一种中央空调系统动态水力平衡调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中央空调系统控制领域，具体涉及一种中央空调系统动态水力平衡调 节方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展，越来越多的建筑采用中央空调系统。根据现有数据统计，中央空 调系统能耗约占建筑总能耗的40%以上。随着能源与环境成为人们日益关注的问题，中央空 调系统的节能引进越来越多的关注。
[0003] 中央空调系统运行过程中，水力失调是造成能源浪费的主要的原因之一。由于中 央空调系统水力失调，造成系统各管路、设备流量不合理分配，使流经末端设备的流量与设 计流量不符，从而导致出现不同区域冷热不均的现象，造成能源的浪费。为了解决这个问 题，通常可以提高水栗扬程，满足流量不足管路的流量需求，但这样会造成更大的电能浪 费。 目前解决中央空调系统水力失调的方法主要为采用静态水力平衡阀、动态水力平衡阀 实现对中央空调水系统的流量分配调节。静态平衡阀的主要目的是保证末端设备同时达到 设计流量，但是由于空调实际供能负荷会随着室外环境和人员流动而变化，末端设备在大 部分时间内不需要达到设计流量。动态平衡阀的主要目的保证外界环境变化导致系统其它 分支管路特性发生变化时通过调节阀的开度保持压差不变或者自身环路流量保持不变。静 态平衡阀、动态平衡阀的实质都是通过调整局部管路阻力来解决空调水系统管路部分的水 力平衡问题，但对于安装电动两通阀的风机盘管系统，由于末端的冷热负荷和流量的需求 具有很大不确定性，无论静态平衡阀还是动态平衡阀都很难进行准确的水力平衡调节。
【发明内容】
[0004] 本发明提出一种中央空调系统动态水力平衡调节方法和装置，以解决当前中央空 调系统运行过程中的水力失调造成的室内温度冷热不均以及由此造成的能源浪费问题。
[0005] 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种中央空调系统动态水力平 衡调节方法。该方法包括:获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取所述各风机盘管对 应房间的室内环境数据，获取室外环境数据，获取中央空调总管供水温度数据;设定所述中 央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态;根据所述各风机盘管对应房间的目 标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其 中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定参数曲 线、中央空调总管供回水压差控制参数曲线或至少其中一种;并根据所述控制参数曲线控 制所述中央空调系统运行。
[0006] 进一步地，获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取各风机盘管对应的室内 环境数据，获取室外环境数据，包括:所述中央空调系统各风机盘管运行数据包括但不限于 各风机盘管的电动二通阀状态数据、各风机盘管风速档位数据;所述各风机盘管对应房间 的室内环境数据包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或 几种;所述室外环境数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外 光照强度其中的一种或几种。
[0007] 进一步地，设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态，包 括:所述目标室内环境状态为期望通过中央空调系统运行达到的室内环境数据，可以包括 室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据ASHRAE 定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区间考虑 的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因此，预 设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。
[0008] 进一步地，所述根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总 管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，包括:根据所述各风机盘管对应 房间的目标室内环境状态计算各风机盘管的目标供冷量或供热量;及根据所述各风机盘管 目标供冷量或供热量计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各 风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差 控制参数曲线或至少其中一种。
[0009] 进一步地，所述计算各风机盘管的目标供冷量或供热量，包括：建立室内负荷模 型，计算所述满足各风机盘管对应室内负荷需求的风机盘管换热量；以及在一定时间内计 算满足所述室内负荷需求的各风机盘管换热量即为各风机盘管目标供冷量或供热量。
[0010] 进一步地，所述根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量计算所述中央空调系统 的控制参数曲线，包括： 建立风机盘管供冷或供热模型，计算风机盘管供冷量或供热量与风机盘管水流量、风 机盘管风速设定之间的关系：
其M
9风机盘管供冷量或供热量，
各风机盘管风速设定值， $为风机盘管对应区域的室内温度
为风机盘管对应区域的室内湿度，.?为中央空调总 管的供水温度。
[0011] 建立风机盘管水流量模型，计算风机盘管水流量与各风机盘管电动二通阀状态、 中央空调供回水压差之间的关系：
式中
为所述中央空调系统连接的所有的风机盘管电动二通阀控制参 数，編^表示所述中央空调系统总管供回水压差，为模型计算得到的所有风机 盘管水流量。
[0012] 根据所述风机盘管供冷或供热模型、所述风机盘管水流量模型建立中央空调系统 控制模型，用公式表示为：
控制向量为 目标函数为 约束函数为：
i=l，2，...，N 式中
为t时刻中央空调水系统及末端风机盘管功率之和，为t时刻的电价， 为t时刻各风机盘管的供冷量或者供热量，I为各风机盘管的目标供冷量或供热量，％为 计算起始时刻，論为控制时间段，t为％到％+龜之间的任意时刻。
[0013] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种中央空调系统动态水力 平衡调节装置。该装置包括:获取单元，用于获取获取中央空调系统各风机盘管运行数据、 各风机盘管对应房间的室内环境数据、室外环境数据以及中央空调总管供水温度数据;设 定单元，用于设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态;第一计算 单元，用于根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数 据计算所述中央空调系统的控制参数曲线；以及控制单元，用于根据控制参数曲线控制所 述中央空调系统运行。
[0014] 进一步地，获取单元获取的所述风机盘管运行数据包括但不限于各风机盘管的电 动二通阀状态数据、各风机盘管风速档位数据;所述各风机盘管对应房间的室内环境数据 包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或几种;所述室外环 境数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外光照强度其中的一 种或几种。
[0015] 进一步地，设定单元设定的所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环 境状态，包括:所述目标室内环境状态为期望通过中央空调系统运行达到的室内环境数据， 可以包括室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根 据ASHRAE定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度 区间考虑的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。 因此，预设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。
[0016] 进一步地，第一计算单元包括:第一计算模块，用于计算中央空调系统各风机盘管 目标供冷量或供热量;其中，各风机盘管目标供冷量或供热量与其对应房间的目标室内环 境状态相对应；以及第二计算模块，用于根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量计算所 述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参 数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线或至少其中一 种，各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回 水压差控制参数曲线用于控制电动二通阀、风机盘管风速设定以及总管供回水压差压差实 现中央空调系统的动态水力平衡。
[0017] 通过本发明，采用获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取各风机盘管对应