CN108758982A - 一种vrv空调分户计量计费系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VRV空调分户计量计费系统，该系统利用单位现有的内部网络冗余光纤组建能源管理专网，配置光纤交换机等网络设备，通过网络控制器实现互联网与现场控制子网的无缝链接，达到系统中心控制命令的准确下达和底层设备数据及时上传的目的；系统中心配置服务器、工作站、交换机等设备以及系统应用软件，实现数据的采集、存储、统计、分析和计算。本发明能够实现各建筑VRV空调的有效节能和精细化管理，实现空调实时用能的计量监测和能耗费用的实时结算，在节约能耗费用的同时大幅度减少人工统计、收费管理的工作负担，从而减少人力成本的支出和空调能耗费用的及时回收。

Description

一种VRV空调分户计量计费系统

技术领域

本发明涉及能源与节能技术领域，具体是一种VRV空调分户计量计费系统。

背景技术

南方地区公共建筑在夏热、寒冬季节需要依靠空调的制冷、制热给人们带来了舒适的温度环境。空调能耗作为建筑主要能耗，约占建筑用电的一半左右，而VRV空调是大型建筑的重要空调类型。但是在VRV空调的使用过程中，存在大量的空调能耗浪费现象，主要表现在：

1)未达到夏日或冬天使用的环境温度条件过早、不合理地进行使用；

2)非使用时仅关室内机未切断电源而产生的待机能耗；

3)夏天空调温度设定过低、冬天空调温度设定过高，导致超负荷运行既增加电能，又影响使用寿命；

4)工作时间人员离开房间后不关机、不断电仍保持运行状态浪费电能等等。

针对以上问题，很多企业研发生产了各种智能控制设备以节约空调能耗并取得了较好的节能效果。但是由于大型公共建筑所存在的各使用单位工作时间不一致、环境温度要求不一致等实际情况，单一的技术手段难以实现能耗的有效管控，有必要采用管理节能的手段，依靠能耗收费杠杆控制各空调使用单位的能耗浪费现象。

VRV空调由各使用单位共同使用室外机工作进行制冷、制热，使用单位室内机通过控制面板进行空调开停、温度设定等功能的操作，但是缺乏智能化手段和技术有效计量各室内机的实际空调耗能量，只能根据各单位的供冷面积、使用时间参数等进行费用估算，无法实现合理科学的收费管理。

此外，VRV空调系统通常由一台或多台室外机和多台室内机组成，一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷、热负荷要求。该系统无论室外机、室内机均采用市电驱动，因此每个室内机的能耗计量对象就是该室内机自身运行能耗和它所需分摊的室外机的能耗，如果能实时监测每台室内机的设置温度、风量、运行时间、功耗等参数，实时计量室外机的能耗，通过网络采集上述参数并存储在系统中心服务器中，就可以精确计算每个室内机的实际能耗量，从而计算出其应收电费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供了一种VRV空调分户计量计费系统。

本发明采取的技术方案是：一种VRV空调分户计量计费系统，该系统利用单位现有的内部网络冗余光纤组建能源管理专网，通过网络控制器实现互联网与现场控制子网的无缝链接，达到系统中心控制命令的准确下达和底层设备数据及时上传，系统中心接收现场采集的数据后进行存储、统计、分析和计算，其用于计算每个空调室内机的使用量的算法如下：

任意房间t时刻的负荷用公式(1)表示：

P_j＝K_j(t)(T_out-T_setj)S_j 公式(1)

其中：P_j——表示j房间的冷负荷，单位kW；

T_out——表示室外温度，单位k；可以通过传感器或气象数据获得；

T_setj——表示j房间的设定温度，单位k；

K_j(t)——表示j房间的传热系数，单位kW/m²·k；

S_j——表示j房间的等效传热面积，单位m²；

总负荷等于所有房间负荷之和，用公式(2)表示：

P_Z——表示建筑总的负荷，单位kW；

某个计量周期内，每个空调房间消耗的冷功率占总负荷的比率通过公式(3)计算：

θ_j——表示冷功率占总负荷的比率；

这样可以根据每个空调房间的负荷计算系数，然后根据系统采集的用电能耗采集一个计量周期内总负荷值；

P_j实际＝Q·θj 公式(4)

P_j实际——表示计量周期内总负荷值；

Q——表示制冷量。

进一步的，设单位电价为R，则该房间该段时间的VRV空调费用为：

M_房间j＝P_j实际*R；

M_房间j——表示该房间该段时间的费用；

R——表示单位电价。

进一步的，所系统中心配置服务器、工作站、光纤交换机实现数据的采集、存储、统计、分析和计算，工作站通过以太网和光纤交换机对各组多联机集中空调系统进行监控管理。

本发明解决的技术问题及具有的技术效果如下：

(1)实时监测、计量室外机的能耗。

(2)实时监测室内机的设置温度、风量、运行时间等参数。

(3)采集以上参数并进行数据网络传输。

(4)系统软件能稳定可靠采集、存储、分析、统计、计算相关参数。

(5)采用严谨、科学的计算方式进行室内机能耗及费用计算。

本发明采用的网络化监控为多联机集中空调系统最先进的节能控制和计量收费方式。对空调机组配置通信接口及智能网关，接入到能源管理系统，通过能源管理系统，对多联机空调系统进行集中控制和数据采集、存储。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是系统结构图。

图2是VRV多联机集中空调系统网络监控结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1，2所示，系统利用单位现有的内部网络冗余光纤组建能源管理专网，配置光纤交换机等网络设备，通过网络控制器实现互联网与现场控制子网的无缝链接，达到系统中心控制命令的准确下达和底层设备数据及时上传的目的。系统中心配置服务器、工作站、交换机等设备以及系统应用软件，实现数据的采集、存储、统计、分析和计算。

通过监控中心工作站对各组多联机集中空调系统进行监控管理，可实现以下功能：

1)室外机用电能耗的实时监测和计量

2)室内温度监视；

3)温控器状态监视；

4)压缩机运转状态监视；

5)室内风扇运转状态；

6)空调机异常信息；

7)ON/OFF控制和监视；

8)温度设定和监视；

9)空调机模式设定和监视(制冷/制热/风扇/自动)

10)遥控器模式设定和监视；

11)过滤网信号监视和复位；

12)风向设定和监视；

13)额定风量设定和监视；

14)强迫温控器关机设定和监视；

15)能效设定和设定状态监视；

16)集中/分散控制器操作拒绝和监视；

17)系统强迫关闭设定和监视。

空调分户计量及收费计算方法：

本发明通过使用的软件算法来实现每个空调室内机的使用量计算，不仅仅是根据室内机使用时长来计算比例，在针对VRV空调计量方面，不断改善建立计算空调负荷的数学模型，数学模型结合以下因素(包括但不仅限于)：

1)窗的辐射热和传热辐射，对应不同的辐射系数；

2)屋盖和外墙的材质和保温材料对应的传热系数；

3)人体、照明和设备的冷负荷；

4)房间朝向和光照的影响系数；

5)房间功能对应的折合系数；

6)室内温度参数；

7)室内机控制器设定温度参数；

8)室内机运行时间参数；

9)室内风扇运转状态参数。

VRV空调房间负荷数学模型算法：

任意房间t时刻的负荷用公式(1)表示：

P_j＝K_j(t)(T_out-T_setj)S_j 公式(1)

其中：P_j——表示j房间的冷负荷，单位kW；

T_out——表示室外温度，单位k；可以通过传感器或气象数据获得；

T_setj——表示j房间的设定温度，单位k；

K_j(t)——表示j房间的传热系数，单位kW/m²·k；

S_j——表示j房间的等效传热面积，单位m²；

总负荷等于所有房间负荷之和，用公式(2)表示：

P_Z——表示建筑总的负荷，单位kW；

某个计量周期内，每个空调房间消耗的冷功率占总负荷的比率通过公式(3)计算：

θ_j：——表示冷功率占总负荷的比率；

这样可以根据每个空调房间的负荷计算系数，然后根据系统采集的用电能耗采集一个计量周期内总负荷值；

P_j实际＝Q·θj 公式(4)

P_j实际——表示计量周期内总负荷值；

Q——表示制冷量。

以上计量控制策略可以用来计算每个计量周期空调房间的实际负荷值。

此次提供的算法在系统平台底层数据库中根据设计图纸前期录入各房间面积、朝向、层高等参数，实时采集室外温度参数，室内机功率参数，室内机运行时间参数，室内温度参数，室内机控制器设定温度参数，室内风扇运转状态参数等，这些参数实时更新，将实时更新的系统参数放入中心软件计算的数学模型中进行每个室内机的用能占比的计算，再用总的能耗量乘以每台室内机的耗能占比比例计算出每个室内机的能耗量。

设单位电价为R，则该房间该段时间的VRV空调费用为：

M_房间j＝P_j实际*R；

M_房间j——表示该房间该段时间的费用；

R——表示单位电价。

本发明可广泛应用于政府机关办公楼宇、院校、医院等大型公共机构建筑，也可应用于企事业单位使用VRV空调的各类建筑，能够实现各建筑VRV空调的有效节能和精细化管理，实现空调实时用能的计量监测和能耗费用的实时结算，在节约能耗费用的同时大幅度减少人工统计、收费管理的工作负担，从而减少人力成本的支出和空调能耗费用的及时回收。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种VRV空调分户计量计费系统，其特征在于该系统利用单位现有的内部网络冗余光纤组建能源管理专网，通过网络控制器实现互联网与现场控制子网的无缝链接，达到系统中心控制命令的准确下达和底层设备数据及时上传，系统中心接收现场采集的数据后进行存储、统计、分析和计算，其用于计算每个空调室内机的使用量的算法如下：

任意房间t时刻的负荷用公式(1)表示：

P_j＝K_j(t)(T_out-T_setj)S_j 公式(1)

其中：P_j——表示j房间的冷负荷，单位kW；

T_out——表示室外温度，单位k；可以通过传感器或气象数据获得；

T_setj——表示j房间的设定温度，单位k；

K_j(t)——表示j房间的传热系数，单位kW/m²·k；

S_j——表示j房间的等效传热面积，单位m²；

总负荷等于所有房间负荷之和，用公式(2)表示：

P_Z——表示建筑总的负荷，单位kW；

某个计量周期内，每个空调房间消耗的冷功率占总负荷的比率通过公式(3)计算：

θ_j：——表示冷功率占总负荷的比率；

这样可以根据每个空调房间的负荷计算系数，然后根据系统采集的用电能耗采集一个计量周期内总负荷值；

P_j实际＝Q·θj 公式(4)

P_j实际——表示计量周期内总负荷值；

Q——表示制冷量。

2.根据权利要求1所述的一种VRV空调分户计量计费系统，其特征在于设单位电价为R，则该房间该段时间的VRV空调费用为：

M_房间j＝P_j实际*R；

M_房间j——表示该房间该段时间的费用；

R——表示单位电价。

3.根据权利要求1所述的一种VRV空调分户计量计费系统，其特征在于所系统中心配置服务器、工作站、光纤交换机实现数据的采集、存储、统计、分析和计算，工作站通过以太网和光纤交换机对各组多联机集中空调系统进行监控管理。