中央空調(diào)冷凍水泵組系統(tǒng)的設(shè)計中存在大量變量,使用常用的最優(yōu)化設(shè)計較難求解。同時泵組實際運行工況與設(shè)計工況的差異使對己有系統(tǒng)能耗難以評價。本文對中央空調(diào)冷凍水泵組系統(tǒng)型號設(shè)計使用以全年能耗為評價指標(biāo)的一種經(jīng)優(yōu)化的隨機走步法進行優(yōu)化解群計算，并對優(yōu)化后解群提出一種次優(yōu)化的全年能耗評價方法。

　　此次優(yōu)方法在廣一離心泵的選型中具體描述為：由于同時對系統(tǒng)所有負(fù)荷率綜合的全年能耗進行最優(yōu)化問題不可解，所以弱化對各個負(fù)荷率下的最優(yōu)化要求為次優(yōu)化要求，從而在各個負(fù)荷率下形成一定的次優(yōu)化區(qū)域。不同的弱化條件則形成不同的次優(yōu)化能耗區(qū)域，弱化程度的大小決定了能耗區(qū)域的大小，同時決定了全負(fù)荷率下系統(tǒng)型號的可選性與求解的穩(wěn)健性。

一、全年能耗結(jié)算模型

　　將全年的不同負(fù)荷工況等分成若干離散工況，對不同工況下的冷凍水泵組總能耗使用的時間頻數(shù)進行加乘運算。假設(shè)系統(tǒng)冷水機組冷凍水進出口溫差不變，則該系統(tǒng)負(fù)荷率與系統(tǒng)冷凍水用戶側(cè)流量呈線性關(guān)系，即中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷率與冷凍水泵組負(fù)荷率100%相等。該系統(tǒng)全年能耗有：，其中為系統(tǒng)在負(fù)荷率m下的運行時數(shù)，m=0為冷凍水泵組系統(tǒng)在負(fù)荷率m下的總能耗。以計算冷凍水泵組全年總能耗為評價指標(biāo)，對冷凍水泵組型號設(shè)計進行次優(yōu)化解群求解。

二、單負(fù)荷率解群隨機走步求解

　　在能耗區(qū)域化分析中需要求解次優(yōu)化解群，求解的方法多種多樣。水泵組選型優(yōu)化中，變量參數(shù)與目標(biāo)能耗之間存在高度的非線性關(guān)系而難以應(yīng)用傳統(tǒng)的解析式尋優(yōu)，而其他方法大多存在容易陷入局部最優(yōu)或計算量過大等缺陷。經(jīng)廣一水泵廠的多番嘗試，發(fā)現(xiàn)隨機走步法是較為理想的優(yōu)化方法。本文以經(jīng)優(yōu)化的隨機走步法為例，求解冷凍水泵組全年能耗的區(qū)域化分析。

　　針對冷凍水系統(tǒng)水泵型號組合尋優(yōu)這一特定問題，對隨機走步中的走步進行優(yōu)化。以基點為中心，在隨機向各方向走步尋優(yōu)時，當(dāng)找到更優(yōu)點時，并不馬上把基點移動到該點處，而是繼續(xù)按一定數(shù)量進行走步搜尋，最后在所有更優(yōu)點中以最優(yōu)點為下一步的基點。當(dāng)進行規(guī)定數(shù)量的搜尋后，仍不能發(fā)現(xiàn)更優(yōu)點時，則縮小步長繼續(xù)進行更仔細(xì)的搜索，直到滿足尋優(yōu)要求。將搜尋過程中的各可用點進行記錄，作為單負(fù)荷率下隨機走步尋優(yōu)的解群。

三、全負(fù)荷率能耗解群求解

　　由于對水泵組的選型優(yōu)化必須考慮所有負(fù)荷率下的各種工況，而能耗的計算每次只能針對某單一的負(fù)荷率，而對單獨負(fù)荷率下進行最優(yōu)化計算也顯然不能滿足優(yōu)化全年能耗的要求。因此，對各個負(fù)荷率下工況的選型優(yōu)化都不能僅僅使用最優(yōu)化計算，只能使用次優(yōu)化的解群評價。

　　由于全年負(fù)荷的不均勻性，對不同負(fù)荷下使用同一能耗差控制裕度明顯不合理。例如，10%負(fù)荷率的解群使用的能耗差控制裕度對于100%負(fù)荷率的解群明顯不適用，而全年出現(xiàn)20%的負(fù)荷率對應(yīng)的解群能耗差控制裕度也不應(yīng)該與全年出現(xiàn)2%的負(fù)荷率對應(yīng)的解群一致。所以，本文提出使用全年負(fù)荷分布對各負(fù)荷下的能耗差控制裕度進行修正。

　　規(guī)定時間頻數(shù)、控制裕度與該負(fù)荷率下解群的最低能耗三者的積為常量，保證了對時間頻數(shù)不大、能耗不高的負(fù)荷下選型能為寬裕，而時間頻數(shù)大、能耗較高的負(fù)荷下選型將更為嚴(yán)格，且各負(fù)荷率下的全年控制能耗差保持為一常量，符合解群穩(wěn)健性及負(fù)荷適應(yīng)性的要求。

四、全負(fù)荷率能耗解群區(qū)域化分析

　　針對廣一化工泵的某工況進行隨機走步次優(yōu)求解，經(jīng)大量計算后將求解路徑進行記錄分析，則可得出一系列負(fù)荷下各能耗區(qū)間內(nèi)可用水泵型號組合搭配個數(shù)頻數(shù)的分布曲線。該頻數(shù)分布曲線呈若干峰值，將各負(fù)荷率下最低能耗的型號頻數(shù)峰值點(此對應(yīng)能耗簡稱峰值能耗)進行連接，可得該系統(tǒng)在全年各負(fù)荷下?lián)碛锌捎?a href="http://www.shinansj.com.cn/contact/" target="_blank">水泵選型搭配最多的能耗曲線在此命名為頻數(shù)峰值能耗曲線。假設(shè)在頻數(shù)峰值能耗曲線上有足夠數(shù)量的可用水泵型號組合以供其余負(fù)荷率下組合進行搭配，則可要求一冷凍水系統(tǒng)在各個負(fù)荷率下能耗均不高于頻數(shù)峰值能耗曲線。

　　對于任意確定的能耗區(qū)域分布而言，最低能耗曲線代表了各負(fù)荷率下，經(jīng)優(yōu)化選型的最低能耗。由于各負(fù)荷率下的優(yōu)化選型不一定能滿足其他負(fù)荷率下的要求，所以最低能耗曲線只代表了各負(fù)荷率下經(jīng)優(yōu)化后的最低能耗，是系統(tǒng)的理想能耗。

　　頻數(shù)峰值能耗曲線代表了在型號搭配次優(yōu)解群求解中，最接近最低能耗的選型數(shù)量的峰值。經(jīng)正態(tài)處理后，頻數(shù)峰值能耗曲線上的各點與各最低能耗之間，至少存在最接近最低能耗選型數(shù)量50%的可選型號數(shù)量，這是在保證選型數(shù)量的基礎(chǔ)上得出的能耗曲線，其于最低能耗曲線之間的范圍，即低能耗區(qū)域代表了解群中能耗的分布情況，范圍越小代表越多能耗接近最低能耗，而范圍約則代表大部分選型遠(yuǎn)離最低能耗。

　　對于一固有的系統(tǒng)，低能耗區(qū)域約窄越好。中能耗區(qū)最大能耗曲線代表了在保證各負(fù)荷率下選型頻數(shù)均不低于50%(即能耗不低于峰值能耗時，廣一離心泵的各負(fù)荷率偏離最低能耗之差的全年累計能耗差相等下的能耗情況。在此曲線之上，各負(fù)荷的選型數(shù)量均保證不低于50%，這樣就保證了型號選擇在全年負(fù)荷中的適用性;同時全年總能耗的偏差均相等，則充分的權(quán)衡了各負(fù)荷率下由于出現(xiàn)頻率不一造成的選型不公平，保證了負(fù)荷率分布變化不大的能耗情況，保證了系統(tǒng)全年能耗的穩(wěn)健性。