CN109737570B - 一种多联机运行调控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多联机运行调控方法及系统，包括：当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定。本发明利用建筑热惰性和室内温度的小范围波动，确定多联机空调室内末端的工作状态，有助于平移多联机用电负荷尖峰，减少峰谷差，通过调节室外主机的运行降低电网中负荷的压力。

Description

一种多联机运行调控方法及系统

技术领域

本发明涉及能源微网领域，具体涉及一种考虑建筑热负荷的多联机运行调控方法及系统。

背景技术

在类似中国长江流域气候特征的区域，冬季通过热泵供暖是较为典型的供暖方式。多联机是其中最为常用的一种空调方式。多联机指的是一台室外主机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式的一次制冷剂空调系统。多联机系统目前在中小型建筑和部分公共建筑中得到日益广泛的应用。多联机各个室内机可以独立调控，并可通过室内机开关调控和室内温度调控对室外主机的出力进行调控。对多联机系统优化控制的现有讨论主要是针对系统运行稳定性和控制的便捷性，没有考虑多联机运行与电网的良好互动，所以有必要基于多联机运行与电网之间的关系进行深入研究。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的未考虑多联机运行与电网的关系，本发明提供一种多联机运行调控方法及系统。

本发明提供的技术方案是：一种多联机运行调控方法，包括：

当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；

基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；

其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定。

优选的，所述获取每个多联机室内末端可以启停的时间，包括：

利用数值传热软件分别计算，在每个室内末端关闭后，对应的房间室内温度从设定温度降低到最低室内温度所需的停止时间，以及所述室内末端开启后，房间室内温度从所述最低室内温度升高到所述设定温度所需的开启时间。

优选的，所述基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节，包括：

步骤S101、对每个室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列；

步骤S102、基于所述室内末端的关机序列，依次关闭室内末端；

步骤S103、监测关闭每一个室内末端后对应的房间室内温度，当房间室内温度降低到最低室内温度时，开启所述室内末端，并将所述室内末端添加到备用集合；

步骤S104、当不需要调峰时，结束循环；否则，判断所述备用集合中每个室内末端的已开启时间，当所述已开启时间不小于开启时间时，将备用集合中的室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列，执行步骤S102。

优选的，所述停止时间的计算，包括：

将每一个房间及房间内部物体视为一个整体，考虑所述房间内的通风热负荷和人员散热，基于数值传热软件计算各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间；

将各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间，作为对应室内末端的停止时间。

优选的，所述将每一个房间及房间内部物体视为一个整体，考虑所述房间内的通风热负荷和人员散热，基于数值传热软件计算各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间，包括：

基于房间尺寸、室内物体位置、通风口位置和尺寸，绘制房间及室内物体的几何模型图；

基于建筑热特性和房间及室内物体的几何模型图进行仿真，得到仿真模型；

基于仿真模型对室内温度从设定温度降低到最低室内温度的过程进行模型计算，得到温度降低所需的时间。

优选的，所述建筑热特性，包括：

围护结构热工特性、房间通风换气次数、房间通风与排风口位置、房间内人员数量、房间家具的比热容、房间内电器设备运行功率，以及室外的温度和风速。

优选的，所述围护结构热工特性，包括：

外墙及屋顶的比热容、导热系数、外墙外表皮与外界环境的换热系数和窗户的传热系数。

优选的，所述多联机包括室外主机和多个室内机，所述室外主机包括一台或多台并联的变频压缩机。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种多联机运行调控系统，包括：

获取模块，用于当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；

调节模块，用于基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；

其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定。

优选的，所述调节模块，包括：

排序单元，用于对每个室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列；

关机单元，用于基于所述室内末端的关机序列，依次关闭室内末端；

开启单元，用于监测关闭每一个室内末端后对应的房间室内温度，当房间室内温度降低到最低室内温度时，开启所述室内末端，并将所述室内末端添加到备用集合；

判断单元，用于当不需要调峰时，结束循环；否则，判断所述备用集合中每个室内末端的已开启时间，当所述已开启时间不小于开启时间时，将备用集合中的室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列，执行关机单元。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的技术方案,当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；本发明利用建筑热负荷和室内温度的波动确定每个多联机室内末端可以启停的时间，有助于平移多联机用电负荷尖峰，减少峰谷差，通过调节室外主机的运行降低电网中负荷的压力。

本发明提供的技术方案,可根据房间使用者的要求确定房间内温度具体的变化区间，在不改变室内舒适性的前提下，对多联机运行进行调节，减少其负荷，协助电网调峰，对于微电网的稳定、经济运行具有重要意义。

附图说明

图1为本发明中一种多联机运行调控方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种考虑建筑热负荷的多联机运行调控方法的详细流程图；

图3为本发明中多联机结构示意图；

图4为本发明实施例中房间数值传热计算的简化几何模型示意图；、

图5为本发明实施例中房间数值传热计算得到的房间温度随时间变化结果示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种多联机运行调控方法，包括：

步骤S1、当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；

步骤S2、基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；

其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定。

步骤S1、当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间，包括：

利用数值传热软件分别计算；

当每个室内末端关闭后，对应的房间室内温度从设定温度降低到最低室内温度所需的停止时间；

当室内末端开启后，房间室内温度从最低室内温度升高到设定温度所需的开启时间。

本实施例中，所述停止时间的计算，包括：

将每一个房间及房间内部物体视为一个整体，考虑所述房间内的通风热负荷和人员散热，基于数值传热软件计算各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间；

将各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间，作为对应室内末端的停止时间。

本实施例中，所述将每一个房间及房间内部物体视为一个整体，考虑所述房间内的通风热负荷和人员散热，基于数值传热软件计算各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间，包括：

基于房间尺寸、室内物体位置、通风口位置和尺寸，绘制房间及室内物体的几何模型图；

基于建筑热特性和房间及室内物体的几何模型图进行仿真，得到仿真模型；

基于仿真模型对室内温度从设定温度降低到最低室内温度的过程进行模型计算，得到温度降低所需的时间；

本实施例中，所述建筑热特性，包括：

围护结构热工特性、房间通风换气次数、房间通风与排风口位置、房间内人员数量、房间家具的比热容、房间内电器设备运行功率，以及室外的温度和风速。

其中，所述围护结构热工特性，包括：

外墙及屋顶的比热容、导热系数、外墙外表皮与外界环境的换热系数和窗户的传热系数。

步骤S2、基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节，包括：

步骤S101、对每个室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列；

步骤S102、基于所述室内末端的关机序列，依次关闭室内末端；

步骤S103、监测关闭每一个室内末端后对应的房间室内温度，当房间室内温度降低到最低室内温度时，开启所述室内末端，并将所述室内末端添加到备用集合；

步骤S104、当不需要调峰时，结束循环；否则，判断所述备用集合中每个室内末端的已开启时间，当所述已开启时间不小于开启时间时，将备用集合中的室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列，执行步骤S102。

本实施例中，多联机包括室外主机和多个室内机；

其中，室外主机包括一台或多台并联的变频压缩机。

实施例2

如图2所示，为本实施提供的一种考虑建筑热负荷的多联机运行调控方法，如图3所示，多联机包括室外主机和多个室内机；室外主机包括一台或多台并联的变频压缩机。

多联机运行调控方法具体实施步骤如下：

1.计算建筑各个房间的热负荷，包括以下步骤：

1)根据建筑设计图纸、建筑相关规范或者实际测试，获取房间围护结构热工特性(外墙及屋顶的比热容、导热系数、外墙外表皮与外界环境的换热系数、窗户的传热系数等)、房间通风换气次数、房间通风与排风口位置、房间内人员数量、房间家具的比热容、房间内电器设备运行功率及室外温度和风速等基础信息；

2)根据房间尺寸、室内物体位置和通风口位置和尺寸绘制简化的房间及内部物体几何图，建立适于数值计算的模型；

3)选择数值传热计算软件，如Fluent，ANSYS及FLOTHERM等成熟的计算流体力学和数值传热学仿真软件，根据步骤1)中房间的基本信息和步骤2)中绘制的几何模型图，获得各个房间的热负荷。

如图4所示，房间传热数值计算原理是：室内温度高于室外温度，房间通过围护结构和通风排风向外散热，根据能量平衡原理，房间墙体、室内空气和物体的温度逐渐降低，由于房间墙体、室内物体具有蓄热能力，其温度降低到允许的最低温度需要一定的时间，因此，在该时间段内可以暂停供暖。

2.利用数值传热软件计算得到各个房间温度由设定温度T0(如T0＝24℃)降低到最低室内温度T1(如T1＝18℃)所需时间t1，以及室内末端开启后从最低温度T1升高到设定温度T0所需的时间t2，如图5所示。

3.正常状态下，多联机室内末端全部开启，室温均维持在设定温度T0，当电网需要调峰时，对n个多联机末端对应的t1进行排序，最先关闭t1最大者，根据调峰需要依次关闭，并确保每个多联机末端的关闭时长不大于各多联机末端对应的t1。

4.待多联机末端关闭t1时长后即开启该空调末端，其开启时间应为t2-t1，在该室内末端开启时长等于t2-t1时，该室内末端才可以再次参与调峰。

本实施例提供的技术方案在需要调峰时为电网的削减的负荷，相当于室外主机削减容量，按下式计算：

式中：P为多联机削减电负荷，kW；P_i为参与调节的第i个室内末端额定功率，kW；COP为多联机室外主机的能效比；n为参与调节的室内末端数量。

本发明可根据房间使用者的要求确定房间内温度具体的变化区间，考虑房间热惰性，在不改变室内舒适性的前提下(房间温度变化在建筑环境规范或用户可接受范围内)，对多联机运行进行调节，减少其负荷，协助电网调峰，对于微电网的稳定、经济运行具有重要意义。

本实施例提供的考虑建筑热负荷弹性的多联机运行调控方法，包括：1)将建筑及其内部物体视为一个整体，考虑通风热负荷和人员散热，通过数值传热软件计算整体热量散失及室内空间温度的分布及其随时间的变化，计算出室内空间允许温降范围内空调可停止加热的时间；

2)根据各房间与允许停止加热时间间隔，对多联机室内末端开启序列进行组合优化；

3)根据室内末端开启序列，对多联机主机运行进行调节。

与现有技术相比，本发明利用建筑热惰性和室内温度的小范围波动，将多联机空调室内末端开启序列进行优化，有助于平移空调用电负荷尖峰，减少峰谷差。

实施例3

基于同一发明构思，本实施例还提供了一种多联机运行调控系统，包括：

获取模块，用于当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；

调节模块，用于基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；

其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定。

实施例中，所述调节模块，包括：

排序单元，用于对每个室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列；

关机单元，用于基于所述室内末端的关机序列，依次关闭室内末端；

开启单元，用于监测关闭每一个室内末端后对应的房间室内温度，当房间室内温度降低到最低室内温度时，开启所述室内末端，并将所述室内末端添加到备用集合；

判断单元，用于当不需要调峰时，结束循环；否则，判断所述备用集合中每个室内末端的已开启时间，当所述已开启时间不小于开启时间时，将备用集合中的室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列，执行关机单元。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种多联机运行调控方法，其特征在于，包括：

当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；

基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；

其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定；

所述获取每个多联机室内末端可以启停的时间，包括：

利用数值传热软件分别计算，在每个室内末端关闭后，对应的房间室内温度从设定温度降低到最低室内温度所需的停止时间，以及所述室内末端开启后，房间室内温度从所述最低室内温度升高到所述设定温度所需的开启时间；

所述基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节，包括：

步骤S101、对每个室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列；

步骤S102、基于所述室内末端的关机序列，依次关闭室内末端；

步骤S103、监测关闭每一个室内末端后对应的房间室内温度，当房间室内温度降低到最低室内温度时，开启所述室内末端，并将所述室内末端添加到备用集合；

步骤S104、当不需要调峰时，结束循环；否则，判断所述备用集合中每个室内末端的已开启时间，当所述已开启时间不小于开启时间时，将备用集合中的室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列，执行步骤S102；

所述停止时间的计算，包括：

将每一个房间及房间内部物体视为一个整体，考虑所述房间内的通风热负荷和人员散热，基于数值传热软件计算各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间；

将各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间，作为对应室内末端的停止时间；

所述将每一个房间及房间内部物体视为一个整体，考虑所述房间内的通风热负荷和人员散热，基于数值传热软件计算各房间室内温度由设定温度降低到最低室内温度所需要的时间，包括：

基于房间尺寸、室内物体位置、通风口位置和尺寸，绘制房间及室内物体的几何模型图；

基于建筑热特性和房间及室内物体的几何模型图进行仿真，得到仿真模型；

基于仿真模型对室内温度从设定温度降低到最低室内温度的过程进行模型计算，得到温度降低所需的时间；

所述建筑热特性，包括：

围护结构热工特性、房间通风换气次数、房间通风与排风口位置、房间内人员数量、房间家具的比热容、房间内电器设备运行功率，以及室外的温度和风速；

所述围护结构热工特性，包括：

外墙及屋顶的比热容、导热系数、外墙外表皮与外界环境的换热系数和窗户的传热系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多联机包括室外主机和多个室内机，所述室外主机包括一台或多台并联的变频压缩机。

3.一种多联机运行调控系统，用于实现如权利要求1所述的一种多联机运行调控方法，其特征在于，包括：

获取模块，用于当需要调峰时，获取每个多联机室内末端可以启停的时间；

调节模块，用于基于每个多联机室内末端可以启停的时间，对多联机的室外主机运行进行调节；

其中，所述每个多联机室内末端可以启停的时间由建筑热负荷和室内温度的波动确定；

所述调节模块，包括：

排序单元，用于对每个室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列；

关机单元，用于基于所述室内末端的关机序列，依次关闭室内末端；

开启单元，用于监测关闭每一个室内末端后对应的房间室内温度，当房间室内温度降低到最低室内温度时，开启所述室内末端，并将所述室内末端添加到备用集合；

判断单元，用于当不需要调峰时，结束循环；否则，判断所述备用集合中每个室内末端的已开启时间，当所述已开启时间不小于开启时间时，将备用集合中的室内末端对应的停止时间进行降序排列，获得室内末端的关机序列，执行关机单元。

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