中央空调系统节能控制方法、装置及中央空调系统与流程

1.本发明涉及建筑节能技术领域，特别是涉及一种中央空调系统节能控制方法、装置、中央空调系统及计算机存储介质。


背景技术：

2.由于大型建筑的不断涌现和中央空调的普遍使用，建筑能耗在总能耗中所占比例越来越大，而中央空调能耗占整个建筑能耗的50％
‑
60％，因此中央空调的节能控制在建筑节能技术领域具有非常重要的地位。随着自动控制技术、信息技术、变频技术和计算机技术的发展与成熟，对中央空调各个环节进行智能化控制从而达到节能的目的成为可能。
3.在对现有技术的研究和实践中，本发明的发明人发现，传统的中央空调的节能控制策略是在内部环境能量需求一定的情况下控制末端各个设备的输入能量最低，以此达到节能的目的。显然将末端各设备孤立控制，提高单个设备的运行效率，而忽略末端各设备之间的耦合关系，加之中央空调负荷是随着气候条件、环境温度、人员流动情况、用电设备使用情况等影响动态变化，使得中央空调存在相当量的无效能耗。
4.因此，如何根据实际负荷需求控制末端各设备的运行状态，使之成为中央空调系统末端最优化的前提，实现节能控制是当前迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决以上问题，本发明提供一种中央空调系统节能控制方法、装置、中央空调系统及计算机存储介质，解决了现有的将末端各设备孤立控制，提高单个设备的运行效率，而忽略末端各设备之间的耦合关系，加之中央空调负荷是随着气候条件、环境温度、人员流动情况、用电设备使用情况等影响动态变化，使得中央空调存在相当量的无效能耗的问题。
6.本发明第一方面提供了一种中央空调系统节能控制方法，包括：
7.获取当前建筑基本数据，根据所述当前建筑基本数据得到当前建筑的负荷等级；
8.每隔预设时间段，获取当前建筑内部的所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息；
9.获取当前建筑每个区域的人数；
10.根据所述当前建筑的负荷等级、所述末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息，计算所有末端设备的负荷达标率；
11.根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，并根据更新后的末端设备的运行参数控制末端设备运行。
12.进一步地，所述根据所述当前建筑基本数据得到当前建筑的负荷等级，包括：
13.根据建筑外部温度值及冷机工况条件，判断冷机运行工况和末端设备运行工况；所述冷机工况条件包括：供冷工况条件及供热工况条件；
14.将所述冷机运行工况、所述末端设备运行工况及所述建筑基本数据输入至建筑负荷模型，得到负荷等级及与所述负荷等级对应的末端设备的参考温度范围和参考新风量范
围。
15.进一步地，与所述负荷等级对应的末端设备的参考温度范围，包括：
16.供冷工况下建筑负荷模型第一等级，与所述供冷工况下建筑负荷模型第一等级对应的末端设备的参考温度范围为：24℃
‑
26℃；
17.供冷工况下建筑负荷模型第二等级，与所述供冷工况下建筑负荷模型第二等级对应的末端设备的参考温度范围为：27℃
‑
28℃；
18.供热工况下建筑负荷模型第一等级，与所述供热工况下建筑负荷模型第一等级对应的末端设备的参考温度范围为：22℃
‑
24℃；
19.供热工况下建筑负荷模型第二等级，与所述供热工况下建筑负荷模型第二等级对应的末端设备的参考温度范围为：18℃
‑
21℃。
20.进一步地，与所述负荷等级对应的末端设备的参考新风量范围，包括：
21.与建筑负荷模型第一等级对应的末端设备的参考新风量范围为：30m3/人
‑
40m3/人；
22.与建筑负荷模型第二等级对应的末端设备的参考新风量范围为：30m3/人
‑
50m3/人；
23.或者，根据不同类型的建筑对应的新风量标准，调整末端设备的参考新风量范围。
24.进一步地，所述获取当前建筑每个区域的人数，包括：
25.根据当前建筑每个区域的人脸识别装置或用户输入的人数，确定当前建筑每个区域的人数。
26.进一步地，所述根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，包括：
27.根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数，计算当前建筑的每个区域的所需冷负荷或热负荷、风机频率以及新风量，根据计算的结果更新末端设备的运行参数。
28.进一步地，当前建筑的每个区域的新风量通过如下公式获得：
29.q
m
＝n
×
q
m
30.其中，q
m
为所需新风量，单位为m3/h，n为当前建筑的每个区域的人数，q
m
为每人所需要的新风量。
31.本发明第二方面提供了一种中央空调系统节能控制装置，包括：
32.负荷等级获取模块，用于获取当前建筑基本数据，根据所述当前建筑基本数据得到当前建筑的负荷等级；
33.末端设备当前工况获取模块，用于每隔预设时间段，获取当前建筑内部的所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息；
34.人数获取模块，用于获取当前建筑每个区域的人数；
35.负荷达标率计算模块，用于根据所述当前建筑的负荷等级、所述末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息，计算所有末端设备的负荷达标率；
36.末端设备控制模块，用于根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，并根据更新后的末端设备的运行参数控制末端设备运行。
37.本发明第三方面提供了一种中央空调系统，其包括多个处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时
实现上述所述的一种中央空调系统节能控制方法。
38.本发明第四方面提供了一种计算机存储介质，所述存储介质有计算机指令，所述计算机指令用于被执行时实现上述所述的一种中央空调系统节能控制方法。
39.与现有技术相比，本发明实施例的中央空调系统节能控制方法、装置、中央空调系统及计算机存储介质的有益效果在于：
40.根据当前建筑的负荷等级、所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息以及当前建筑每个区域的人数，计算所有末端设备的负荷达标率，并根据负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，关联了实际负荷需求，优化末端设备运行，避免存在有些末端设备在无人使用状况下满负荷工作，减少能耗。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本发明某一实施例提供的一种中央空调系统节能控制方法的流程示意图；
43.图2是本发明某一实施例提供的中央空调系统节能控制装置的结构示意图；
44.图3是本发明某一实施例提供的一种中央空调系统的结构示意图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
47.应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
48.术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
49.术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
50.第一方面。
51.本发明提供了一种中央空调系统节能控制方法，包括如下步骤：
52.s10、获取当前建筑基本数据，根据所述当前建筑基本数据得到当前建筑的负荷等级。
53.需要说明的是，建筑基本数据包括但不限于：建筑类型(例如：写字楼、医院、机场、商场、酒店等需要采用中央空调系统控制的室内场所)，通过建筑类型可知道用户在该室内场所的停留时间。建筑基本数据预先存储于中央空调系统的云端。
54.表1为民用建筑长期逗留区域空气调节室内计算参数，其展现了负荷等级及其对应的末端设备的参考温度范围、相对湿度范围及风速范围参考值。其中，中央空调系统中的末端设备就是能通过与冷冻水或冷媒换热以获取冷风的装置，主要是指风机盘管、空气处理机、温控开关、水流控制阀(二通阀)。
55.表1
[0056][0057]
对于民用建筑短期逗留区域空气调节室内计算参数，可在长期逗留区域参数基础上适当放低要求。例如：夏季空调室内计算温度宜在长期逗留区域基础上提高2℃，冬季空调室内计算温度宜在长期逗留区域基础上降低2℃。短期逗留区域指人员暂时通留的区域，主要有商场、车站、营业厅、展厅、门厅、书店等观览场所和商业设施。
[0058]
可以理解的是，中央空调系统根据所述建筑基本数据得到建筑的负荷等级及与所述负荷等级对应的末端设备的参考温度范围和参考新风量范围。
[0059]
举例说明，当前季节为夏季，中央空调系统根据所述建筑基本数据可知其室内建筑为一长期逗留室内场所，负荷等级为夏季i级，参考温度范围为24
‑
26℃，新风风速≤0.25m/s。
[0060]
s20、每隔预设时间段，获取当前建筑内部的所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息。
[0061]
需要说明的是，预设时间段为人工预先设置的时间段，可以是30s(秒)、1min(分钟)、5min、10min等；且该预设时间段可以根据需要随时调整。
[0062]
可以理解的是，中央空调系统每隔预设时间段获取末端设备的温度传感器所采集到的实际温度值、湿度传感器所采集到的实际湿度值以及气体传感器所采集到的设定种类气体含量信息，例如二氧化碳浓度。具体地，中央空调系统发送读取末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息的指令至末端设备组中的每一台末端设备，当末端设备组中的每一台末端设备接收到对应的指令后，触发数据读取功能，获取所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息，并将读取到的数据发送至中央空调系统。
[0063]
s30、获取当前建筑每个区域的人数。
[0064]
为了确定当前建筑每个区域的人员流动情况，计算每个区域的实际负荷需求，在一个实施例中，可根据当前建筑每个区域的人脸识别装置或用户输入的人数，确定当前建筑每个区域的人数。
[0065]
例如，当前建筑包括50层，每层有10个独立办公区域，则该建筑一共有500个区域。由于每个区域的人数不同，实际上每个区域对负荷需求不同，因此，通过确定当前建筑每个区域的人数，能够精确地确定每个区域的实际负荷需求，从而对该建筑实现整体节能控制。
[0066]
s40、根据所述当前建筑的负荷等级、所述末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息，计算所有末端设备的负荷达标率。
[0067]
所有末端设备的负荷达标率由三个因素决定：温度达标率、湿度达标率和气体达标率。
[0068]
其中，且满足0≤末端设备的温度达标率≤1。末端设备的温度达标率≤1。且满足0≤末端设备的湿度达标率≤1。且满足0≤末端设备的气体达标率≤1。
[0069]
可以理解的是，中央空调系统根据末端设备组中的每一台末端设备(第一末端设备、第二末端设备、第三末端设备
···
第n末端设备)的实际温度值与参考温度范围的关系，统计实际温度值在参考温度范围内的末端设备的数量。举例说明，末端设备组中存在m台末端设备的实际温度值在参考温度范围内，将该m台末端设备定义为达标末端设备。
[0070]
同理，可获得所有末端设备的湿度达标率和所有末端设备的气体达标率。
[0071]
则所有末端设备的负荷达标率＝(a1×
所有末端设备的温度达标率+a2×
所有末端设备的湿度达标率+a3×
所有末端设备的气体达标率)/3，且满足0≤所有末端设备的负荷达标率≤1。其中，a1、a2、a3分别是温度达标率、湿度达标率和气体达标率的权重，其中a1＞a2＞a3，具体数值大小可根据需求而定，例如a1的取值范围为50％
‑
60％，a2的取值范围为30％
‑
35％，a3的取值范围为10％
‑
20％。示例性地，a1选取为55％，a2选取为35％，a3选取为10％。
[0072]
如此，以得到所有末端设备的负荷达标率。
[0073]
s50、根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，并根据更新后的末端设备的运行参数控制末端设备运行。
[0074]
可以理解的是，中央空调系统根据步骤s40计算得到的负荷达标率以及步骤s30获取到的当前建筑每个区域的人数，更新末端设备的运行参数，并根据更新后的末端设备的运行参数控制末端设备运行。
[0075]
其中，末端设备的运行参数包括当前所需冷负荷或热负荷、风机频率以及新风量。
[0076]
具体地，在某一个实施例中，步骤s50中根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，包括如下步骤：
[0077]
根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数，计算当前建筑的每个区域的所需冷负荷或热负荷、风机频率以及新风量，根据计算的结果更新末端设备的运行参数。
[0078]
更为具体地，在某一个实施例中，当前建筑的每个区域的新风量通过如下公式获得：
[0079]
q
m
＝n
×
q
m
；
[0080]
其中，q
m
为所需新风量，单位为m3/h，n为当前建筑的每个区域的人数，q
m
为每人所需要的新风量。
[0081]
通过步骤s30确定当前建筑每个区域的人数后，就能够精确地确定每个区域的新风量，从而对该建筑实现整体节能控制。
[0082]
示例性地，当前建筑一共有500个区域，每个区域的人数分布为n
i
，则当前建筑总共所需的新风量为
[0083]
综上，本发明实施例中的一种中央空调系统节能控制方法，根据当前建筑的负荷等级、所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息以及当前建筑每个区域的人数，计算所有末端设备的负荷达标率，并根据负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，关联了实际负荷需求，优化末端设备运行，避免存在有些末端设备在无人使用状况下满负荷工作，减少能耗。
[0084]
在某一个实施例中，所述步骤s10中根据所述当前建筑基本数据得到当前建筑的负荷等级，包括如下步骤：
[0085]
s11、根据建筑外部温度值及冷机工况条件，判断冷机运行工况和末端设备运行工况；所述冷机工况条件包括：供冷工况条件及供热工况条件。
[0086]
优选地，所述供冷工况条件为：所述建筑外部温度值高于第一预设温度值；所述供热工况条件为：所述建筑外部温度值低于第二预设温度值。
[0087]
需要说明的是，第一预设温度值为人为设定，且该第一预设温度值可以根据需要随时调整。第二预设温度值为人为设定，且该第二预设温度值可以根据需要随时调整。
[0088]
可以理解的是，中央空调系统在夏季或当建筑外部温度高于第一预设值时，启动供冷工况；中央空调系统在冬季或当建筑外部温度低于第二预设值时，启动供热工况。
[0089]
s12、将所述冷机运行工况、所述末端设备运行工况及所述建筑基本数据输入至建筑负荷模型，得到负荷等级及与所述负荷等级对应的末端设备的参考温度范围和参考新风量范围。
[0090]
需要说明的是，建筑负荷模型为根据冷机运行工况及所述建筑基本数据，输出负荷等级及与所述负荷等级对应的末端设备的参考温度范围的模型；可通过机器学习算法或深度学习算法建立建筑负荷模型。
[0091]
优选地，与所述负荷等级对应的末端设备的参考温度范围，包括：
[0092]
供冷工况下建筑负荷模型第一等级，与所述供冷工况下建筑负荷模型第一等级对应的末端设备的参考温度范围为：24℃
‑
26℃；
[0093]
供冷工况下建筑负荷模型第二等级，与所述供冷工况下建筑负荷模型第二等级对应的末端设备的参考温度范围为：27℃
‑
28℃；
[0094]
供热工况下建筑负荷模型第一等级，与所述供热工况下建筑负荷模型第一等级对应的末端设备的参考温度范围为：22℃
‑
24℃；
[0095]
供热工况下建筑负荷模型第二等级，与所述供热工况下建筑负荷模型第二等级对应的末端设备的参考温度范围为：18℃
‑
21℃；
[0096]
与所述负荷等级对应的末端设备的参考新风量范围，包括：
[0097]
与建筑负荷模型第一等级对应的末端设备的参考新风量范围为：30m3/人
‑
40m3/
人；
[0098]
与建筑负荷模型第二等级对应的末端设备的参考新风量范围为：30m3/人
‑
50m3/人。
[0099]
进一步地，不同类型的建筑对应的新风量标准不同，部分新风量标准如下表3所示：
[0100]
表3
[0101][0102]
在一个实施例中，还可以根据不同类型的建筑对应的新风量标准，调整末端设备的参考新风量范围。
[0103]
示例性地，针对办公建筑类空调室，每种不同的办公区域，适应调整末端设备的参考新风量范围。例如针对一般办公室，末端设备的参考新风量为30m3/人，针对高级办公室和会议/接待室，末端设备的参考新风量范围均为：30m3/人
‑
50m3/人。
[0104]
第二方面。
[0105]
请参阅图2，本发明还提供了一种中央空调系统节能控制装置，包括：
[0106]
负荷等级获取模块10，用于获取当前建筑基本数据，根据所述当前建筑基本数据得到当前建筑的负荷等级；
[0107]
末端设备当前工况获取模块20，用于每隔预设时间段，获取当前建筑内部的所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息；
[0108]
人数获取模块30，用于获取当前建筑每个区域的人数；
[0109]
负荷达标率计算模块40，用于根据所述当前建筑的负荷等级、所述末端设备的实
际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息，计算所有末端设备的负荷达标率；
[0110]
末端设备控制模块50，用于根据所述负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，并根据更新后的末端设备的运行参数控制末端设备运行。
[0111]
本发明实施例中的一种中央空调系统节能控制装置，根据当前建筑的负荷等级、所有末端设备的实际温度值、实际湿度值和设定种类气体含量信息以及当前建筑每个区域的人数，计算所有末端设备的负荷达标率，并根据负荷达标率以及当前建筑每个区域的人数更新末端设备的运行参数，关联了实际负荷需求，优化末端设备运行，避免存在有些末端设备在无人使用状况下满负荷工作，减少能耗。
[0112]
需要说明的是，本发明实施例中提供的一种中央空调系统节能控制装置与本发明实施例中一种中央空调系统节能控制方法是相对应的，一种中央空调系统节能控制装置的描述具体参考一种中央空调系统节能控制方法的描述，在此不再赘述。
[0113]
第三方面。
[0114]
本发明提供了一种中央空调系统，其包括多个处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本技术的第一方面所示的一种中央空调系统节能控制方法对应的操作。
[0115]
在一个可选实施例中提供了一种中央空调系统，如图3所示，图3所示的中央空调系统5000包括：处理器5001和存储器5003。其中，处理器5001和存储器5003相连，如通过总线5002相连。可选地，中央空调系统5000还可以包括收发器5004。需要说明的是，实际应用中收发器5004不限于一个，该中央空调系统5000的结构并不构成对本技术实施例的限定。
[0116]
处理器5001可以是cpu，通用处理器，dsp，asic，fpga或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本技术公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器5001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，dsp和微处理器的组合等。
[0117]
总线5002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线5002可以是pci总线或eisa总线等。总线5002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0118]
存储器5003可以是rom或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，ram或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是eeprom、cd
‑
rom或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
[0119]
存储器5003用于存储执行本技术方案的应用程序代码，并由处理器5001来控制执行。处理器5001用于执行存储器5003中存储的应用程序代码，以实现前述任一方法实施例所示的内容。
[0120]
其中，中央空调系统包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。
[0121]
第四方面。
[0122]
本发明提供了一种计算机存储介质，所述存储介质有计算机指令，所述计算机指
令用于被执行时实现本技术第一方面所示的一种中央空调系统节能控制方法。