一种基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法与流程

本发明涉及工业生产仿真设计的技术领域，特别涉及一种基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法。

背景技术：

随着我国科学技术的快速发展和人们生活水平的日益提高，中央空调已经在现代智能建筑中得到了广泛的应用。特别是在大型公共建筑中，中央空调的应用已是现代智能建筑技术的重要衡量标准之一，是现代智能建筑创造高舒适性、高效率的工作和生活环境中所必需的建筑设备。但中央空调又是建筑物中消耗能源最多的设备之一，在传统的控制方式中，通过冷冻水泵的转速与空调的二通阀对流过末端的冷量进行调节。压差旁通阀仅作为集水器与分水器之间压差保护装置，在分水器与集水器间压差过大时，才会对压差阀进行调节，从而影响到末端冷量；此外，在实际运行中，常常会出现在冷冻水泵的频率降到最低，空调末端二通阀开度减到最小的情况下，集水器与分水器之间压差并未达到保护阈值。但是此时冷冻系统所供的冷量大于空调末端实际所需要的冷量，导致流入末端的冷量过剩，系统无法精准地控制送到末端的冷量，若冷机制冷量为q1，末端所需冷量为q2，当q1大于q2时，若将全部冷量供给末端，会使末端温度低于目标值，造成冷量大量损失，末端舒适度也会大大降低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法，该基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法包括如下步骤：步骤s1，确定室内环境对应的调节目标温度t0，以及采集该室内环境的实时温度t1；步骤s2，根据该调节目标温度t0与该实时温度t1之间的大小关系，适应性地确定对该压差旁通阀的开度调节模式；步骤s3，根据该开度调节模式，对该压差旁通阀进行相应开度改变操作；步骤s4，在完成该开度改变操作后，重新判断该调节目标温度t0与该实时温度t1之间的匹配关系；可见，该基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法通过利用末端负荷调节压差旁通阀的开度，改变流到末端的冷量以保证提供的冷量和空调末端所需的负荷相匹配，当室内温度达到或超过预期值时，控制使压差旁通阀自动调节为关闭状态，系统管路内的供水全部流入空调末端装置；当室内温度低于期望值，冷机所提供的最小冷量大于末端所需负荷，控制使压差旁通阀自动调节为开启状态，开度根据末端负荷调节，使系统管路内的部分供水经旁通管直接流入回水管，将末端不需要的多余冷量通过压差旁通阀送回冷机内，从而更加精准灵活的控制流入末端的冷量，使水系统的控制得到优化和达到节能的目的。

本发明提供一种基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法，其特征在于，所述基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法包括如下步骤：

步骤s1，确定室内环境对应的调节目标温度t0，以及采集所述室内环境的实时温度t1；

步骤s2，根据所述调节目标温度t0与所述实时温度t1之间的大小关系，适应性地确定对所述压差旁通阀的开度调节模式；

步骤s3，根据所述开度调节模式，对所述压差旁通阀进行相应开度改变操作；

步骤s4，在完成所述开度改变操作后，重新判断所述调节目标温度t0与所述实时温度t1之间的匹配关系；

进一步，在步骤s1中，确定室内环境对应的调节目标温度t0，以及采集所述室内环境的实时温度t1具体包括，

步骤s101，获取关于与所述室内环境对应的室外环境的天气数据以及关于所述室内环境的热红外数据和二氧化碳浓度数据；

步骤s102，根据所述天气数据、所述热红外数据和所述二氧化碳浓度数据，确定所述调节目标温度t0；

步骤s103，采集所述室内环境的不同位置区域对应的实时区域温度，以此计算得到所述实时温度t1；

进一步，在所述步骤s101中，获取关于与所述室内环境对应的室外环境的天气数据以及关于所述室内环境的热红外数据和二氧化碳浓度数据具体包括，

步骤s1011，获取关于所述室外环境在预定时间段的室外温度数据和室外湿度数据，并根据所述室外温度数据和所述室外湿度数据分别计算出室外平均温度值和室外平均湿度值，以作为所述天气数据；

步骤s1012，；获取所述室内环境在所述预定时间段的热红外变量状态和二氧化碳浓度变量状态，以此分别计算出室内热红外平均值和二氧化碳浓度平均值，以作为所述热红外数据和所述二氧化碳浓度数据；

或者，

在所述步骤s102中，根据所述天气数据、所述热红外数据和所述二氧化碳浓度数据，确定所述调节目标温度t0具体包括，

步骤s1021，根据室外平均温度值、室外平均湿度值、室内热红外平均值和二氧化碳浓度平均值构建一室内温度调节需求算法模型；

步骤s1022，根据所述室内温度调节需求算法模型，确定所述调节目标温度t0；

或者，

在所述步骤s103中，采集所述室内环境的不同位置区域对应的实时区域温度，以此计算得到所述实时温度t1具体包括，

步骤s1031，在所述室内环境的不同位置区域分别设置具有不同灵敏度的若干温度传感器；

步骤s1032，通过所述若干温度传感器获取所述不同位置区域对应的具有阶梯分布模式的若干检测温度数据；

步骤s1033，根据所述若干检测温度数据，计算得到所述实时温度t1；

进一步，在所述步骤s2中，根据所述调节目标温度t0与所述实时温度t1之间的大小关系，适应性地确定对所述压差旁通阀的开度调节模式具体包括，步骤s201，将所述调节目标温度t0与所述实时温度t1进行大小比较处理，以获得相应的大小比较结果；

步骤s202，若所述大小比较结果指示所述实时温度t1大于所述调节目标温度t0，则确定对所述压差旁通阀执行第一开度调节模式；

步骤s203，若所述大小比较结果指示所述实时温度t1小于或者等于所述调节目标温度t0，则确定对所述压差旁通阀执行第二开度调节模式；

进一步，在所述步骤s201中，将所述调节目标温度t0与所述实时温度t1进行大小比较处理，以获得相应的大小比较结果具体包括，

步骤s2011，根据预设温度变化极限范围，确定所述调节目标温度t0与所述实时温度t1各自的数据可用性；

步骤s2012，对具有相应数据可用性的所述调节目标温度t0与所述实时温度t1进行所述大小比较处理；

或者，

在所述步骤s202中，若所述大小比较结果指示所述实时温度t1大于所述调节目标温度t0，则确定对所述压差旁通阀执行第一开度调节模式具体包括，

若所述大小比较结果指示所述实时温度t1大于所述调节目标温度t0，则维持所述压差旁通阀当前的开度状态不变，并继续更新所述调节目标温度t0与所述实时温度t1，以定期执行所述步骤s201；

在所述步骤s203中，若所述大小比较结果指示所述实时温度t1小于或者等于所述调节目标温度t0，则确定对所述压差旁通阀执行第二开度调节模式具体包括，

若所述大小比较结果指示所述实时温度t1小于或者等于所述调节目标温度t0，则计算获取所述压差旁通阀的预期开度值，以此进入所述第二开度调节模式；

进一步，在所述步骤s3中，根据所述开度调节模式，对所述压差旁通阀进行相应开度改变操作具体包括，

步骤s301a，根据关于所述开度调节模式的触发指令，获取所述压差旁通阀对应的空调系统的风速参量和冷冻流量参量；

步骤s302a，根据所述风速参量和所述冷冻流量参量，计算得到所述压差旁通阀对应的预期开度值；

步骤s303a，根据所述预期开度值，对所述压差旁通阀进行手动开度改变操作或者自动开度改变操作；

或者，

在所述步骤s3中，根据所述开度调节模式，对所述压差旁通阀进行相应开度改变操作具体包括，

步骤s301b，利用下面公式(2)，计算得到所述压差旁通阀对应的开度角度θ，

在上述公式(2)中，θ表示所述压差旁通阀的开度角度，t1表示实时温度，t0表示调节目标温度，r表示所述压差旁通阀的内径半径，f表示所述压差旁通阀的转动基础力值；

步骤s302b，利用下面公式(3)，计算得到所述压差旁通阀对应的开度角度θ对应需要的电压值u，

在上述公式(3)中，u表示所述压差旁通阀对应的开度角度θ对应需要的电压值u，r表示所述压差旁通阀的阻值，i表示所述压差旁通阀对应的通电电流值；

步骤s303b，利用下面公式(4)，计算得到对所述压差旁通阀进行开度角度自动调节时节省的功率p，

在上述公式(4)中，p表示对所述压差旁通阀进行开度角度自动调节时节省的功率，p0表示所述压差旁通阀不进行开度角度自动调节时的功率值，

当p<0时，对所述压差旁通阀切换至无自动调节模式，

当p≥0时，对所述压差旁通阀按照预定开度角度进行调节；

进一步，在所述步骤s301a中，根据关于所述开度调节模式的触发指令，获取所述压差旁通阀对应的空调系统的风速参量和冷冻流量参量具体包括，

步骤s3011a，根据关于所述开度调节模式的触发指令，向所述空调系统的末端出风机组和冷水机组分别发送第一参量检测指令和第二参量检测指令；

步骤s3012a，根据所述第一参量检测指令和所述第二参量检测指令，分别获取所述末端出风机组的空调末端风速和所述冷水机组的冷冻系统流量，以分别作为所述风速参量和所述冷冻流量参量；

进一步，在所述步骤s302a中，根据所述风速参量和所述冷冻流量参量，计算得到所述压差旁通阀对应的预期开度值具体包括，

步骤s3021a，从所述风速参量和所述冷冻流量参量中分别获取所述压差旁通阀对应的空调系统的空调末端风速v和冷冻系统流量l；

步骤s3022a，根据下面公式(1)，计算得到所述预期开度值k

k＝(t0-t1)*v*l*d(s)(1)

在上述公式(1)中，t0为所述调节目标温度，t1为所述室内环境的实时温度，d(s)为预设补偿系数；

进一步，在所述步骤s303a中，根据所述预期开度值，对所述压差旁通阀进行手动开度改变操作或者自动开度改变操作具体包括，

步骤s3031a，判断所述预期开度值匹配于第一开度范围还是第二开度范围，其中，所述第一开度范围的精度小于所述第二开度范围的精度；

步骤s3032a，若所述预期开度值匹配于所述第一开度范围，则对所述压差旁通阀进行手动开度改变操作；

步骤s3033a，若所述预期开度值匹配于所述第二开度范围，则对所述压差旁通阀进行自动开度改变操作；

进一步，在所述步骤s4中，在完成所述开度改变操作后，重新判断所述调节目标温度t0与所述实时温度t1之间的匹配关系具体包括，

步骤s401，确定完成所述开度改变操作对应的完成时间点，并以所述完成时间点为起点，以预定时间间隔重新采集所述室内环境的实时温度t1；

步骤s402，判断所述重新采集的室内环境的实时温度t1与所述调节目标温度t0之间的差值δt；

步骤s403，若所述差值δt小于或者等于预设温度差范围，则终止当前的压差旁通阀节能优化方法；

步骤s404，若所述差值δt大于预设温度差范围，则依次重复执行所述步骤s1-s3，直到所述差值δt小于或者等于预设温度差范围为止。

相比于现有技术，该基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法通过利用末端负荷调节压差旁通阀的开度，改变流到末端的冷量以保证提供的冷量和空调末端所需的负荷相匹配，当室内温度达到或超过预期值时，控制使压差旁通阀自动调节为关闭状态，系统管路内的供水全部流入空调末端装置；当室内温度低于期望值，冷机所提供的最小冷量大于末端所需负荷，控制使压差旁通阀自动调节为开启状态，开度根据末端负荷调节，使系统管路内的部分供水经旁通管直接流入回水管，将末端不需要的多余冷量通过压差旁通阀送回冷机内，从而更加精准灵活的控制流入末端的冷量，使水系统的控制得到优化和达到节能的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明提供的一种基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法的流程示意图。

具体实施方式

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。

参阅图1，为本发明实施例提供的一种基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法的流程示意图。该基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法包括如下步骤：

步骤s1，确定室内环境对应的调节目标温度t0，以及采集该室内环境的实时温度t1；

步骤s2，根据该调节目标温度t0与该实时温度t1之间的大小关系，适应性地确定对该压差旁通阀的开度调节模式；

步骤s3，根据该开度调节模式，对该压差旁通阀进行相应开度改变操作；

步骤s4，在完成该开度改变操作后，重新判断该调节目标温度t0与该实时温度t1之间的匹配关系。

优选地，在步骤s1中，确定室内环境对应的调节目标温度t0，以及采集该室内环境的实时温度t1具体包括，

步骤s101，获取关于与该室内环境对应的室外环境的天气数据以及关于该室内环境的热红外数据和二氧化碳浓度数据；

步骤s102，根据该天气数据、该热红外数据和该二氧化碳浓度数据，确定该调节目标温度t0；

步骤s103，采集该室内环境的不同位置区域对应的实时区域温度，以此计算得到该实时温度t1。

优选地，在该步骤s101中，获取关于与该室内环境对应的室外环境的天气数据以及关于该室内环境的热红外数据和二氧化碳浓度数据具体包括，

步骤s1011，获取关于该室外环境在预定时间段的室外温度数据和室外湿度数据，并根据该室外温度数据和该室外湿度数据分别计算出室外平均温度值和室外平均湿度值，以作为该天气数据；

步骤s1012，；获取该室内环境在该预定时间段的热红外变量状态和二氧化碳浓度变量状态，以此分别计算出室内热红外平均值和二氧化碳浓度平均值，以作为该热红外数据和该二氧化碳浓度数据；

或者，

在该步骤s102中，根据该天气数据、该热红外数据和该二氧化碳浓度数据，确定该调节目标温度t0具体包括，

步骤s1021，根据室外平均温度值、室外平均湿度值、室内热红外平均值和二氧化碳浓度平均值构建一室内温度调节需求算法模型；

步骤s1022，根据该室内温度调节需求算法模型，确定该调节目标温度t0；

或者，

在该步骤s103中，采集该室内环境的不同位置区域对应的实时区域温度，以此计算得到该实时温度t1具体包括，

步骤s1031，在该室内环境的不同位置区域分别设置具有不同灵敏度的若干温度传感器；

步骤s1032，通过该若干温度传感器获取该不同位置区域对应的具有阶梯分布模式的若干检测温度数据；

步骤s1033，根据该若干检测温度数据，计算得到该实时温度t1。

优选地，在该步骤s2中，根据该调节目标温度t0与该实时温度t1之间的大小关系，适应性地确定对该压差旁通阀的开度调节模式具体包括，

步骤s201，将该调节目标温度t0与该实时温度t1进行大小比较处理，以获得相应的大小比较结果；

步骤s202，若该大小比较结果指示该实时温度t1大于该调节目标温度t0，则确定对该压差旁通阀执行第一开度调节模式；

步骤s203，若该大小比较结果指示该实时温度t1小于或者等于该调节目标温度t0，则确定对该压差旁通阀执行第二开度调节模式。

优选地，在该步骤s201中，将该调节目标温度t0与该实时温度t1进行大小比较处理，以获得相应的大小比较结果具体包括，

步骤s2011，根据预设温度变化极限范围，确定该调节目标温度t0与该实时温度t1各自的数据可用性；

步骤s2012，对具有相应数据可用性的该调节目标温度t0与该实时温度t1进行该大小比较处理；

或者，

在该步骤s202中，若该大小比较结果指示该实时温度t1大于该调节目标温度t0，则确定对该压差旁通阀执行第一开度调节模式具体包括，

若该大小比较结果指示该实时温度t1大于该调节目标温度t0，则维持该压差旁通阀当前的开度状态不变，并继续更新该调节目标温度t0与该实时温度t1，以定期执行该步骤s201；

在该步骤s203中，若该大小比较结果指示该实时温度t1小于或者等于该调节目标温度t0，则确定对该压差旁通阀执行第二开度调节模式具体包括，

若该大小比较结果指示该实时温度t1小于或者等于该调节目标温度t0，则计算获取该压差旁通阀的预期开度值，以此进入该第二开度调节模式。

优选地，在该步骤s3中，根据该开度调节模式，对该压差旁通阀进行相应开度改变操作具体包括，

步骤s301a，根据关于该开度调节模式的触发指令，获取该压差旁通阀对应的空调系统的风速参量和冷冻流量参量；

步骤s302a，根据该风速参量和该冷冻流量参量，计算得到该压差旁通阀对应的预期开度值；

步骤s303a，根据该预期开度值，对该压差旁通阀进行手动开度改变操作或者自动开度改变操作。

优选地，在该步骤s3中，根据该开度调节模式，对该压差旁通阀进行相应开度改变操作具体包括，

步骤s301b，利用下面公式(2)，计算得到该压差旁通阀对应的开度角度θ，

在上述公式(2)中，θ表示该压差旁通阀的开度角度，t1表示实时温度，t0表示调节目标温度，r表示该压差旁通阀的内径半径，f表示该压差旁通阀的转动基础力值；

步骤s302b，利用下面公式(3)，计算得到该压差旁通阀对应的开度角度θ对应需要的电压值u，

在上述公式(3)中，u表示该压差旁通阀对应的开度角度θ对应需要的电压值u，r表示该压差旁通阀的阻值，i表示该压差旁通阀对应的通电电流值；

步骤s303b，利用下面公式(4)，计算得到对该压差旁通阀进行开度角度自动调节时节省的功率p，

在上述公式(4)中，p表示对该压差旁通阀进行开度角度自动调节时节省的功率，p0表示该压差旁通阀不进行开度角度自动调节时的功率值，

当p<0时，对该压差旁通阀切换至无自动调节模式，

当p≥0时，对该压差旁通阀按照预定开度角度进行调节；

可见，上述过程能够基于末端负荷预测的压差旁通阀更加的节能，并且通过公式计算出自动化模式下所需要的电压，便可以利用程序控制其自动调节，提高了其可实用性以及可靠性。

优选地，在该步骤s301a中，根据关于该开度调节模式的触发指令，获取该压差旁通阀对应的空调系统的风速参量和冷冻流量参量具体包括，

步骤s3011a，根据关于该开度调节模式的触发指令，向该空调系统的末端出风机组和冷水机组分别发送第一参量检测指令和第二参量检测指令；

步骤s3012a，根据该第一参量检测指令和该第二参量检测指令，分别获取该末端出风机组的空调末端风速和该冷水机组的冷冻系统流量，以分别作为该风速参量和该冷冻流量参量。

优选地，在该步骤s302a中，根据该风速参量和该冷冻流量参量，计算得到该压差旁通阀对应的预期开度值具体包括，

步骤s3021a，从该风速参量和该冷冻流量参量中分别获取该压差旁通阀对应的空调系统的空调末端风速v和冷冻系统流量l；

步骤s3022a，根据下面公式(1)，计算得到该预期开度值k

k＝(t0-t1)*v*l*d(s)(1)

在上述公式(1)中，t0为该调节目标温度，t1为该室内环境的实时温度，d(s)为预设补偿系数。

优选地，在该步骤s303a中，根据该预期开度值，对该压差旁通阀进行手动开度改变操作或者自动开度改变操作具体包括，

步骤s3031a，判断该预期开度值匹配于第一开度范围还是第二开度范围，其中，该第一开度范围的精度小于该第二开度范围的精度；

步骤s3032a，若该预期开度值匹配于该第一开度范围，则对该压差旁通阀进行手动开度改变操作；

步骤s3033a，若该预期开度值匹配于该第二开度范围，则对该压差旁通阀进行自动开度改变操作。

优选地，在该步骤s4中，在完成该开度改变操作后，重新判断该调节目标温度t0与该实时温度t1之间的匹配关系具体包括，

步骤s401，确定完成该开度改变操作对应的完成时间点，并以该完成时间点为起点，以预定时间间隔重新采集该室内环境的实时温度t1；

步骤s402，判断该重新采集的室内环境的实时温度t1与该调节目标温度t0之间的差值δt；

步骤s403，若该差值δt小于或者等于预设温度差范围，则终止当前的压差旁通阀节能优化方法；

步骤s404，若该差值δt大于预设温度差范围，则依次重复执行该步骤s1-s3，直到该差值δt小于或者等于预设温度差范围为止。

从上述实施例的内容可知，该基于末端负荷预测的压差旁通阀节能优化方法通过利用末端负荷调节压差旁通阀的开度，改变流到末端的冷量以保证提供的冷量和空调末端所需的负荷相匹配，当室内温度达到或超过预期值时，控制使压差旁通阀自动调节为关闭状态，系统管路内的供水全部流入空调末端装置；当室内温度低于期望值，冷机所提供的最小冷量大于末端所需负荷，控制使压差旁通阀自动调节为开启状态，开度根据末端负荷调节，使系统管路内的部分供水经旁通管直接流入回水管，将末端不需要的多余冷量通过压差旁通阀送回冷机内，从而更加精准灵活的控制流入末端的冷量，使水系统的控制得到优化和达到节能的目的。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。