本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于負(fù)荷率預(yù)測的供水變溫度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空調(diào)大系統(tǒng)中熱泵機(jī)組供水溫度與系統(tǒng)能效有直接的關(guān)系，以供冷季為例，供水溫度越高，機(jī)組效率越高，單位制冷量能耗越低，通常來講負(fù)荷高時(shí)，供水溫度低些，負(fù)荷低時(shí)，供水溫度高些，既能保證機(jī)組的效率，也能保證負(fù)荷的需要，滿足舒適度的要求。

現(xiàn)有技術(shù)通常根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷或環(huán)境溫度調(diào)整供供水溫度，存在很多缺陷。比如通過計(jì)算得到的空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷其實(shí)并不能夠真實(shí)反映實(shí)際需要的能量需求，僅代表在某種供能和用能方式下實(shí)際消耗的能量；環(huán)境溫度能夠部分間接地表征空調(diào)系統(tǒng)的能量需求，但也不夠全面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于負(fù)荷率預(yù)測的供水變溫度控制系統(tǒng)，用于對機(jī)組供水溫度進(jìn)行合理控制，解決采用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)難以滿足用能的經(jīng)濟(jì)性或舒適度要求的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于負(fù)荷率預(yù)測的供水變溫度控制系統(tǒng)包括：

環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器，實(shí)測環(huán)境溫度和下一時(shí)刻的環(huán)境溫度預(yù)測值分別作為該環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器的輸入1和輸入2，按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算環(huán)境溫度負(fù)荷率，作為該環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器的輸出；

環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器，實(shí)測環(huán)境濕度和下一時(shí)刻的環(huán)境濕度預(yù)測值分別作為該環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器的輸入1和輸入2，按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算環(huán)境濕度負(fù)荷率，作為該環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器的輸出；

外負(fù)荷率計(jì)算器，所述環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器的輸出和所述環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器的輸出分別作為該外負(fù)荷率計(jì)算器的輸入1和輸入2，對該輸入1和該輸入2進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算，得到外負(fù)荷率，作為該外負(fù)荷率計(jì)算器的輸出；

內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器，各設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和下一時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測值作為該內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器的輸入，設(shè)1≤i≤n，其中n為設(shè)備的總個(gè)數(shù)；設(shè)第i個(gè)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)為Di1，運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測值為Di2，在該第i個(gè)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行時(shí)，Di1為實(shí)數(shù)1，否則Di1為實(shí)數(shù)0，在該第i個(gè)設(shè)備預(yù)測為在下一時(shí)刻運(yùn)行時(shí)，Di2為實(shí)數(shù)1，否則Di2為實(shí)數(shù)0；設(shè)所述第i個(gè)空調(diào)的內(nèi)負(fù)荷為Pi，則Pi＝Ci×Di1×c1+Ci×Di2×c2，其中，Ci為第i個(gè)設(shè)備的額定熱負(fù)荷與額定濕負(fù)荷總和，c1和c2為常數(shù)且c1+c2＝1；設(shè)內(nèi)負(fù)荷率為Pnr，則其中，P0為設(shè)備全部開啟時(shí)額定熱負(fù)荷與濕負(fù)荷的總和，內(nèi)負(fù)荷率Pnr作為該內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器的輸出；

出水溫度設(shè)定器，所述外負(fù)荷率計(jì)算器的輸出和所述內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器的輸出分別作為出水溫度設(shè)定器的輸入1和輸入2，對該輸入1和該輸入2進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算，得到總負(fù)荷率，以該總負(fù)荷率為自變量，按照線性或非線性關(guān)系，計(jì)算出水溫度設(shè)定值，作為該出水溫度設(shè)定器的輸出；

機(jī)組控制器，所述出水溫度設(shè)定器的輸出和出水溫度測量值分別作為機(jī)組控制器輸入1和輸入2，其中，所述出水溫度設(shè)定器的輸出作為機(jī)組控制器的設(shè)定值，所述出水溫度測量值作為機(jī)組控制器的測量值，該機(jī)組控制器采用PID控制算法；以及

功率執(zhí)行器，所述機(jī)組溫度控制器的輸出作為該功率控制器的輸入，該功率執(zhí)行器用于調(diào)節(jié)冷水機(jī)組的出水溫度。

本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)具有如下有益效果：

首先，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用環(huán)境溫度表征空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，進(jìn)行出水溫度設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，本發(fā)明同時(shí)引入了環(huán)境溫度、環(huán)境濕度二個(gè)主要因素來表征空調(diào)系統(tǒng)的外負(fù)荷，同時(shí)引入設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)表征空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)負(fù)荷，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷對出水溫度設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，更加科學(xué)合理；

并且，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用實(shí)測氣象條件等影響因素表征空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，同時(shí)引入了這些影響因素的預(yù)測值來表征空調(diào)系統(tǒng)未來時(shí)刻的負(fù)荷，增強(qiáng)了所優(yōu)化的出水溫度設(shè)定值具備了適應(yīng)工況條件變化的能力。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的供水變溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例提供的基于負(fù)荷率預(yù)測的供水變溫度控制系統(tǒng)，下面結(jié)合說明書附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于負(fù)荷率預(yù)測的供水變溫度控制系統(tǒng)，其應(yīng)用于圖1所示的空調(diào)系統(tǒng)中，該空調(diào)系統(tǒng)覆蓋至少一個(gè)分區(qū)，在本實(shí)施例中以覆蓋一個(gè)分區(qū)(即圖中虛線包圍部分)為例進(jìn)行說明。該分區(qū)內(nèi)包括多個(gè)房間(圖1中為房間1～房間n)，每個(gè)房間內(nèi)安裝有一個(gè)空調(diào)，每個(gè)空調(diào)配置有溫度控制器，用于對對應(yīng)房間的實(shí)際溫度進(jìn)行控制。該分區(qū)對應(yīng)設(shè)有變頻泵P201，用于控制該分區(qū)內(nèi)的供水流量。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的供水變溫度控制系統(tǒng)包括環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器A，環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器B，外負(fù)荷率計(jì)算器C，內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器D，出水溫度設(shè)定器G，機(jī)組控制器H，功率執(zhí)行器I以及相關(guān)測控儀表(未圖示)。

關(guān)于上述環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器A，相關(guān)測控儀表實(shí)測環(huán)境溫度Tn，來自天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的下一時(shí)刻的環(huán)境溫度預(yù)測值Tn+1，該環(huán)境溫度Tn和該環(huán)境溫度預(yù)測值Tn+1分別作為環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器A的輸入1和輸入2，而后環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器A按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1，以該環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1作為環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器A的輸出。

上述計(jì)算環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1的具體過程為：對環(huán)境溫度Tn和環(huán)境溫度預(yù)測值Tn+1進(jìn)行加權(quán)求和，求出參考環(huán)境溫度Tref，即Tref＝a1×Tn+a2×Tn+1，其中a1+a2＝1。以參考環(huán)境溫度Tref為自變量，按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1。在本實(shí)施例中，優(yōu)選a1＝0.4，a2＝0.6。

參考環(huán)境溫度Tref和環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1的具體關(guān)系如下。例如在供冷季，參考環(huán)境溫度Tref在25℃～40℃范圍內(nèi)變化時(shí)，按照線性關(guān)系對應(yīng)環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1在30％～100％范圍內(nèi)變化；參考環(huán)境溫度Tref低于25℃時(shí)，環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1為30％，參考環(huán)境溫度Tref高于40℃時(shí)，環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1為100％。在本實(shí)施例中，作為參考環(huán)境溫度Tref與環(huán)境溫度負(fù)荷率Pn1的一種可選的具體關(guān)系：當(dāng)25℃≤Tref≤40℃時(shí)，Pn1＝(7×Tref-130)/150；當(dāng)Tref＜25℃時(shí)，Pn1＝30％；當(dāng)Tref＞40℃時(shí)，Pn1＝100％。

關(guān)于上述環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器B，相關(guān)測控儀表實(shí)測環(huán)境濕度來自天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)的下一時(shí)刻的環(huán)境濕度預(yù)測值該環(huán)境濕度和下一時(shí)刻的環(huán)境濕度預(yù)測值分別作為環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器B的輸入1和輸入2，而后環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器B按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2，以該環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2作為環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器B的輸出。

上述計(jì)算環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2的具體過程為：對環(huán)境濕度和環(huán)境濕度預(yù)測值進(jìn)行加權(quán)求和，求出參考環(huán)境濕度即其中b1+b2＝1。以參考環(huán)境濕度為自變量，按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2。在本實(shí)施例中，優(yōu)選b1＝0.4，b2＝0.6。

參考環(huán)境濕度和環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2的具體關(guān)系如下。例如在供冷季，參考環(huán)境濕度在60％～90％的范圍內(nèi)變化時(shí)，按照線性關(guān)系對應(yīng)環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2在0％～100％范圍內(nèi)變化；參考環(huán)境濕度低于60％時(shí)，環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2為0％；參考環(huán)境濕度高于90％時(shí)，環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2為100％。在本實(shí)施例中，作為參考環(huán)境濕度和環(huán)境濕度負(fù)荷率Pn2的一種可選的具體關(guān)系，當(dāng)時(shí)，當(dāng)＜60％時(shí)，Pn2＝0；當(dāng)時(shí)，Pn2＝100％。

關(guān)于上述外負(fù)荷率計(jì)算器C，環(huán)境溫度負(fù)荷率計(jì)算器A的輸出作為外負(fù)荷率計(jì)算器C的輸入1(即Pn1)，環(huán)境濕度負(fù)荷率計(jì)算器B的輸出作為外負(fù)荷率計(jì)算器B的輸入2(即Pn2)，對輸入1和輸入2進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算，得到外負(fù)荷率Por，計(jì)算得到的Por作為外負(fù)荷率計(jì)算器120的輸出。具體地，Por＝Pn1×k1+Pn2×k2，其中k1+k2＝1。在本實(shí)施例中，優(yōu)選k1＝0.7，k2＝0.3，并且，k1/k2為環(huán)境熱負(fù)荷與環(huán)境濕負(fù)荷比。

關(guān)于上述內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器D，設(shè)共有n個(gè)設(shè)備，在這n個(gè)設(shè)備中，第i個(gè)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)為Di1，且下一時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測值為Di2，其中1≤i≤n。在該第i個(gè)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行時(shí)，Di1為實(shí)數(shù)1，否則Di1為實(shí)數(shù)0；在該第i個(gè)設(shè)備的下一時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測為運(yùn)行時(shí)，Di2為實(shí)數(shù)1，否則Di2為實(shí)數(shù)0；設(shè)第i個(gè)空調(diào)的內(nèi)負(fù)荷為Pi。則

Pi＝Ci×Di1×c1+Ci×Di2×c2

其中，Ci為第i個(gè)設(shè)備的額定熱負(fù)荷與額定濕負(fù)荷總和，c1和c2為常數(shù)且c1+c2＝1。在本實(shí)施例中，優(yōu)選c1＝0.4，c2＝0.6。

設(shè)內(nèi)負(fù)荷率為Pnr，則

其中，P0為設(shè)備全部開啟時(shí)額定熱負(fù)荷與濕負(fù)荷的總和，內(nèi)負(fù)荷率Pnr作為該內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器D的輸出；

關(guān)于出水溫度設(shè)定器G，以上述外負(fù)荷率計(jì)算器的輸出Por作為該出水溫度設(shè)定器G的輸入1，以上述內(nèi)負(fù)荷率計(jì)算器的輸出Pnr作為該出水溫度設(shè)定器G的輸入2。出水溫度設(shè)定器G對輸入1和輸入2進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，得到總負(fù)荷率。具體地，設(shè)總負(fù)荷率為Pr，則Pr＝d1×Por+d2×Pnr，其中d1+d2＝1。在本實(shí)施例中，優(yōu)選d1＝0.75，d2＝0.25，并且，d1/d2為外負(fù)荷與內(nèi)負(fù)荷之比。而后，出水溫度設(shè)定器G以該總負(fù)荷率Pr為自變量，按照線性或非線性關(guān)系計(jì)算出水溫度設(shè)定值Tsp，以該出水溫度設(shè)定值Tsp作為出水溫度設(shè)定器的輸出。

總負(fù)荷率Pr與出水溫度設(shè)定值Tsp的關(guān)系如下。例如在供冷季，總負(fù)荷率Pr在30％～100％范圍內(nèi)變化時(shí)，對應(yīng)出水溫度設(shè)定值Tsp在12℃～7℃變化；總負(fù)荷率Pr低于30％時(shí)，出水溫度設(shè)定值Tsp為12℃；總負(fù)荷率Pr高于100％時(shí)，出水溫度設(shè)定值Tsp為7℃。在本實(shí)施例中，作為總負(fù)荷率Pr與出水溫度設(shè)定值Tsp的一種可選的具體關(guān)系：當(dāng)30％≤Pr≤100％時(shí)，Tsp＝(99-50×Pr)/7；當(dāng)Pr＜30％時(shí)，Tsp＝12℃；當(dāng)Pr＞100％時(shí)，Tsp＝7℃。

關(guān)于機(jī)組控制器H，出水溫度設(shè)定器G的輸出Tsp作為機(jī)組控制器H的設(shè)定值；相關(guān)測控儀表對供水溫度進(jìn)行測量，獲得的供水溫度測量值T1作為機(jī)組控制器H的測量值，機(jī)組控制器H采用PID控制算法或其他算法。

機(jī)組控制器H的輸出作為上述功率執(zhí)行器I的輸入，功率執(zhí)行器I用于控制冷水機(jī)組的出水溫度。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于負(fù)荷率預(yù)測的供水變溫度控制系統(tǒng)具有如下有益效果：

首先，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用環(huán)境溫度表征空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，進(jìn)行出水溫度設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，本發(fā)明同時(shí)引入了環(huán)境溫度、環(huán)境濕度二個(gè)主要因素來表征空調(diào)系統(tǒng)的外負(fù)荷，同時(shí)引入設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)表征空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)負(fù)荷，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷對出水溫度設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，更加科學(xué)合理；

并且，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用實(shí)測氣象條件等影響因素表征空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，同時(shí)引入了這些影響因素的預(yù)測值來表征空調(diào)系統(tǒng)未來時(shí)刻的負(fù)荷，增強(qiáng)了所優(yōu)化的出水溫度設(shè)定值具備了適應(yīng)工況條件變化的能力。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。