空调系统控制装置的制造方法_2

文档序号:9422330阅读:来源:国知局
导出 以下的式⑴~⑶。
[0060] [数学式1]
[0061]
[0062] CN 105143780 A ^ b/18 贝
[0064] 在此:Qs:日照量(kW/m2)、Qra:人体发热量(kW)、Q w:设备发热量(kW)、Q _:空调 除去(供给)热量(kw)、T。:外部气温(K)、T 1:外壁室外侧表面温度(K)、T 2:外壁室内侧表 面温度(K)、Tz:室内温度(K)、T。2:邻室温度(K)、R 1:室外侧热阻抗(K/kW)、R 2:外壁热阻抗 (K/kW)、Rz:室内侧热阻抗(K/kW)、R。2:内壁热阻抗(K/kW)、R WIN:窗热阻抗(K/kW)、C 1:外壁 室外侧热容量(kJ/K)、C2:外壁热内侧热容量(kJ/K)、C z:室内热容量(kJ/Κ)、α :向室内透 射的日照量的修正系数(一)、β :向外壁照射的日照量的系数(一)、γ :设备发热的修正 系数(一)、S :空调除去(供给)热量的修正系数(一)、P :人体发热的修正系数(一)。[0065] 将式⑴~式(3)置换成状态空间模型时,如以下式(4)、式(5)所示。[0066]
[0063]
[0067]
[0068]
[0069] 在式⑷和式(5)中,Θ是未知的热特性参数11的矢量,以使实际室温和计算室 温的误差成为最小的方式决定。另外,在此,预测对象是室温,也可以将室温作为目标室温 提供来预测热负荷(=空调机除去热量Q_ c)。
[0070] 在式⑷中,Α(θ)由以下参数矩阵(状态转移矩阵)表示。
[0071] [数学式3]
[0072]
[0073] 并且,Β(θ)由以下参数矩阵(状态转移矩阵)表示。
[0074]
[0075]
[0076] 进而,Θ和C分别由以下参数矩阵(观测值矩阵)表示。
[0077] [数学式5]
[0078] Θ = [R1 C1 R2 C2 Rz Cz Roz Rwin α β γ ρ δ ]τ
[0079] C = [0 0 1] χ = [T1 T2 Tz] Tu = [T0 Qooc Qs Qeqp Toz Qhvac] τ
[0080] 另外,人体发热量Ql3rc和设备发热量Q _难以测定,因此也可以通过设置于控制对 象的房间(楼层)的设备的消耗电量(消耗电力数据)来推定。例如,在能够获得空调机、 照明、OA设备的消耗电力数据的情况下,也可以通过计算照明的消耗电力和OA设备消耗电 力Q的总和来求出设备发热量Q eqp。
[0081] 另外,也可以通过将"在室人数"乘以"每人发热量",利用以下式(6)的计算求出 人体发热量Qmx。
[0082] Qocc= "每人发热量" X "在室人数"……(6)
[0083] 进而,对于在室人数,可以通过在楼层内设置传感器来计数人数,或者也可以如以 下式(7)所示,提供相对于OA设备消耗电力Q的概率密度函数P(X)和"最大在室人数"而 由OA设备消耗电力Q的实测值(或预测值)进行推定运算。
[0084] 在室人数="最大在室人数" XP(X)……(7)
[0085] 需要说明的是,在无法获得OA设备消耗电力Q的情况下,也可以根据对象建筑物 的用途,利用人体发热量和设备发热量Q EQP的代表性的数据。
[0086] 另一方面,如果能够由空调机运转数据取得部5取得空调机除去热量QHVAC,也可以 直接使用该值。另外,在无法取得空调机除去热量9_的情况下,可以利用空调机特性数据 7来计算热量。例如,作为空调机特性数据7,可以如下所示地准备空调机2的室外机的压 缩机频率f、蒸发温度ET、冷凝温度CT和供给热量的关系式。
[0087] [数学式6]
[0088] Q1 (t) = aA (CT-ET) +bqfjcv" (8)
[0089] 在上述关系式中,根据压缩机的种别的不同,各系数a、b、c被赋予不同的值。另 外,也可以由实测值求出各系数a、b、c。并且,室外机的压缩机频率f、蒸发温度ET、冷凝 温度CT和供给热量的关系也可以利用将室外机的制冷剂回路模型化了的空调机模型来计 算。
[0090] 另外,日照量Qs和外部气温T。是气象数据取得部4从气象数据发送单位1取得的 数据(实测值)。并且,室内温度T z和邻室温度T 是空调机运转数据取得部5从各空调机 2取得的数据(实测值)。
[0091] 可以基于以上的数据和所述式(4)、式(5)来确认参数矩阵Α(Θ)、Β(Θ)和C。参 数矩阵A ( Θ )、B ( Θ )和C的确认顺序如以下步骤Al~Α7所示。
[0092] 首先,决定学习参数的初始值矢量Θ和状态矢量X(步骤Al),通过初始值矢量Θ 定义状态转移矩阵A ( Θ )、B ( Θ )、观测值矩阵C ( Θ )(步骤A2)。
[0093] 接着,利用状态转移矩阵4(0)、8(0)、〖=1^时的观测值矢量11(1〇和七=1^-1的 状态推定值X (k-Ι)来生成状态矢量X (k)(步骤A3)。
[0094] 另外,根据观测值矩阵C( Θ )和状态矢量X(k)来推定系统响应矢量Y'(k+Ι)(步 骤 A4) 〇
[0095] 接着,通过以下式子计算观测值(实测值)和预测值的差e ( Θ、k)(步骤A5)。
[0096] e ( Θ、k) = Y (k) - Y'(k - 1)
[0097] 以下,对于所有的观测值执行上述步骤A2~A5,如以下式(9)所示,求出参数矩阵 E ( Θ )(步骤 A6)。
[0098] Ε( Θ ) = [e( Θ、l)、e( Θ、2)、e( Θ、3)、...、e( θ、n)]... (9)
[0099] 在式(9)中,η是观测值的数量。
[0100] 最后,利用非线性最小二乘法,如以下式(10)所示求出使参数矩阵Ε( Θ )的范数 最小的参数矢量Θ * (步骤Α7)。
[0101] Θ * = argmin (Ε ( Θ ) * E ( Θ ))…(1〇)
[0102] 另外,在上述步骤A3~A7中,除了非线性最小二乘法之外,也可以使用最大似然 法。
[0103] 另外,也可以利用通过观测值矢量u(k)的集合u的矩阵分解直接求出状态转移矩 阵A、B和观测值矩阵C的部分空间法。
[0104] 如上所述,在热特性参数设定部10中求出热特性参数11。
[0105] (步骤 S26)
[0106] 再次参照图2。空调系统控制装置3将由热特性参数设定部10求出的热特性参数 11保存于数据存储部8。
[0107] (步骤 S27)
[0108] 接着,在设定了热特性参数11之后,湿度特性参数设定部12设定湿度特性参数 13。
[0109] [湿度特性参数设定]
[0110] 在此,对于湿度特性参数设定部12进行的热特性参数11的设定进行更具体的说 明。
[0111] 图4是说明本发明的实施方式1涉及的空调系统控制装置的建筑物湿度模型的 图。
[0112] 在图4中,图不表不了在建筑物湿度模型12a中考虑的各因子的例子。例如,在建 筑物湿度模型12a中,作为湿度的影响因子,考虑外部气体绝对湿度(XJ51、室内产生水分 量(W 1) 52、空调机制冷时产生的除湿量(WHVAe) 53、室内绝对湿度(Xz) 54、墙壁等的吸湿散湿 即表面绝对湿度(Xs)55。另外,所谓墙壁等包括:包括墙壁、地板以及屋顶在内的形成空调 对象空间的构造物及空调对象空间内的配置物(家具等)。
[0113] 通过理论公式(水分收支方程式)表现上述湿度的影响因子的关系式时,能够导 出以下的式(11)。
[0114]
[0115]
[0116] 在此,Xz:室内绝对湿度(kg/kg')、V :室内容积(m3)、X。:外部气体绝对湿度(kg/ kg')、Gv:换气量(m3/sec)、W1:室内产生水分量(kg/sec)、W HVAe:空调机制冷时的除湿量 (kg/sec)、a :表面湿气传递率(kg/m2/h/(kg/kg'))、A :表面积(m2)、XS:表面绝对湿度(kg/ kg')、GddU隙风量(m3/sec)、P :空气密度(kg/m3)、。:室内产生水分量的修正系数(一)、 ω :空调机制冷时的除湿量的修正系数(一)、j :考虑了吸湿散湿的表面数。
[0117] 式(11)的右边第一项表示换气带来的水分变化,第二项表示室内水分产生量,第 三项表示空调机2制冷时的除湿量,第四项表示墙壁等的吸湿散湿,第五项表示间隙风带 来的水分变化。以下对式(11)的右边各项的计算进行说明。
[0118] (换气带来的水分变化)
[0119] 对于式(11)的右边第一项的换气带来的水分变化,外部气体绝对湿度(X。) 51可 以通过在气象数据取得部4中取得的外部气温和外部气体相对湿度来计算。并且,在设置 有全热交换器的情况下,不使用外部气体相对湿度而使用全热交换器供气绝对湿度。在全 热交换器上设置有传感器的情况下,全热交换器供气绝对湿度也可以使用传感器信息。在 没有设置传感器的情况下,可以利用全热交换器的效率通过式(12)来计算。
[0120] [数学式8]
[0121] Xsa= (l-n E)xo+nExz+0.0004(nT-n E) (T0-Tz)…(12)
[0122] 在此,XSA:全热交换器供气绝对湿度(kg/kg')、ri Ε:*热交换器焓交换效率(一)、 ητ:全热交换器温度交换效率(一)、τ。:外部气温(κ)、τζ:室内温度(K)。
[0123] 换气量Gv根据全热交换器的规格来设定即可,但在全热交换器的规格不明的情况 下,也可以设定相对于室内容积V的换气次数或者相对于在室人数的换气量。
[0124] (室内产生水分量)
[0125] 式(11)的右边第二项的室内产生水分量通过每人的水分产生量乘以在室人数而 求出。与热特性参数设定部10同样地,在室人数可以通过传感器等计数或者推定运算。另 外,在没有实测值的情况下也可以设定平日/休息日模式。
[0126] (空调机制冷时的除湿量)
[0127] 式(11)的右边第三项空调机制冷时的除湿量通过式(13)计算。
[0128]
[0129]
[0130] 在此,Gt^ciut:吹出风量(m3/sec)、Χ Μιη:吹出风绝对湿度(kg/kg')。
[0131] 可以根据吹出风温度和吹出风相对湿度来计算吹出风绝对湿度Xhciut。在利用传感 器计测出吹出风温度和吹出风相对湿度的情况下,利用传感器计测值。在没有计测出的情 况下,也可以根据空调机2的运转数据来推定。空调机2中的室内机的热交换器表面濡湿 (相对湿度为100%)时,可以假定吹出风相对湿度为95%。另外,可以根据室内机的热交 换器的效率和热交换器入口配管温度通过式(14)求出吹出风温度。
[0132]
[0133]
[0134] 在此,Th ciut:吹出风温度(K)、T ΗΕΧ_ιη:热交换器入口配管温度(K)、τ :室内机热交 换器效率(一)。
[0135] 在空调机2的室内机中设置有传感器的情况下,吹出风量Gh ciJi用传感器计测 值。在没有设置传感器的情况下,也可以使用目录值。在目录值不明确的情况下,也可以利 用式(15)来计算空调机2产生的除湿量。
[0136]
[0137]
[0138
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