[发明专利]基于遗传算法的变风量空调系统及设计方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的变风量空调系统，其特征在于：包括区域模块、混合箱、风机、加热盘管、第一管道、加湿器、第二管道、温度传感器、湿度传感器和遗传算法控制模块，所述区域模块、混合箱、风机、加热盘管、第一管道、加湿器和第二管道按顺序连接形成循环，所述区域模块分别通过温度传感器和湿度传感器将温度和湿度数据反馈至遗传算法控制模块，并由遗传算法控制模块分别控制加热盘管和加湿器。

2.一种基于遗传算法的变风量空调系统的设计方法，其特征在于，如权利要求1所述的一种基于遗传算法的变风量空调系统的设计方法的具体步骤如下

1)、建立变风量空调系统各组件的数学模型；

2)、连接系统各组件，并对系统各组件的输入输出参数做近似处理；

3)、建立遗传算法控制模块，并加入到控制回路中。

3.根据权利要求2所述的一种基于遗传算法的变风量空调系统的设计方法，其特征在于，在步骤1)中，基于质量能量守恒原理建立变风量空调系统各组件的数学模型，包括区域模块模型、混合箱模型、风机模型、加热盘管模型、第一管道模型、加湿器模型、第二管道模型、温度传感器模型和湿度传感器模型；其中，

区域模块模型函数表达式为：

混合箱模型函数表达式为：

m_rC_paT_r+m_oC_paT_o＝m_mC_paT_m；

m_rW_r+m_oW_o＝m_mW_m；

m_r+m_o＝m_m；

风机模型函数函数表达式为：

T_f＝T_m+1；

W_f＝W_m；

加热盘管模型函数表达式为：

管道1和管道2模型函数表达式均为：

加湿器模型函数表达式为：

温度传感器和湿度传感器模型表达式为：

且上述模型中各符号含义如下：

A_r为屋顶面积，m²；A_ws为南墙面积，m²；

A_wn为北墙面积，m²；A_we为东墙面积，m²；

A_ww为西墙面积，m²；A_f为地面面积，m²；

C_z为区域的热容量，kJ/℃；C_pa为空气的比热容，kJ/kg℃；

H_ws为南墙传热系数，W/m²℃；H_wn为北墙传热系数，W/m²℃；

H_we为东墙传热系数，W/m²℃；H_ww为西墙传热系数，W/m²℃；

H_r为屋顶传热系数，W/m²℃；H_f为地面传热系数，W/m²℃；

Q为房间里人和灯的热量，W；f_sa为送风的体积流量，m³/s；

T_z为区域温度，℃；T_sa为送风温度，℃；

T_ws为南墙温度，℃；T_wn为北墙温度，℃；

T_we为东墙温度，℃；T_ww为西墙温度，℃；

T_r为屋顶温度，℃；T_f为地面温度，℃；

T_o为室外温度，℃；C_ws为南墙的热容，kJ/℃；

C_wn为北墙的热容，kJ/℃；C_we为东墙的热容，kJ/℃；

C_ww为西墙的热容，kJ/℃；C_r为屋顶的热容，kJ/℃；

C_f为地面的热容，kJ/℃；W_s为送风的含湿量，kg/kg；

V_z为区域体积，m³；W_z为区域的含湿量，kg/kg；

m_o为室外新风的质量流速，kg/s；m_m为混合气体的质量流速，kg/s

m_r为回风的质量流速，kg/s；T_r为回风温度，℃；

T_m为混合箱出口空气温度，℃；W_r为回风的含湿量，kg/kg；

W_o为新风的含湿量，kg/kg；W_m为混合箱出口空气含湿量，kg/kg；

T_f为风机出口空气温度，℃；W_f为风机出口空气含湿量，kg/kg；

C_ah为空气处理机组热容，kJ/℃；T_co为加热盘管出口空气温度，℃；

T_wi为给水温度，℃；T_wo为回水温度，℃；

ρ_a为空气密度，kg/m³；ρ_w为水密度,kg/m³；

(UA)_a为空气处理单元的整体透光面积系数；f_sw为供水的体积流量，m³/s；

C_pw为水的比热容；V_ah为空气处理单元的体积，m³，

W_co为盘管出口空气含湿量，kg/kg；T_in为管道入口温度，℃；

T_out为管道出口温度，℃；m_a为空气的质量流速，kg/s；

C_c为管道的比热容，kJ/kg℃；M_c为管道模型的质量kg/m；

h_i为管道传热系数；h_o为环境传热系数；

C_h为加湿器的热容量，kJ/℃；T_h为加湿器出口空气温度，℃；

T_si为加湿器入口空气温度，℃；α_h为加湿器总的透光面积系数；

V_h为加湿器的体积，m³；W_h为加湿器的含湿量；

Wsi为加湿器入口空气含湿量；h(t)为加湿器中湿空气的产生速度，kg/s；

T_me为测量温度，℃；T_se为传感器输出温度，℃；τ_se为传感器的时间常数，s；

W_me为测量含湿量kg/kg；W_se为传感器输出含湿量kg/kg。