关键词：
商场建筑
功能分区
冷负荷预测
动态水力平衡
模型预测控制本研究得到了陕西省重点研发计划“基于大数据的绿色建筑能耗管理分析平
摘要：
商场建筑本体特征、室外气象变化、室内人员变化以及室内电器设备等因素对建筑冷负荷有较大的影响,导致商场内不同功能区域冷负荷需求有较大差异性。典型的反馈控制普遍存在大滞后、控制精度低等特点,无法满足各个功能区实时的冷负荷需求,造成商场局部冷热不均,导致室内人员的热舒适性差,同时浪费能源。因此,本文通过研究商场各功能区域冷负荷的变化特征,分析各功能分区关键影响变量,建立分区冷负荷预测模型,并提出一种具有前馈结构的模型预测预测控制方法,通过优化支路调节阀的开度,减少系统阻抗降低系统能耗。
主要研究内容包括以下几个方面:
(1)建立商场分区冷负荷预测模型。针对各功能区域冷负荷需求显著不同,综合考虑不同影响变量对建筑冷负荷差异性的影响并对商场进行冷负荷功能分区。通过计算灰色关联系数,筛选各个功能分区的关键影响变量,将其作为预测模型的输入。根据建筑冷负荷时序性变化特点,建立基于双重注意力机制和LSTM网络的短期分区冷负荷预测模型,实验结果表明,相比于LSTM模型、CNN-LSTM模型和Attention-LSTM模型,双重注意力机制和LSTM预测模型误差指标MAPE和RMSE均有显著降低,R2明显增加且稳定0.99以上,表现出较好的泛化能力和较高的稳定性。
(2)建立冷冻水管网数学模型。通过捕捉冷冻水在管网中的运行状态,建立冷冻水系统的数学模型,结合流体力学和图论知识构建冷冻水管网动态水力计算模型,为冷冻水输配系统优化研究提供基础条件。
(3)基于冷负荷预测的阀门预测控制研究。以各功能分区冷负荷需求为约束条件,建立管网阻抗-流量优化模型,以改进的迭代贪婪算法进行支路调节阀最优开度求解。通过对支路调节阀开度进行优化控制,降低输配系统能耗。实验结果表明,相比于典型的PID控制,模型预测控制的方法能够快速的使室内温度达到设定值,较好的解决了冷冻水输配系统滞后性问题,在受到多扰动的情况下,依然有较好的稳定性。
本文针对大型商场建筑各个功能分区冷负荷不均匀分布的特点,建立分区冷负荷预测模型,解决商场分区冷负荷的供需平衡问题,针对传统冷冻水控制大滞后、控制精度低等问题,通过建立冷冻水输配系统的优化函数,提出具有前馈结构的模型预测控制对管网支路调节阀开度进行优化控制,使冷冻水系统能够节能运行。
欢迎来到三峡大学图书馆！
