CN111520886A - 一种中央空调系统动态水力平衡调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中央空调系统动态水力平衡调节装置。该装置包括：获取单元，用于获取中央空调系统各风机盘管运行数据、各风机盘管对应房间的室内环境数据、室外环境数据以及中央空调总管供水温度数据；设定单元，用于设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态；第一计算单元，用于根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线；以及控制单元，根据所述控制参数曲线控制所述中央空调系统运行。该装置通过对风机盘管电动二通阀、风机盘管风速设定的动态控制实现动态水力平衡，既满足了室内舒适度的需求，又降低了空调系统的能源消耗，且安装成本低。

Description

一种中央空调系统动态水力平衡调节装置

技术领域

本发明涉及中央空调系统控制领域，具体涉及一种中央空调系统动态水力平衡调节装置。

背景技术

随着经济的发展，越来越多的建筑采用中央空调系统。根据现有数据统计，中央空调系统能耗约占建筑总能耗的40％以上。随着能源与环境成为人们日益关注的问题，中央空调系统的节能引进越来越多的关注。

中央空调系统运行过程中，水力失调是造成能源浪费的主要的原因之一。由于中央空调系统水力失调，造成系统各管路、设备流量不合理分配，使流经末端设备的流量与设计流量不符，从而导致出现不同区域冷热不均的现象，造成能源的浪费。为了解决这个问题，通常可以提高水泵扬程，满足流量不足管路的流量需求，但这样会造成更大的电能浪费。

目前解决中央空调系统水力失调的方法主要为采用静态水力平衡阀、动态水力平衡阀实现对中央空调水系统的流量分配调节。静态平衡阀的主要目的是保证末端设备同时达到设计流量，但是由于空调实际供能负荷会随着室外环境和人员流动而变化，末端设备在大部分时间内不需要达到设计流量。动态平衡阀的主要目的保证外界环境变化导致系统其它分支管路特性发生变化时通过调节阀的开度保持压差不变或者自身环路流量保持不变。静态平衡阀、动态平衡阀的实质都是通过调整局部管路阻力来解决空调水系统管路部分的水力平衡问题，但对于安装电动两通阀的风机盘管系统，由于末端的冷热负荷和流量的需求具有很大不确定性，无论静态平衡阀还是动态平衡阀都很难进行准确的水力平衡调节。

发明内容

本发明提出一种中央空调系统动态水力平衡调节方法和装置，以解决当前中央空调系统运行过程中的水力失调造成的室内温度冷热不均以及由此造成的能源浪费问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种中央空调系统动态水力平衡调节方法。该方法包括：获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取所述各风机盘管对应房间的室内环境数据，获取室外环境数据，获取中央空调总管供水温度数据；设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态；根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定参数曲线、中央空调总管供回水压差控制参数曲线；并根据所述控制参数曲线控制所述中央空调系统运行。

进一步地，获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取各风机盘管对应的室内环境数据，获取室外环境数据，包括：所述中央空调系统各风机盘管运行数据包括但不限于各风机盘管的电动二通阀状态数据、各风机盘管风速档位数据；所述各风机盘管对应房间的室内环境数据包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或几种；所述室外环境数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外光照强度其中的一种或几种。

进一步地，设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态，包括：所述目标室内环境状态为期望通过中央空调系统运行达到的室内环境数据，可以包括室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据ASHRAE定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区间考虑的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因此，预设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。

进一步地，所述根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，包括：根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态计算各风机盘管的目标供冷量或供热量；及根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。

进一步地，所述计算各风机盘管的目标供冷量或供热量，包括：建立室内负荷模型，计算所述满足各风机盘管对应室内负荷需求的风机盘管换热量；以及在一定时间内计算满足所述室内负荷需求的各风机盘管换热量即为各风机盘管目标供冷量或供热量。

进一步地，所述根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度是数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，包括：

建立风机盘管供冷或供热模型，计算风机盘管供冷量或供热量与风机盘管水流量、风机盘管风速设定之间的关系：

Q＝f(v,L,△P,T_r,H_rT_w)

式中，Q＝[Q₁，Q₂，...，Q_n]为风机盘管供冷量或供热量，L＝[L₁，L₂，...，L_n]为各风机盘管风速设定值，T_r为风机盘管对应区域的室内温度，H_r为风机盘管对应区域的室内湿度，T_w为中央空调总管的供水温度。

建立风机盘管水流量模型，计算风机盘管水流量与各风机盘管电动二通阀状态、中央空调供回水压差之间的关系：

v＝f(φ，ΔP)

式中，φ＝[φ₁，φ₂，...，φ_n]为所述中央空调系统连接的所有的风机盘管电动二通阀控制参数，ΔP表示所述中央空调系统总管供回水压差，v＝[v₁，v₂，...，v_n]为模型计算得到的所有风机盘管水流量。

根据所述风机盘管供冷或供热模型、所述风机盘管水流量模型建立中央空调系统控制模型，用公式表示为：

控制向量为：X＝{φ₂,L_t,△P_t}

目标函数为：

或

约束函数为：

式中，∑P_t为t时刻中央空调水系统及末端风机盘管功率之和，C_t为t时刻的电价，Q_i，t为t时刻各风机盘管的供冷量或者供热量，Q_i，set为各风机盘管的目标供冷量或供热量，t₀为计算起始时刻，Δt为控制时间段，t为t₀到t₀+Δt之间的任意时刻。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种中央空调系统动态水力平衡调节装置。该装置包括：获取单元，用于获取中央空调系统各风机盘管运行数据、各风机盘管对应房间的室内环境数据、室外环境数据以及中央空调总管供水温度数据；设定单元，用于设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态；第一计算单元，用于根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线；以及控制单元，用于根据控制参数曲线控制所述中央空调系统运行。

进一步地，获取单元获取的所述风机盘管运行数据包括但不限于各风机盘管的电动二通阀状态数据、各风机盘管风速档位数据；所述各风机盘管对应房间的室内环境数据包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或几种；所述室外环境数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外光照强度其中的一种或几种。

进一步地，设定单元设定的所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态，包括：所述目标室内环境状态为期望通过中央空调系统运行达到的室内环境数据，可以包括室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据ASHRAE定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区间考虑的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因此，预设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。

进一步地，第一计算单元包括：第一计算模块，用于计算中央空调系统各风机盘管目标供冷量或供热量；其中，各风机盘管目标供冷量或供热量与其对应房间的目标室内环境状态相对应；以及第二计算模块，用于根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线，各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线用于控制电动二通阀、风机盘管风速设定以及总管供回水压差压差实现中央空调系统的动态水力平衡。

通过本发明，采用获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取各风机盘管对应房间的室内环境数据，获取室外环境数据，获取中央空调总管供水温度数据；设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态；计算所述中央空调系统各风机盘管的目标供冷量或供热量；根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量计算所述中央空调系统控制参数曲线，并根据所述控制参数曲线控制所述中央空调系统实现中央空调系统准确的水力平衡调节。解决了当前中央空调系统运行过程中的水力失调造成的室内温度冷热不均以及由此造成的能源浪费问题，进而达到了更加节能的基础上满足了用户的舒适度需求。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限制，在附图中：

图1是根据本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节装置的示意图。

图2是根据本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，在本领域技术人员没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

图1是根据本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节装置的示意图。

如图1所示，该装置包括：获取单元10、设定单元20、第一计算单元30和控制单元40。

获取单元10可以用于获取中央空调系统各风机盘管运行数据、各风机盘管对应房间的室内环境数据、室外环境数据以及中央空调总管供水温度数据。

需要说明的是，可以通过中央空调自控系统获取所述中央空调系统各风机盘管运行数据，所述运行数据包括但不限于各风机盘管的电动二通阀状态数据、各风机盘管风速档位数据；可以通过中央空调自控系统或者在室内设置温湿度传感器获取所述各风机盘管对应房间的室内环境数据，所述数据包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或几种；可以通过室外传感器获取所述室外环境数据，所述数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外光照强度其中的一种或几种。具体地，可以实时检测并获取上述所述数据，或者可以每隔预设时间段获取一次上述所述数据。在获取上述所述数据之后，可以按照其与时间的对应关系存储在相应的存储器中。

设定单元20可以用于设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态。

需要说明的是，所述目标室内环境状态为期望通过中央空调系统运行达到的室内环境数据，可以包括室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据ASHRAE定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区间考虑的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因此，预设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。

第一计算单元30可以用于根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算中央空调系统控制参数曲线，其中所述中央空调控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。

其中，各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线用于控制中央空调系统在预设目标室内环境状态下动态调节各风机盘管的电动二通阀、风机盘管风速档位及中央空调总管供回水压差实现中央空调系统的动态水力平衡。换言之，可以通过动态调节各风机盘管的电动二通阀、风机盘管风速档位及中央空调总管供回水压差达到或保持在目标室内环境，在所需用电费用最小的情况下控制调节电动二通阀及及中央空调总管供回水压差使得各风机盘管动态流量满足各房间的舒适度需求。

其中，在获取得到获取单元所述数据，以及在获取设定的目标室内环境状态之后，可以调用优化控制算法来确定中央空调系统各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。需要说明的是，电动二通阀控制参数曲线、风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线可以采用控制曲线描述，或者可以采用列表描述。

控制单元40可以用于控制所述中央空调系统各风机盘管电动二通阀、风机盘管风速设定及中央空调总管供回水压差运行各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。

通过本发明实施例，在控制室内环境时，中央空调系统可以通过调节各风机盘管电动二通阀、风机盘管风速设定及中央空调总管供回水压差，使得室内环境达到设定要求，且所述计算方法使得用电费用最少，达到了同时控制室内环境，兼顾节能效果的目的。

优选地，在本发明实施例中，第一计算单元30可以包括：第一计算模块和第二计算模块。

第一计算模块可以用于计算中央空调系统各风机盘管目标供冷量或供热量；其中，各风机盘管目标供冷量或供热量与其对应房间的目标室内环境状态相对应。

第二计算模块，用于根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线，各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线用于控制电动二通阀、各风机盘管风速设定及中央空调总管供回水压差实现中央空调系统的动态水力平衡。

其中，第一计算模块计算得到的中央空调系统各风机盘管的目标供冷量或供热量用于第二计算模块所述各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差计算过程。

进一步地，第一计算模块包括模型子模块、计算子模块。

进一步地，模型子模块，用于计算各风机盘管供冷量或供热量与室内环境状态之间的关系，该模块采用室内负荷模型。

进一步地，计算子模块，用于计算满足室内目标环境状态的各风机盘管供热量或供冷量。

优选地，模型子模块采用室内负荷模型计算各风机盘管的目标供冷量或供热量。室内负荷可以表示为：

Q_c＝(Q_i+Q_t+ΔH_f)

式中，Q_c为室内负荷，Q_i为室内热源构成的负荷，Q_t为室外热源构成的负荷，ΔH_f为新风构成的负荷，其中，Q_t及ΔH_f都与室内环境状态有关。为保持室内环境不变，风机盘管供冷量或供热量应能满足室内负荷要求，即：

Q_f＝-Q_c

当所述室内环境状态为室内目标环境状态时，满足室内负荷需求的风机盘管供冷量或供热量即为风机盘管目标供冷量或供热量。

第二计算模块用于计算实现各风机盘管目标供冷量或供热量的中央空调系统各风机盘管的电动二通阀、风机盘管风速设定及中央空调系统进回水压差控制参数曲线。

进一步地，第二计算模块包括模型子模块、控制参数计算子模块。

进一步地，模型子模块包括风机盘管供冷或供热模型、风机盘管水流量模型、中央空调系统控制模型。

优选地，风机盘管供冷或供热模型为风机盘管供冷量或供热量与风机盘管水流量、风机盘管风速设定之间的关系：

Q＝f(v,L,△P,T_r,H_r,T_w)

其中，Q＝[Q₁，Q₂，...，Q_n]为风机盘管供冷量或供热量，L＝[L₁，L₂，...，L_n]为各风机盘管风速设定值，T_r为风机盘管对应区域的室内温度，H_r为风机盘管对应区域的室内湿度，T_w为中央空调总管的供水温度。

优选地，风机盘管水流量模型为风机盘管水流量与所述中央空调系统控制参数之间的关系。该模块包括的模型为风机盘管水流量与各风机盘管电动二通阀状态、中央空调供回水压差之间的关系模型。每个风机盘管的水流量不仅与自身的电动二通阀状态有关，而且与所述中央空调系统连接的其他风机盘管的电动二通阀的状态及所述中央空调系统总管供回水压差有关。也就是说，每个风机盘管的水流量与中央空调系统连接的所有风机盘管的电动二通阀状态及所述中央空调系统总管供回水压差有关，用函数可以表示为：

v＝f(φ，ΔP)

式中，φ＝[φ₁，φ₂，...，φ_n]为所述中央空调系统连接的所有的风机盘管电动二通阀控制参数，Δ户表示所述中央空调系统总管供回水压差，v＝[v₁，v₂，...，v_n]为模型计算得到的所有风机盘管水流量。

优选地，中央空调系统控制模型用于计算满足中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态的同时满足空调能耗最低或能源费用最低的中央空调系统控制参数。中央空调系统控制模型用公式表示为：

控制向量为：X＝{φ₂,L_t,△P_t}

目标函数为：

或

约束函数为：

式中，∑P_t为t时刻中央空调水系统及末端风机盘管功率之和，C_t为t时刻的电价，Q_i，t为t时刻各风机盘管的供冷量或者供热量，Q_i，set为各风机盘管的目标供冷量或供热量，t₀为计算起始时刻，Δt为控制时间段，t为t₀到t₀+Δt之间的任意时刻。

进一步地，式中∑Pt可以表示为：

∑P_t＝∑P_Li,t+P_sys,ti＝1,2,...N

式中，P_Li，t为t时刻第i个风机盘管的风机功率，所述风机功率为风机风速的函数，即P_Li，t＝f(L_i)，P_sys，t为t时刻中央空调水系统能耗，在本实施例中，可以通过以下公式进行计算：

式中，ΔP_t为t时刻的供回水总管压差，v_i，t为t时刻各风机盘管的水流量，η为水泵系统效率。

优选地，计算子模块根据所述中央空调系统控制模型计算所述中央空调系统控制参数曲线。计算子模块的优化计算采用滚动优化方式，将从计算起始时刻t₀到最终状态时间t₀+Δt分成K个时间间隔，相应的操作变量及中间变量φ _j、L _j，ΔP_j，j＝1，2，……，K，每隔一段时间之后重新计算一次，更新控制曲线。

根据本发明的实施例，提供了一种中央空调系统动态水力平衡调节方法，该中央空调系统动态水力平衡调节方法用于动态调节中央空调系统水力平衡，保证室内舒适度需求。该中央空调系统动态水力平衡调节方法可以运行在计算机处理设备上。需要说明的是，本发明实施例所提供的中央空调系统动态水力平衡调节方法可以通过本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节装置来执行，本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节装置也可用于执行本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节方法。

图2是根据本发明实施例的中央空调系统动态水力平衡调节方法的流程图。

如图2所示，该方法包括如下的步骤S202至步骤S208：

步骤S202，获取中央空调系统各风机盘管运行数据、各风机盘管对应房间的室内环境数据、室外环境数据以及中央空调总管供水温度数据。

需要说明的是，可以通过中央空调自控系统获取所述中央空调系统各风机盘管运行数据，所述运行数据包括但不限于各风机盘管的电动二通阀状态数据、各风机盘管风速档位数据；可以通过中央空调自控系统或者在室内设置温湿度传感器获取所述各风机盘管对应房间的室内环境数据，所述数据包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或几种；可以通过室外传感器获取所述室外环境数据，所述数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外光照强度其中的一种或几种。具体地，可以实时检测并获取上述所述数据，或者可以每隔预设时间段获取一次上述所述数据。在获取上述所述数据之后，可以按照其与时间的对应关系存储在相应的存储器中。

步骤S204，设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态。

需要说明的是，所述目标室内环境状态为期望通过中央空调系统运行达到的室内环境数据，可以包括室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据ASHRAE定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区间考虑的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因此，预设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。

步骤S206，根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算中央空调系统控制参数曲线，其中所述中央空调控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。

其中，各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线用于控制中央空调系统在预设目标室内环境状态状态下动态调节各风机盘管的电动二通阀、各风机盘管的风速档位、中央空调总管供回水压差实现中央空调系统的动态水力平衡。换言之，可以通过动态调节各风机盘管的电动二通阀、风机盘管风速档位、中央空调总管供回水压差达到或保持在目标室内环境，在所需能源消耗最少或能源费用最小的情况下控制调节电动二通阀、风机盘管风速档位、中央空调总管供回水压差使得各风机盘管动态流量满足各房间的舒适度需求。

其中，在获取得到获取单元所述所有数据及设定目标环境状态之后，可以调用优化控制优化算法来确定中央空调系统各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。需要说明的是，电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线可以采用控制曲线描述，或者可以采用列表描述。

步骤S208，控制所述中央空调系统各风机盘管电动二通阀、各风机盘管风机档位及中央空调总管供回水压差运行各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线。

通过本发明实施例，在控制室内环境时，中央空调系统可以通过调节各风机盘管电动二通阀、风机盘管风速档位及中央空调总管供回水压差，使得室内环境达到设定要求，且能源消耗最少或能源费用最少，达到了同时控制室内环境，兼顾节能效果的目的。

优选地，在本发明实施例中，根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，可以包括：

S2，根据当前获取得到的各风机盘管对应房间室内环境数据、室外环境数据、中央空调系统总管供水温度数据及设定的目标室内环境状态计算各风机盘管对应房间的目标负荷。

S4，根据所述各风机盘管对应房间的目标负荷计算各风机盘管的目标供冷量或供热量。其中，各风机盘管目标供冷量或供热量需要能够满足各风机盘管对应房间的目标负荷需求。

需要说明的是，在本发明实施例中，对于中央空调系统所连接的所有风机盘管均需要进行S2、S4计算，得到所述所有风机盘管的目标供冷量或供热量Q_set，Q_set＝[Q_i，set，i＝1，2，...，N]。

S6，根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线、中央空调总管供回水压差控制曲线，其中，各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定曲线及中央空调总管供回水压差控制参数曲线用于控制电动二通阀、风机档位及中央空调总管供回水压差实现中央空调系统的动态水力平衡。

具体地，在本发明实施例中，可以通过优化算法，在一段时间内，通过动态调节各风机盘管电动二通阀状态、风机盘管风速及总管供回水压差来保持目标室内环境，同时满足电费最少。优化控制的优化算法如下：

控制向量为：X＝{φ₂,L_t,△P_t}

目标函数为：

或

约束函数为：

式中，ΔP_t为t时刻的供回水总管压差，v_i，t为t时刻各风机盘管的水流量，η为水泵系统效率，P_Lt为t时刻各风机盘管的风机功率，C_t为t时刻的电价，Q_i，t为t时刻各风机盘管的供冷量或者供热量，Q_t，set为各风机盘管的目标供冷量或供热量，t₀为计算起始时刻，Δt为控制时间段，t为t₀到t₀+Δt之间的任意时刻。

根据所述控制向量计算所述目标函数、约束函数包括：

S62，调用所述风机盘管水流量模型，计算所述各风机盘管电动二通阀状态、中央空调总管供回水压差与风机盘管水流量的关系，即：

v＝f(φ,△P)

式中，φ＝[φ₁，φ₂，...，φ_n]为所述中央空调系统连接的所有的风机盘管电动二通阀控制参数，ΔP表示所述中央空调系统总管供回水压差，v＝[v₁，v₂，...，v_n]为模型计算得到的所有风机盘管水流量。

S64，调用所述风机盘管供冷或供热模型，计算所述风机盘管水流量、风机盘管风速设定与所述风机盘管供冷量或供热量之间的关系，即：

Q＝f(v,L,△P,T_r,H_r,T_w)

式中，Q＝[Q₁，Q₂，...，Q_n]为风机盘管供冷量或供热量，L＝[L₁，L₂，...L_n]为各风机盘管风速设定值，ΔP表示所述中央空调系统总管供回水压差，T_r为风机盘管对应区域的室内温度，H_r为风机盘管对应区域的室内湿度，T_w为中央空调总管的供水温度。

S66，计算中央空调系统所连接的所有风机盘管的风机功率，根据风机盘管风速数据计算所述风机盘管的风机功率可以表示为：

P_L＝f(L)

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种中央空调系统动态水力平衡调节装置，其特征在于，该装置包括：

获取单元，用于获取中央空调系统各风机盘管运行数据、各风机盘管对应房间的室内环境数据、室外环境数据以及中央空调总管供水温度数据；

设定单元，用于设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态；

第一计算单元，用于根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定参数曲线、中央空调总管供回水压差控制参数曲线；以及

控制单元，根据所述控制参数曲线控制所述中央空调系统运行；

所述第一计算单元包括：第一计算模块，用于计算中央空调系统各风机盘管目标供冷量或供热量；其中，各风机盘管目标供冷量或供热量与其对应房间的目标室内环境状态相对应；以及第二计算模块，用于根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线；

所述第一计算模块，包括：模型子模块，用于计算各风机盘管供冷量或供热量与室内环境状态之间的关系；计算子模块，用于计算满足室内目标环境状态的各风机盘管供热量或供冷量；

该装置实现中央空调系统动态水力平衡调节方法包括：

获取中央空调系统各风机盘管运行数据，获取所述各风机盘管对应房间的室内环境数据，获取室外环境数据，获取中央空调总管供水温度数据；

设定所述中央空调系统各风机盘管对应房间的目标室内环境状态；

根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各风机盘管电动二通阀控制参数曲线、各风机盘管风速设定参数曲线、中央空调总管供回水压差控制参数曲线；并根据所述控制参数曲线控制所述中央空调系统运行；

根据所述各风机盘管对应房间的目标室内环境状态及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，包括：计算所述中央空调系统各风机盘管的目标供冷量或供热量；根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度计算所述中央空调系统的控制参数曲线；

计算所述中央空调系统各风机盘管的目标供冷量或供热量，包括：

建立室内负荷模型，计算满足所述各风机盘管对应室内负荷需求的风机盘管换热量；

在一定时间内，满足所述室内负荷需求的风机盘管换热量即为风机盘管目标供冷量或供热量；根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量及中央空调总管供水温度数据计算所述中央空调系统的控制参数曲线，包括：

建立风机盘管供冷或供热模型，计算所述各风机盘管供冷量或供热量与所述各风机盘管水流量、风机盘管风速设定之间的关系；

建立风机盘管水流量模型，计算所述各风机盘管水流量与所述各风机盘管电动二通阀状态、中央空调总管供回水压差之间的关系模型；

根据所述各风机盘管供冷或供热模型、所述各风机盘管水流量模型、与所述各风机盘管电动二通阀状态、各风机盘管风速设定、中央空调供回水压差之间的关系模型建立中央空调系统控制模型；

根据所述中央空调系统控制模型计算所述中央空调系统控制参数曲线；

所述中央空调系统控制模型包括：

所述控制模型决策变量为在一段时间内所述各风机盘管电动二通阀状态、各风机盘管风速设定及所述中央空调总管供回水压差；

根据所述中央空调系统能耗或所述中央空调系统能源费用建立目标函数；

根据所述各风机盘管目标供冷量或供热量、各风机盘管电动二通阀状态、各风机盘管风速设定及所述中央空调总管供回水压差建立约束函数；

结合所述决策变量、目标函数、约束函数，建立所述控制模型。

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