[发明专利]一种基于概率分析的空调冷却水系统设计方法

说明书

本发明实施例提供一种基于概率分析的空调冷却水系统设计方法，可以得到更加合理且安全的设计扬程，实现空调冷却水系统的节能运行。本发明实施例的基于概率分析的空调冷却水系统设计方法，通过不确定量化将水系统及实际过程中可能出现的不确定性因素进行概率分析与量化处理，计算得到预测水泵扬程的概率分布，基于该预测扬程的概率分布情况，选择安全且合理的设计扬程，从设计源头上降低水泵过大度，并以设计工况运行能耗最低为依据进行水泵优化选型，能达到显著的节能效果，实现空调冷却水系统的最优配置和节能运行。

技术领域

本发明涉及空调水系统设计技术领域，具体来说，涉及一种基于概率分析的空调冷却水系统设计方法。

背景技术

目前，在建筑空调水系统的设计中，普遍存在水泵选型严重过大的问题，造成水系统初投资和运行能耗的大量浪费。然而，由于当前系统在设计、调试及运行等环节存在严重脱节，水泵选型过大问题并未受到足够重视。加上水系统本身存在诸多“不确定性”，设计人员普遍存有保守的设计思想，出于对系统可靠性的考虑，一定程度的过大甚至被认为具有工程“合理性”，这也容易导致系统水泵选型过大、实际运行工况点偏离设计工况点。在实际调试过程中，为了使系统在设计工况点运行，往往采用水阀节流等方式将系统阻力憋到设计工况，造成大量的能量被浪费。但事实上，水泵选型并非越大越安全，特别是对于常用于空调冷却水系统的定速泵，水泵选型过大不仅会造成能量浪费甚至可能造成烧泵等安全问题。因此，合理对待实际存在的各种不确定性因素并将设计、调试及运行三者进行统一考虑，对于水泵的正确选型、安全供能及高效运行具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于概率分析的空调冷却水系统设计方法，可以得到更加合理且安全的设计扬程，实现空调冷却水系统的节能运行。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于概率分析的空调冷却水系统设计方法，包括以下步骤：

步骤一，采用概率分布函数对空调冷却水系统中影响水泵扬程的不确定性因素进行描述；

步骤二，对不确定性因素进行量化分析和计算，获得预测水泵扬程的概率分布曲线和累积概率曲线；

步骤三，根据所述预测水泵扬程的概率分布曲线和累积概率曲线，确定水泵的设计扬程。

作为本发明实施例的进一步改进，所述不确定性因素包括摩擦系数、局部阻力系数、管长、管径、冷机冷凝器的阻力、冷却塔喷嘴口的余压以及将冷却水从水箱提升至冷却塔喷嘴处所需的压力；

所述步骤一具体包括：采用正态分布函数描述由计算模型和测量误差引起的不确定性；采用均匀分布函数描述由数据不足引起的不确定性；对于同一不确定性有两个或多个来源时，采用不同的分布函数进行描述。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤二具体包括：结合所有不确定性因素的概率分布函数，采用蒙特卡罗模拟方法，对不确定性因素进行数据采样，将采样数据带入式(1)中进行计算，得到预测水泵扬程的概率分布曲线以及累积概率曲线；

式中，H表示预测水泵扬程，λ_i表示第i管段的摩擦系数，l_i表示第i管段的管道长度，d_i表示第i管段的管道内径，ξ_i表示第i管段的局部阻力系数，Q_i表示第i管段流过的流量，ρ表示水的密度，ΔH_eq表示冷机冷凝器的阻力，ΔH_noz表示冷却塔喷嘴出口的余压，ΔH_ele表示将冷却水从水箱提升至冷却塔喷嘴处所需要的压力。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤三具体包括：

根据所述预测水泵扬程的概率分布曲线和累积概率曲线，选择累积概率为预设阈值对应的水泵扬程为水泵的设计扬程。