CN111895626A - 一种基于物联网中央空调的节能控制方法 - Google Patents

一种基于物联网中央空调的节能控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网中央空调的节能控制方法，包括以下步骤：步骤一、在物联网中央空调系统稳定运行状态下，获取物联网中央空调系统的风机盘管末端的供水温度和回水温度；步骤二、能耗模糊计算：在指定单位时间内，依据所述供水温度确定风机盘管末端不同工况下的运行参数并模拟运行，并获得风机盘管的模拟能耗；步骤三、设置物联网中央空调系统的运行条件，在满足运行条件的情况下，通过比较获得模拟能耗的最低能耗值，并依据最低能耗值工况状态下的运行参数输入至物联网中央空调系统内执行；本发明整体基于物联网中央空调系统的数字化管理，通过采用模糊计算的方式获得中央空调运行的最佳工况，并利用该数据作为中央空调的执行命令，实现建筑的节能降耗效果。

Description

一种基于物联网中央空调的节能控制方法
技术领域
本发明涉及中央空调节能控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网中央空调的节能控制方法。
背景技术
物联网中央空调系统大家并不陌生，它带给商业办公人群舒适环境的同时，也带来巨大的能源消耗。因其选型不得当、配置不合理、清洗不及时、运维不专业等问题，造成了巨大的能量浪费。大型公共建筑中央空调的节能改造迫在眉睫且潜力巨大。
建筑的能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等）约占全社会总能耗的30%，其中最主要的是采暖和空调；而采暖和空调又占到建筑总能耗的20%。即采暖和空调占全社会总能耗的6%，故如何降低中央空调的能耗成为行业内函待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种基于物联网中央空调的节能控制方法，用于降低中央空调能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在物联网中央空调系统稳定运行状态下，获取物联网中央空调系统的风机盘管末端的供水温度和回水温度；
步骤二、能耗模糊计算：在指定单位时间内，依据所述供水温度确定风机盘管末端不同工况下的运行参数并模拟运行，并获得风机盘管的模拟能耗；
所述运行参数包括风速和冷冻水流量；
步骤三、设置物联网中央空调系统的运行条件，在满足运行条件的情况下，通过比较获得模拟能耗的最低能耗值，并依据最低能耗值工况状态下的运行参数输入至物联网中央空调系统内执行。
进一步地，在步骤三完成之后还包括了以下步骤：
步骤四、根据各个风机盘管末端在各自运行参数中的冷冻水流量获得其单位时间内的冷冻水用量；同时将物联网中央空调系统所有风机盘管末端的冷冻水用量累计获得物联网中央空调系统单位时间内的冷冻水总用量；依据冷冻水总用量匹配冷冻水水泵的运行功率并执行。
所述物联网中央空调系统稳定运行状态为在中央空调主机机组开始运行后，中央空调主机机组的回水温度达到预设值的状态。
所述能耗的模糊计算的步骤为确定运行参数信息并进行计算；
所述运行参数包括：
设置风机盘管的至少两组风机的转速数值；以及
设置风机盘管的至少两组冷冻水的流量数值；
所述运行参数的计算过程：
将风机的转速数值与冷冻水的流量数值进行排列组合获得至少四组风机盘管末端的运行参数，并模拟工况参数的运行获得冷冻水及风机的能耗，最终获得最低能耗。
所述单位时间的计算方法包括：
根据室内实际温度值与室内温度预设值计算温差，并根据温差、空间体积、风机盘管的换热比计算所需热量，同时依据所需热量提供冷冻水的体积，并与冷冻水流量确定所述单位时间，其中：
计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
;
其中：
V1为风机盘管所在空间的室内空间；
T1为室内设定温度；
T2为室内实际温度；
V空为空气的密度；
Cp空为空气比热；
Cp水为水比热；
V水为冷冻水流量；
所述换热效率为风机盘管末端当前风速下的换热效率。
所述步骤a中风机盘管末端的供水温度在每个循环周期内获取一次，并执行一次节能控制方法。
上述基于物联网中央空调的节能控制方法输出的最低能耗值工况状态下的运行参数和系统采集的信息进行记录并储存至数据库；
当中央空调再次启动时，应根据系统采集的信息与数据库进行匹配，若匹配成功则执行数据库记录的最低能耗值工况状态下的运行参数；若匹配不成功，则执行上述内容的基于物联网中央空调的节能控制方法。
综上所述，本发明的有益效果是：整体基于物联网中央空调系统的数字化管理，通过采用模糊计算的方式获得中央空调运行的最佳工况，并利用该数据作为中央空调的执行命令，用于降低物联网中央空调系统运行的能耗，从而实现建筑的节能降耗效果。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
本实施例提供一种基于物联网中央空调的节能控制方法，本控制方法基于物联网中央空调系统的硬件设施基础和模糊计算技术，通过计算获得节能效果最佳的运行参数，即最节能的运行参数数据，通过将该数据输入至物联网中央空调系统系统内执行，最终实现节能目的，本实施例的具体实施方式如下所述。
在节能控制方法运行之前需要在物联网中央空调系统控制系统中输入以下数据：
风机盘管所在空间的室内空间：64m3；
冷冻水的流量阀开度以及对应的水流速、水流量，具体为：
其中，冷冻水流量通过位于风机盘管末端冷冻水供水管上的流量阀调节，流量阀采用快开阀，冷冻水的流量阀开度以及对应的水流量包括：
流量阀开度为10%，水流量为：125kg/h；
流量阀开度为15%，水流量为：187kg/h；
流量阀开度为20%，水流量为：249kg/h；
流量阀开度为25%，水流量为：333kg/h；
流量阀开度为30%，水流量为：374kg/h；
所述风机盘管不同的风机转速以及对应的电机功率、风量，具体为：
低速状态下：风机转速410r/min，电机功率370W，耗电量0.37kW·h，风量：344m3/s；
中速状态下：风机转速615r/min，电机功率296W，耗电量0.296kW·h，风量：516m3/s；
高速状态下：风机转速810r/min，电机功率204W，耗电量0.204kW·h，风量：680m3/s；
以及相关的计算参数，比如空气密度、风机盘管末端的换热效率、水比热、空气比热等。
在节能控制方法运行过程中：
首先，获取物联网中央空调系统的风机盘管末端的供水温度为7℃、回水温度为12℃，以及室内设定温度22℃和室内实际温度30℃；
能耗模糊计算：在指定单位时间内，依据所述供水温度确定风机盘管末端不同工况的运行参数并模拟运行，并获得风机盘管的模拟能耗，具体为：
将风机的三组风机的转速数值与冷冻水的流量数值进行排列组合构成十五种工况，分别为：
第一工况：冷冻水流量：125kg/h，风机转速：低速状态；
第二工况：冷冻水流量：187kg/h，风机转速：低速状态；
第三工况：冷冻水流量：249kg/h，风机转速：低速状态；
第四工况：冷冻水流量：333kg/h，风机转速：低速状态；
第五工况：冷冻水流量：374kg/h，风机转速：低速状态；
第六工况：冷冻水流量：125kg/h，风机转速：中速状态；
第七工况：冷冻水流量：187kg/h，风机转速：中速状态；
第八工况：冷冻水流量：249kg/h，风机转速：中速状态；
第九工况：冷冻水流量：333kg/h，风机转速：中速状态；
第十工况：冷冻水流量：374kg/h，风机转速：中速状态；
第十一工况：冷冻水流量：125kg/h，风机转速：高速状态；
第十二工况：冷冻水流量：187kg/h，风机转速：高速状态；
第十三工况：冷冻水流量：249kg/h，风机转速：高速状态；
第十四工况：冷冻水流量：333kg/h，风机转速：高速状态；
第十五工况：冷冻水流量：374kg/h，风机转速：高速状态；
通过计算处理器模拟上述第一工况至第十五工况的参数运行获得冷冻水及风机的能耗，具体为：
首先，确定上述第一工况至第十五工况需要运行的单位时间，即将室内实际温度调节至室内设定温度所需的时间，所述单位时间的计算方法为根据室内实际温度值与室内温度预设值计算温差，并根据温差、空间体积、风机盘管的换热比计算所需热量，同时依据所需热量提供冷冻水的体积，并与冷冻水流量确定所述时间周期，计算公式为：
Figure 32681DEST_PATH_IMAGE001
;
其中：
V1为风机盘管所在空间的室内空间；
T1为室内设定温度；
T2为室内实际温度；
V空为空气的密度1.293 kg/m3；
Cp空为空气比热1.035 kJ/kg·℃；
Cp水为水比热4.2 kJ/kg·℃；
V水为冷冻水流量；
上述的换热效率中，风机盘管末端在低速状态的换热效率为1，中速状态的换热效率为0.87，高速状态的换热效率为0.7；
最终获得以下数据；
第一工况运行的单位时间为0.29h，冷冻水制冷耗电量0.84kW·h，风机盘管的电机耗电量0.107kW·h；
第二工况运行的单位时间为0.19h，冷冻水制冷耗电量1.26kW·h，风机盘管的电机耗电量0.072kW·h；
第三工况运行的单位时间为0.14h，冷冻水制冷耗电量1.68kW·h，风机盘管的电机耗电量0.54kW·h；
第四工况运行的单位时间为0.1h，冷冻水制冷耗电量2.25kW·h，风机盘管的电机耗电量0.402kW·h；
第五工况运行的单位时间为0.09h，冷冻水制冷耗电量2.53kW·h，风机盘管的电机耗电量0.36kW·h；
第六工况运行的单位时间为0.3h，冷冻水制冷耗电量0.84kW·h，风机盘管的电机耗电量0.089kW·h；
第七工况运行的单位时间为0.2h，冷冻水制冷耗电量1.26kW·h，风机盘管的电机耗电量0.059kW·h；
第八工况运行的单位时间为0.15h，冷冻水制冷耗电量1.68kW·h，风机盘管的电机耗电量0.045kW·h；
第九工况运行的单位时间为0.11h，冷冻水制冷耗电量2.25kW·h，风机盘管的电机耗电量0.033kW·h；
第十工况运行的单位时间为0.1h，冷冻水制冷耗电量2.53kW·h，风机盘管的电机耗电量0.030kW·h；
第十一工况运行的单位时间为0.37h，冷冻水制冷耗电量0.84kW·h，风机盘管的电机耗电量0.076kW·h；
第十二工况运行的单位时间为0.24h，冷冻水制冷耗电量1.26kW·h，风机盘管的电机耗电量0.051kW·h；
第十三工况运行的单位时间为0.18h，冷冻水制冷耗电量1.68kW·h，风机盘管的电机耗电量0.038kW·h
第十四工况运行的单位时间为0.13h，冷冻水制冷耗电量2.25kW·h，风机盘管的电机耗电量0.028kW·h；
第十五工况；的单位时间为0.12h，冷冻水制冷耗电量2.53kW·h，风机盘管的电机耗电量0.025kW·h。
综上所述，在不限制时间的条件下，最低能耗值为第十一工况，其耗电量0.916kW·h；若限制10min中完成制冷效果，最低能耗值为第八工况其耗电量1.725kW·h；
最终，在不同的条件下，通过比较获得模拟能耗的最低能耗值，并依据最低能耗值工况状态下的运行参数输入至物联网中央空调系统内执行。
进一步地，在上述工作完成之后还包括了以下步骤：
根据各个风机盘管末端在各自运行参数中的冷冻水流量获得其单位时间内的冷冻水用量；同时将物联网中央空调系统所有风机盘管末端的冷冻水用量累计获得物联网中央空调系统单位时间内的冷冻水总用量；依据冷冻水总用量匹配冷冻水水泵的运行功率并执行，通过该控制部分，可以同步匹配机房内冷冻水水泵的功率与物联网中央空调系统系统的需求一致，从而避免了冷冻水供给不足或过量的现象，避免冷冻水水泵的能耗浪费，使得物联网中央空调系统系统的节能效果更好；
同时，上述整个节能控制方法，风机盘管末端的供水温度可以在每个循环周期内获取一次，并执行一次节能控制，即实时获取物联网中央空调系统系统的实时状况，并模糊计算运行参数，使得物联网中央空调系统系统的整个节能控制也可以实时调整，保障物联网中央空调系统系统的最终节能效果。
为了达到物联网中央空调系统系统方便控制的效果，以及实现快速控制的效果，在上述基于物联网中央空调的节能控制方法输出的最低能耗值工况状态下的运行参数和系统采集的信息进行记录并储存至数据库，当中央空调再次启动时，应根据系统采集的信息与数据库进行匹配，当当前采集的数据与数据库内储存的数据一致时，即匹配成功，物联网中央空调系统系统则执行数据库记录的最低能耗值工况状态下的运行参数；若匹配不成功，则执行上述内容的基于物联网中央空调的节能控制方法。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明的目的技术方案，都属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在物联网中央空调系统稳定运行状态下，获取物联网中央空调系统的风机盘管末端的供水温度和回水温度；
步骤二、能耗模糊计算：在指定单位时间内，依据所述供水温度确定风机盘管末端不同工况下的运行参数并模拟运行，并获得风机盘管的模拟能耗；
所述运行参数包括风速和冷冻水流量；
步骤三、设置物联网中央空调系统的运行条件，在满足运行条件的情况下，通过比较获得模拟能耗的最低能耗值，并依据最低能耗值工况状态下的运行参数输入至物联网中央空调系统内执行。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于：在步骤三完成之后还包括了以下步骤：
步骤四、根据各个风机盘管末端在各自运行参数中的冷冻水流量获得其单位时间内的冷冻水用量；同时将物联网中央空调系统所有风机盘管末端的冷冻水用量累计获得物联网中央空调系统单位时间内的冷冻水总用量；依据冷冻水总用量匹配冷冻水水泵的运行功率并执行。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于：所述物联网中央空调系统稳定运行状态为在中央空调主机机组开始运行后，中央空调主机机组的回水温度达到预设值的状态。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于：所述能耗的模糊计算的步骤为确定运行参数信息并进行计算；
所述运行参数包括：
设置风机盘管的至少两组风机的转速数值；以及
设置风机盘管的至少两组冷冻水的流量数值；
所述运行参数的计算过程：
将风机的转速数值与冷冻水的流量数值进行排列组合获得至少四组风机盘管末端的运行参数，并模拟工况参数的运行获得冷冻水及风机的能耗，最终获得最低能耗。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于：所述单位时间的计算方法包括：
根据室内实际温度值与室内温度预设值计算温差，并根据温差、空间体积、风机盘管的换热比计算所需热量，同时依据所需热量提供冷冻水的体积，并与冷冻水流量确定所述单位时间，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中：
V1为风机盘管所在空间的室内空间；
T1为室内设定温度；
T2为室内实际温度；
V空为空气的密度；
Cp空为空气比热；
Cp水为水比热；
V水为冷冻水流量；
所述换热效率为风机盘管末端当前风速下的换热效率。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于：所述步骤a中风机盘管末端的供水温度在每个循环周期内获取一次，并执行一次节能控制方法。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网中央空调的节能控制方法，其特征在于：上述基于物联网中央空调的节能控制方法输出的最低能耗值工况状态下的运行参数和系统采集的信息进行记录并储存至数据库；
当中央空调再次启动时，应根据系统采集的信息与数据库进行匹配，若匹配成功则执行数据库记录的最低能耗值工况状态下的运行参数；若匹配不成功，则执行上述内容的基于物联网中央空调的节能控制方法。
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