一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法及监测装置与流程

1.本发明涉及机柜制造领域，具体涉及一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法及监测装置。


背景技术：

2.现今，
″
节能
″
的思想已深入人心，从生活中的各个方面都得以体现，但有些方面仍存在不足，其原因是无法更为精准地监测或计算出功耗或使用状态，进而导致能源消耗，例如：(1)在一个大型商场，其采用的中央空调进行制冷，由于商场场地大、区域多且中央空调的制冷功率恒定，导致在不同情形下出现各种能源浪费的情况，如早上或晚上顾客少、且商铺各种产生热量的设备少时，相同温度下，顾客或者工作人员感觉环境温度过低，而中午、节假日、顾客多或产生热量多(餐饮区)的区域，同样的温度下，反而感觉该商场太热，进而又对商场进行降温控制，以至于有些顾客少或产生热量少的区域过冷，进而产生不适感，而商场的中央空调难以监测或检测到对应区域的温度变化，始终以最大功率进行制冷或制热，无法节能，耗电量大；(2)机房，例如一个10平米的机房，正常情况下安装一台1.5匹的空调进行制冷或制热来保持机房的环境温度，以对机房内部的发热器件(如电脑、控制柜等)进行散热；然而在相同平方数的空间内，其内部发热器件的数量不同所带来的效果是不同的，10平米内装设3台发热器件与装设10台发热器件所散发出的热量完全不同，现在的做法仅将空调以最大功率调整进行降温，无法计算后进行调节，导致耗电量大幅度增加，不具有节能效果；
3.综上，急需一能够准确计算出功率的方法作为制冷或制热设备配置制冷量或发热量基础，以实现降低功耗。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法及监测装置，其解决现有技术中因监测数据与计算结果不准确而导致节能效果差的问题；
5.为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法，该计算方法包括：
7.通过人为测量获取监测区域的范围，并将该范围通过人为划分形成若干个单元空间网格区域；
8.对应于各所述单元空间网格区域分别配置至少一个温度采集单元，以用于获取各单元空间网格区域内的温度变化；
9.各温度采集单元均在每隔人为设定的第一期间对温度值进行采集、存储与比较，获取在第一期间的温度差值；且以所获取的温度差值与空气比热容、空气密度、单元空间网格区域体积的乘积计算出各所述单元空间网格区域所吸收或散失的热量；
10.通过各所述单元空间网格区域所吸收或散失的热量之和计算设备的发热或制冷功率，即：
[0011][0012]
其中，
[0013]
p为功率、c
空气
为空气比热容、ρ
空气
为空气密度、vi为各单元空间网格区域的体积、δt为第一期间、δti为温差值。
[0014]
进一步地，在人为设定的第一期间，各温度采集单元分别采集末尾时点的温度值与初始时点温度值的差值即为温差值，即：
[0015]
δt＝t末尾-t初始
[0016]
其中，t末尾为第一期间末尾时点所采集的温度值、t初始为第一期间初始时点所采集的温度值。
[0017]
进一步地，任一所述单元空间网格区域所吸收或散失的热量计算公式为：
[0018]
q＝c
空气
·
ρ
空气
·v空气
·
δt
[0019]
其中：q为吸收或散失的热量、c
空气
为空气比热容、ρ
空气
为空气密度、v
空气
为各单元空间网格区域的体积δt为温差值。
[0020]
进一步地，所述监测区域范围内总吸收或散失的热量计算公式为：
[0021][0022]
其中，q
总
为监测区域范围总吸收或散失的热量。
[0023]
进一步地，通过监测区域范围的总吸收或散失的热量计算设备在第一期间发热或制冷的功率，即：
[0024][0025]
其中，p为设备发热或制冷功率。
[0026]
一种基于空间网格化设备发热或制冷功率的监测装置，该监测装置包括若干个温度采集单元、数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块及功率数据输出模块，所述数据处理模块通过所述的计算方法获取功率数据；其中，各所述温度采集模块用于采集所对应单元空间网格区域内的温度，通过数据采集模块发送至数据存储模块存储，并以数据处理模块计算出吸收或散失的热量，转换成对应的功率后通过功率数据输出模块输出给设备的执行器件。
[0027]
由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有的如下有益效果：
[0028]
本发明提供一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法及监测装置，其解决现有技术中因监测数据与计算结果不准确而导致节能效果差的问题；本发明所述的计算方法通过对监测区域进行空间网格化划分，形成若干个单元小空间，且在各个单元小空间内设置温度采集单元，达到更为精准地获取各单元小空间的温度，并以人为设定的第一期间内获取温度差值，若温度差值为正数，则为升温(吸收的热量)，反之为负数则为降温
(散失热量)，在通过求和的方式获取各个单元小空间的热量总和，最终换算成功率，给到设备执行降温或升温指令，并且能够根据所获取的功率值驱使设备以对应功率进行运转或工作，无需以最大功率进行运行；举例说明：例如小区内配置的千伏安的变压器，该变压器装设在室内、机柜或机房，该变压器在工作时产生的热量不同，其原因是居民用电状态不同，如在夜晚居民都在家，其用电量大，该变压器的负载率高达80～95％以上，所产生的热量大；又如在工作日的白天，居民外出工作，此时居家用电量小，该变压器的负载率低，仅达到20％左右，其产生的热量小，现有的方式无法计算也无法精准监测到发热的情形，通常就是以最大的恒定功率对机柜内或室内变压器进行降温或升温，无法根据实际发热或制冷量进行对应功率来进行调节，导致过度或过量地配置，无法达到节能的作用与效果，尤其是一些精密的仪器，对温度要求高，不适合在过热或过冷的空间内工作，现有的方式无法达到此要求，而本发明所述的方式可准确的获取发热量，监测数据更为准确，对应计算出的制冷量或发热量换算成对应功率，发送给设备以对应的功率进行发热或制冷，节能的同时对设备的使用寿命也大幅度地提升，无需以最大功率运行。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，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。
[0030]
图1为本发明所述监测装置的架构示意图。
具体实施方式
[0031]
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，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不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。
[0032]
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语
″
第一
″
、
″
第二
″
或
″
第三
″
等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
[0033]
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语
″
中心
″
、
″
横向
″
、
″
纵向
″
、
″
水平
″
、
″
垂直
″
、
″
顶
″
、
″
底
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
上
″
、
″
下
″
、
″
前
″
、
″
后
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
顺时针
″
、
″
逆时针
″
等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
[0034]
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语
″
固接
″
或
″
固定连接
″
，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
[0035]
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语
″
包括
″
、
″
具有
″
以及它们的变形，意图在于
″
包含但不限于
″
。
[0036]
参见图1，本发明所述的一种基于空间网格化设备发热或制冷功率的监测装置，该监测装置包括若干个温度采集单元1、数据采集模块2、数据存储模块3、数据处理模块4及功率数据输出模块5；
[0037]
若干个温度采集单元1，其用于采集单元空间网格区域的温度，并通过数据数据采集模块2传输至数据存储模块3存储；
[0038]
数据处理模块4对所采集的温度值进行处理与计算，并转换成功率数据；
[0039]
功率数据输出模块5则将功率数据输出给设备的执行器件6，本发明以空调为执行器件6为例，根据计算的功率驱使空调以对应的功率进行制冷或制热；
[0040]
需说明的是，所述的数据处理模块4通过一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法输出功率数据，具体计算方法包括：
[0041]
(1)通过人为测量获取监测区域a的范围，并将该范围通过人为划分形成若干个单元空间网格区域a1；
[0042]
(2)对应于各所述单元空间网格区域a1分别配置至少一个温度采集单元1(本发明以温度传感器举例)，以用于获取各单元空间网格区域a1内的温度变化；具体为：
[0043]
各温度采集单元1均在每隔人为设定的第一期间δt对温度值进行采集、存储与比较，获取在第一期间δt的温度差值；即：在人为设定的第一期间δt，各温度采集单元1分别采集末尾时点的温度值与初始时点温度值的差值即为温差值，即：
[0044]
δt＝t末尾-t初始
[0045]
其中，t末尾为第一期间δt末尾时点所采集的温度值、t初始为第一期间δt初始时点所采集的温度值。
[0046]
而各个温度采集单元1便获得δt1、δt2、δt3、δt4......δti；
[0047]
需说明的是，这里的δt若为正值，则反应出温度在上升，即为升温，若δt1为负值，则反应出温度为下降，即降温；
[0048]
(3)而后计算每一所述单元空间网格区域a1所吸收或散失的热量，即以所获取的温度差值δt与空气比热容c
空气
、空气密度ρ
空气
、单元空间网格区域体积v
空气
的乘积计算出各所述单元空间网格区域a1所吸收或散失的热量，计算公式为：
[0049]
q＝c
空气
·
ρ
空气
·v空气
·
δt
[0050]
其中：q为吸收或散失的热量、c
空气
为空气比热容、c
空气
为空气密度、v
空气
为各单元空间网格区域a1的体积δt为温差值。
[0051]
通过此方式便可获取每一单位网格区域的热量q1、q2、q3......qn；
[0052]
随后推导出在人为设定第一期间δt时间段内，监测区域a内空气吸收(散失)的热量为q
总
，
[0053]q总
＝q1+q2+q3+
…
+qn
[0054]
即：q
总
＝c
空气
·
ρ
空气
·v1
·
δt1+c
空气
·
ρ
空气
·v2
·
δt2+
……c空气
·
ρ
空气
·vn
·
δtn
[0055][0056]
注：v1、v2、v3...vn为各个单元空间网格区域a1的体积，δt1、δt2、δt3...δtn为各个单元空间网格区域a1在δt时间段内温差值；
[0057]
(4)换算在人为设定第一期间δt时间段内，设备需发热(制冷)功率：即通过监测区域a范围的总吸收或散失的热量计算设备在第一期间δt发热或制冷的功率，计算公式为：
[0058][0059]
其中，p为设备发热或制冷功率；
[0060]
结合上述监控区域总热量q
总
的公式，推到出各所述单元空间网格区域a1所吸收或散失的热量之和计算设备的发热或制冷功率，即：
[0061][0062]
其中，
[0063]
p为功率、c
空气
为空气比热容、ρ
空气
为空气密度、vi为各单元空间网格区域a1的体积、δt为第一期间δt、δti为温差值。
[0064]
通过获取温度采集单元1获取温度值，且结合人为设定的第一期间δt(此第一期间δt根据实际需求设定，如5秒钟、5分钟等)，结合上述公式即可获发热功率或制冷功率，再经功率数据输出模块5发送给执行器件6(空调)，该空调可根据所监测获取的功率进行调配对应功率(瓦数)来进行降温或升温，避免以最大功率来持续运行，造成能源上的浪费。
[0065]
本发明提供一种基于空间网格化对设备发热或制冷功率的计算方法及监测装置，其解决现有技术中因监测数据与计算结果不准确而导致节能效果差的问题；本发明所述的计算方法通过对监测区域进行空间网格化划分，形成若干个单元小空间，且在各个单元小空间内设置温度采集单元，达到更为精准地获取各单元小空间的温度，并以人为设定的第一期间内获取温度差值，若温度差值为正数，则为升温(吸收的热量)，反之为负数则为降温(散失热量)，在通过求和的方式获取各个单元小空间的热量总和，最终换算成功率，给到设备执行降温或升温指令，并且能够根据所获取的功率值驱使设备以对应功率进行运转或工作，无需以最大功率进行运行。
[0066]
上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。