入，得到可針對負(fù)荷變化主動調(diào)整大小的KDPD與KDPI，如式(7)所示，從而改變壓差設(shè)定值調(diào)整幅度。

(7)

式中eδMAX與ΔeδMAX分別為δMAX的偏差及其偏差變化量，其中eδMAX=δMAX-δR；etMAX與ΔetMAX分別為tMAX的偏差及其偏差變化量，℃，其中etMAX=tMAX-tP。

圖6 自適應(yīng)調(diào)整算法示意圖

圖6為夏季工況下的自適應(yīng)算法示意圖。圖6中，陰影部分代表ΔpO自適應(yīng)調(diào)整區(qū)域；KDPDMAX、KDPDMIN與KDPIMAX、KDPIMIN分別表示KDPD與KDPI實(shí)際論域的上下限值。

ΔpI=Δp+KDPItD

(8)

ΔpMAX=Δp+KDPI(tMAXH-tP)

(9)

ΔpD=Δp-KDPDδD

(10)

ΔpMIN=ΔpD-KDPD(δR-δD-δMAXL)

(11)

式(8)～(11)中 ΔpI與ΔpD分別為壓差設(shè)定值增大與減小的初始值，kPa。

綜上，算法重點(diǎn)在于確定以下參數(shù)：KTD、KTI、tD、KDPD、KDPI、δR及δD。其中，KTD、KTI為固定常數(shù)，可通過現(xiàn)場根據(jù)KTD、KTI不同取值對送風(fēng)溫度控制效果擇優(yōu)搭配選擇；根據(jù)空調(diào)末端負(fù)荷變化率范圍，對M模型中的各算法參數(shù)的實(shí)際論域進(jìn)行優(yōu)化。tD與使用溫度傳感器的精度相關(guān)；δR與δD的選取取決于閥門自身調(diào)節(jié)特性與水系統(tǒng)管網(wǎng)水力特性，遵循使閥門開度盡可能大、阻抗及其變化盡可能小的原則[12]。

2 空調(diào)冷水系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)整算法試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)臺概況

為完成4種算法的對比并驗(yàn)證自適應(yīng)調(diào)整算法的可行性，搭建了一套變水量空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)臺示意圖見圖7。

注：CWP1、CWP2為二級泵；CWP3為一級泵；AHU1～AHU6為空調(diào)機(jī)組；VFD1、VFD2為變頻器；v1～v6為通斷控制型電動兩通閥；V1～V7為連續(xù)調(diào)節(jié)型電動兩通閥；MV1～MV10為手動閘閥；T1～T6為空氣溫度傳感器；Tw1～Tw9為水溫傳感器；P1～P3為壓力傳感器；F為流量傳感器；TH1為溫濕度傳感器。圖7 變水量空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)臺示意圖

試驗(yàn)臺水系統(tǒng)由冷源側(cè)與用戶側(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。前者包括熱泵室內(nèi)機(jī)，一級泵(CWP3)，分、集水器及連續(xù)調(diào)節(jié)型電動兩通閥(V7)；后者由二級泵(CWP1、CWP2)、用戶側(cè)管網(wǎng)、末端設(shè)備及調(diào)節(jié)閥構(gòu)成。水系統(tǒng)冷源為熱泵機(jī)組，采用CWP1和CWP2變頻、冷源側(cè)定流量、用戶側(cè)變流量形式。V7全開用于平衡用戶側(cè)與冷源側(cè)的流量。試驗(yàn)監(jiān)測分析的壓差為用戶側(cè)供、回水管間壓差(由P1、P3測得)，通過改變CWP1、CWP2的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。用戶側(cè)管網(wǎng)各支路變水量根據(jù)送風(fēng)溫度與其設(shè)定值的偏差調(diào)節(jié)V1～V6閥位實(shí)現(xiàn)，變風(fēng)量則通過改變空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)擋位完成。表1給出了實(shí)驗(yàn)所用各設(shè)備儀器參數(shù)，其中風(fēng)機(jī)盤管可以分級調(diào)節(jié)，相當(dāng)于可分級調(diào)節(jié)風(fēng)量的空調(diào)機(jī)組。

表1 變水量空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備與儀器

試驗(yàn)所用變水量空調(diào)控制系統(tǒng)包括送風(fēng)溫度控制回路與用戶側(cè)壓差控制回路。

1) 送風(fēng)溫度控制回路。

送風(fēng)溫度控制回路如圖8所示，T1～T6測得AHU1～AHU6的送風(fēng)溫度并傳遞給控制器，控制器接收信號后，通過比較實(shí)測值與送風(fēng)溫度設(shè)定值，得到偏差值，通過對應(yīng)的算法計(jì)算輸出連續(xù)調(diào)節(jié)閥的閥位控制信號，通過調(diào)節(jié)V1～V6來調(diào)節(jié)供水量，適應(yīng)負(fù)荷變化導(dǎo)致的工況變化。

圖8 空調(diào)機(jī)組送風(fēng)溫度控制回路示意圖

2) 用戶側(cè)壓差控制回路。

用戶側(cè)壓差控制回路如圖9所示，控制器接受壓力傳感器測得信息，根據(jù)實(shí)測壓差值與設(shè)定壓差值的偏差信息向VFD1、VFD2發(fā)出指令，通過改變CWP1、CWP2的轉(zhuǎn)速來維持或達(dá)到壓差設(shè)定值。

圖9 壓差控制回路示意圖

2.2 試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)

1) 用戶側(cè)壓差設(shè)定值ΔpO與水泵功率N。

壓差設(shè)定值的大小反映了水泵能耗大小，選取合適的壓差設(shè)定值，可以減少水泵能耗。水泵功率可直觀顯示當(dāng)前時(shí)刻水泵能耗大小。

2) 送風(fēng)溫度控制效果。

送風(fēng)與末端用戶接觸最為直接，其控制效果直接影響用戶熱舒適度。本試驗(yàn)采用各支路送風(fēng)溫度偏差絕對值Δt(即送風(fēng)溫度與其設(shè)定值的差值的絕對值)作為送風(fēng)溫度控制效果的評價(jià)指標(biāo)。Δt越小，說明實(shí)際應(yīng)用中送風(fēng)溫度偏離設(shè)定值越小，溫度控制效果越好。

3) MUTL工況的避免效果。

MUTL作為參考環(huán)路，能更為直觀地反映出空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中末端用戶對負(fù)荷實(shí)際需求的變化。MUTL出現(xiàn)，表明目前水泵運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)至少不能滿足MUTL上用戶的負(fù)荷要求，需要調(diào)節(jié)。這是實(shí)際運(yùn)行中不希望發(fā)生的。

為定量分析MUTL的避免效果，引入2個參數(shù)：RMUTL與ΔtMUTL，參數(shù)定義如下：

(12)

(13)

式(12)、(13)中RMUTL為MUTL出現(xiàn)的試驗(yàn)工況數(shù)占工況總數(shù)的百分比；NMUTL為MUTL出現(xiàn)的試驗(yàn)工況數(shù)；NT為試驗(yàn)工況總數(shù)；ΔtMUTL為所有MUTL工況下用戶送風(fēng)溫度偏差最大值的平均值，℃；ΔtMUTL,j為第j個工況的MUTL用戶送風(fēng)溫度偏差最大值，℃。

從式(12)、(13)可以看出：RMUTL數(shù)值大小與MUTL出現(xiàn)次數(shù)成正比，RMUTL越小，MUTL避免效果越好；ΔtMUTL越小，說明MUTL用戶送風(fēng)溫度控制效果越好。

2.3 試驗(yàn)工況

試驗(yàn)地點(diǎn)為大連理工大學(xué)某學(xué)生辦公室。辦公室內(nèi)人員較少，且每天的作息規(guī)律基本相同，因此可認(rèn)為由人員、設(shè)備(主要為計(jì)算機(jī)與照明設(shè)備)產(chǎn)生的空調(diào)冷負(fù)荷近似相等。試驗(yàn)期間，辦公室采用統(tǒng)一的空調(diào)機(jī)組運(yùn)行方案，因此室外氣象條件差異為造成各組試驗(yàn)的空調(diào)負(fù)荷差異的主要影響要素。又試驗(yàn)在晴天進(jìn)行，認(rèn)為每組試驗(yàn)中由太陽輻射造成的冷負(fù)荷相等。故室外空氣溫度與相對濕度成為空調(diào)負(fù)荷的影響要素。表2列出了各算法試驗(yàn)工況下的室外溫度tO、室外相對濕度φO、室外空氣比焓hO及送風(fēng)溫度t4項(xiàng)參數(shù)均值。圖10顯示了tO、φO及hO隨時(shí)間變化情況。其中，室外空氣比焓根據(jù)試驗(yàn)測得的溫濕度數(shù)據(jù)計(jì)算得到，計(jì)算過程見文獻(xiàn)[16]。

表2 試驗(yàn)工況參數(shù)值

如表2與圖10所示，4組試驗(yàn)的tO均值最大值比最小值大6.9%(相差1.8 ℃)；φO均值相差較大，最大差值為30%。由于冷水供水溫度低于室內(nèi)露點(diǎn)溫度，φO偏高導(dǎo)致除濕壓力遠(yuǎn)大于由tO造成的降溫壓力，故tO對空調(diào)區(qū)域顯熱負(fù)荷的影響要比φO對空調(diào)區(qū)域潛熱負(fù)荷的影響小。通過對4組試驗(yàn)的室外空氣比焓的計(jì)算可知，自適應(yīng)調(diào)整算法的室外空氣比焓均值最大，故其空調(diào)負(fù)荷為4組試驗(yàn)工況中最大的，其試驗(yàn)工況為最不利工況。

表3給出了各算法試驗(yàn)的相關(guān)設(shè)置參數(shù)。其中，溫度參考算法與室外溫度參考算法的試驗(yàn)未監(jiān)測末端閥位，無法保證閥位開度，故為避免閥位過小、減少M(fèi)UTL的出現(xiàn)，此處根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取了相對保守的壓差設(shè)定下限值，20 kPa；對于線性調(diào)整算法與自適應(yīng)調(diào)整算法，試驗(yàn)對其末端閥位進(jìn)行監(jiān)測，通過閥位的反饋得到末端用戶需求信息，在需求很小的時(shí)刻，壓差設(shè)定值取5 kPa即可保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。各算法壓差設(shè)定值上下限均值((上限+下限)/2)接近，相對公平地限制了壓差設(shè)定值的調(diào)整范圍，不影響試驗(yàn)對節(jié)能特性的比較。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

1) 用戶側(cè)壓差設(shè)定值ΔpO與水泵功率N。4種算法的ΔpO與N的均值及變化情況如表4與圖11、12所示。

表4中自適應(yīng)調(diào)整算法ΔpO的均值最小，比均值最大的室外溫度參考算法減小了32.97 kPa，減小比例為59.1%；與溫差參考算法和線性調(diào)整算法相比，分別減小了45.3%和25.1%。分析原因，tO對空調(diào)負(fù)荷影響相對較小，且以溫度或溫差作為參考，存在滯后性，不易捕捉負(fù)荷變化幅度，易導(dǎo)致壓差調(diào)節(jié)過度，難以掌握壓差調(diào)節(jié)量。

表3 各算法試驗(yàn)相關(guān)設(shè)置參數(shù)

表4 ΔpO與N在試驗(yàn)工況下的均值

圖11 ΔpO在試驗(yàn)期間的變化

圖12 N在試驗(yàn)期間的變化

圖12中，自適應(yīng)調(diào)整算法的水泵功率曲線大部分處于其他3種算法曲線的下方。且從表4中4組試驗(yàn)的水泵總功率的均值可知，在自適應(yīng)調(diào)整算法的試驗(yàn)中，水泵比其他3種算法分別節(jié)能35%、45%、10.6%。

2) 送風(fēng)溫度控制效果。

4種算法試驗(yàn)中各支路Δt均值見表5。從總體上看，4種算法對送風(fēng)溫度的控制效果良好。其中，線性調(diào)整算法與溫差參考算法的Δt均值為0.8 ℃，較室外溫度參考算法與自適應(yīng)調(diào)整算法高0.2 ℃?？梢?，室外溫度參考算法與自適應(yīng)調(diào)整算法對送風(fēng)溫度的控制效果相近，且優(yōu)于溫差參考算法與線性調(diào)整算法對送風(fēng)溫度的控制效果。但在實(shí)際的變壓差控制過程中，4種算法在計(jì)量精度范圍內(nèi)的送風(fēng)溫度偏差差異對舒適性的影響可忽略不計(jì)。

表5 各支路Δt在試驗(yàn)工況下的均值

又室外溫度參考算法的溫度控制效果源于高ΔpO值。閥位影響送風(fēng)溫度，ΔpO較高時(shí)支路閥位低，可調(diào)性好，溫度調(diào)節(jié)效果更佳，但閥門處能耗增加(室外溫度參考算法的水泵總功率均值為自適應(yīng)調(diào)整算法的近2倍)。故自適應(yīng)調(diào)整算法在良好的溫度控制效果下，還存在明顯節(jié)能優(yōu)勢。

3) MUTL工況的避免效果。

表6給出了ΔtMUTL與RMUTL在試驗(yàn)工況下的平均值。由表6可見，室外溫度參考算法的ΔtMUTL與RMUTL均為4組試驗(yàn)中的最小值，即最大閥位環(huán)路演變?yōu)镸UTL的概率最低，MUTL避免效果最佳。但就能耗而言，室外溫度參考算法壓差設(shè)定值均值最大，調(diào)節(jié)閥處的水泵電耗最高，其良好的MUTL避免效果是建立在水泵高能耗基礎(chǔ)上的。

表6 ΔtMUTL與RMUTL在試驗(yàn)工況下的均值

此外，自適應(yīng)調(diào)整算法對應(yīng)的試驗(yàn)工況為四者中最不利的試驗(yàn)工況，但其試驗(yàn)測得的ΔtMUTL與RMUTL僅比室外溫度參考算法分別高0.2 ℃和7%，其MUTL工況避免效果略低于室外溫度參考算法，但冷水泵總功率比室外溫度參考算法低0.103 kW,節(jié)能近45%。若試驗(yàn)均在均衡試驗(yàn)工況下進(jìn)行，自適應(yīng)調(diào)整算法的MUTL工況避免效果應(yīng)為最佳。

圖13顯示了ΔtMUTL在試驗(yàn)期間的變化。

圖13 ΔtMUTL在試驗(yàn)期間的變化

結(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果，將4種方法按照各評價(jià)指標(biāo)的數(shù)值大小，進(jìn)行優(yōu)、良、中、差的模糊等級評價(jià)，結(jié)果見表7。

表7 4種算法應(yīng)用效果模糊等級評價(jià)

由表7可見：雖然室外溫差參考算法在送風(fēng)溫度控制與MUTL工況的避免上表現(xiàn)出優(yōu)勢，但其節(jié)能性有所欠缺；自適應(yīng)調(diào)整算法在各評價(jià)指標(biāo)上，均有良好及以上的評價(jià)等級，綜合應(yīng)用效果最佳。

3 結(jié)論

1) 本文提出的自適應(yīng)調(diào)整算法以冷水系統(tǒng)最大閥位環(huán)路為參考環(huán)路，建立了表冷器送風(fēng)溫度、支路最大閥位值與壓差設(shè)定值之間的線性函數(shù)關(guān)系。

2) 相比于溫差參考算法、室外溫度參考算法與線性調(diào)整算法，自適應(yīng)調(diào)整算法在保證送風(fēng)溫度控制效果和避免最不利熱力環(huán)路出現(xiàn)的同時(shí)，降低了至少25.1%的壓差設(shè)定值與10.6%的冷水泵功率，節(jié)能效果良好。

3) 自適應(yīng)調(diào)整算法與線性調(diào)整算法引入了溫度魯棒區(qū)與最佳閥位域，可有效減少壓差調(diào)整次數(shù)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4) 自適應(yīng)調(diào)整算法借助M模型自適應(yīng)改變KDPI與KDPD，從而改變壓差設(shè)定值調(diào)整幅度，有效提高了主動支路機(jī)組供冷能力的可調(diào)性。且算法對建筑的適配性優(yōu)于其他3種算法，適用于空調(diào)負(fù)荷變化率大、變化不規(guī)則建筑，如會議室、報(bào)告廳等。

5) 本文采用最不利熱力環(huán)路避免效果作為評價(jià)指標(biāo)之一，可為評估空調(diào)水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)提供參考。保證最不利熱力環(huán)路辨識方法在試驗(yàn)過程中使用的規(guī)范正確是采用此評價(jià)方法有效的前提，應(yīng)注意檢驗(yàn)校核各傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制系統(tǒng)的性能，增加結(jié)果可信度。