CN113566374A - 建筑负荷确定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑负荷确定方法及系统，其中，该方法包括：检测装设有空调的建筑内的温度，确定温度稳定阶段；获取空调在温度稳定阶段的运行参数；根据运行参数计算空调的换热能力，作为装设有空调的建筑的建筑负荷。本发明解决了现有技术中空调所处建筑的建筑负荷难以确定的问题，简单有效地实现建筑负荷的计算，并且节约了硬件成本。

Description

建筑负荷确定方法及系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种建筑负荷确定方法及系统。
背景技术
我国暖通空调的能耗现状目前主要有两大特点：总量大、增长快。暖通空调的能耗也越来越大，对能耗控制的重视程度也越来越高。
建筑负荷越大，空调所需的制冷(热)能力越大，能耗越多，而影响建筑冷热负荷的重要因素包括太阳辐射、环境温度、空气渗透、室内用电、温湿度以及外围设备等，因此难以直接计算建筑负荷。
针对相关技术中空调所处建筑的建筑负荷难以确定的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种建筑负荷确定方法及系统，以至少解决现有技术中空调所处建筑的建筑负荷难以确定的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种建筑负荷确定方法，包括：检测装设有空调的建筑内的温度，确定温度稳定阶段；获取空调在温度稳定阶段的运行参数；根据运行参数计算空调的换热能力，作为装设有空调的建筑的建筑负荷。
进一步地，确定温度稳定阶段，包括：确定温度是否连续在预设时间段内未发生变化；如果是，则确定预设时间段为温度稳定阶段。
进一步地，根据运行参数计算空调的换热能力，包括：根据运行参数计算空调的比焓，并根据运行参数计算空调的质量流量；根据比焓和质量流量确定空调的换热能力。
进一步地，根据运行参数计算空调的比焓，包括：获取空调的压缩机进口处的冷媒温度T1及冷媒压力P1，根据冷媒温度T1、冷媒压力P1和第一比焓计算公式计算压缩机进口比焓；获取空调的冷凝器出口处的冷媒温度T2及冷媒压力P2，根据冷媒温度T2、冷媒压力P2和第二比焓计算公式计算冷凝器出口比焓；根据压缩机进口比焓和冷凝器出口比焓确定空调的比焓。
进一步地，第一比焓计算公式为ρvapor＝a1+a2*P+a3*T+a4*P^2；其中，ρvapor为气态冷媒比焓，a1、a2、a3、a4为系数；第二比焓计算公式为ρlique＝b1+b2*P+b3*T+b4*P*T；其中，ρlique为液态冷媒比焓，b1、b2、b3、b4为系数；根据压缩机进口比焓和冷凝器出口比焓确定空调的比焓，包括：计算压缩机进口比焓和冷凝器出口比焓的差值，得到空调的比焓。
进一步地，根据运行参数计算空调的质量流量，包括：获取空调的压缩机出口处的冷媒温度T3及冷媒压力P3，根据冷媒温度T3、冷媒压力P3计算压缩机出口的冷媒比容Υ；获取压缩机的容积V和修正系数η；根据压缩机出口的冷媒比容Υ、压缩机的容积V和修正系数η确定空调的质量流量m。
进一步地，获取压缩机的修正系数η，包括：获取压缩机的频率，根据频率确定对应的修正系数η；其中，预设有频率与修正系数η的对应关系表；空调的质量流量m通过如下公式计算得到：m＝Υ*V*η。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种建筑负荷确定系统，包括：数据采集装置，与空调一一对应连接，用于采集空调在温度稳定阶段的运行参数；建筑负荷计算装置，与数据采集装置连接，用于根据运行参数计算空调的换热能力，作为装设有空调的建筑的建筑负荷。
进一步地，建筑负荷计算装置还与线控器和/或移动端连接，用于显示建筑负荷。
进一步地，还包括：远程通信装置，与建筑负荷计算装置连接；服务器，与远程通信装置连接；分布式实时计算系统，与服务器连接，用于通过服务器和远程通信装置获取空调的运行参数和建筑负荷，并根据运行数据和建筑负荷更新空调的换热能力的计算方式。
进一步地，还包括：消息中间件，位于服务器与分布式实时计算系统之间，用于实现服务器与分布式实时计算系统之间的数据传输；数据库，与分布式实时计算系统连接。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的建筑负荷确定方法。
在本发明中，提供了一种基于虚拟传感法的建筑负荷计算方案，通过检测空调所在建筑内的温度，确定温度稳定阶段，在温度稳定阶段，空调换热能力与建筑负荷平衡，因此，通过空调在温度稳定阶段的运行参数计算空调的换热能力，作为空调所在建筑的建筑负荷。通过上述方式，简单有效地实现建筑负荷的计算，并且不需要硬件设施的配合，节约了硬件成本。
附图说明
图1是根据本发明实施例的建筑负荷确定方法的一种可选的流程图；
图2是根据本发明实施例的建筑负荷确定系统的一种可选的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的建筑负荷计算装置的一种可选的结构框图；以及
图4是根据本发明实施例的建立建筑负荷模型的一种可选的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
在本发明优选的实施例1中提供了一种建筑负荷确定方法，该方法可以直接应用至各种装有空调机组的建筑内，具体来说，图1示出该方法的一种可选的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤S102-S106：
S102：检测装设有空调的建筑内的温度，确定温度稳定阶段；
S104：获取空调在温度稳定阶段的运行参数；
S106：根据运行参数计算空调的换热能力，作为装设有空调的建筑的建筑负荷。
在上述实施方式中，提供了一种基于虚拟传感法的建筑负荷计算方案，通过检测空调所在建筑内的温度，确定温度稳定阶段，在温度稳定阶段，空调换热能力与建筑负荷平衡，因此，通过空调在温度稳定阶段的运行参数计算空调的换热能力，作为空调所在建筑的建筑负荷。通过上述方式，简单有效地实现建筑负荷的计算，并且不需要硬件设施的配合，节约了硬件成本。
由于建筑面积可能较大，各处温度不一样，因此装设有空调的建筑内的温度指建筑内的平均温度，当然也可以采用其他温度，该温度用于表征建筑内的负荷稳定。确定温度稳定阶段，包括：确定温度是否连续在预设时间段内未发生变化；如果是，则确定预设时间段为温度稳定阶段。通过温度变化检测温度数据，通过对最近一段时间内室内环境温度进行分析，若温度维持在一固定数值持续预设时间段，例如1小时以上，则可判定这1小时中的空调换热能力与建筑负荷平衡，可以进行后续的换热能力计算，否则不进行后续换热能力计算。
具体地，根据运行参数计算空调的换热能力，包括：根据运行参数计算空调的比焓，并根据运行参数计算空调的质量流量；根据比焓和质量流量确定空调的换热能力。
其中，根据运行参数计算空调的比焓，包括：获取空调的压缩机进口处的冷媒温度T1及冷媒压力P1，根据冷媒温度T1、冷媒压力P1和第一比焓计算公式计算压缩机进口比焓；获取空调的冷凝器出口处的冷媒温度T2及冷媒压力P2，根据冷媒温度T2、冷媒压力P2和第二比焓计算公式计算冷凝器出口比焓；根据压缩机进口比焓和冷凝器出口比焓确定空调的比焓，包括：计算压缩机进口比焓和冷凝器出口比焓的差值，得到空调的比焓。
第一比焓计算公式为ρvapor＝a1+a2*P+a3*T+a4*P^2；由于压缩机进口的冷媒为气态，因此ρvapor为气态冷媒比焓，a1、a2、a3、a4为系数；第二比焓计算公式为ρlique＝b1+b2*P+b3*T+b4*P*T；由于冷凝器出口的冷媒为液态，因此ρlique为液态冷媒比焓，b1、b2、b3、b4为系数；上述公式是通过压力、温度等参数进行模型建立后拟合得出相关公式，采用的计算方法是基于工程热物理原理的，具有明显物理性质，并非单纯回归和拟合，可以保证数据的高度准确性。
计算空调的质量流量的过程包括：获取空调的压缩机出口处的冷媒温度T3及冷媒压力P3，根据冷媒温度T3、冷媒压力P3计算压缩机出口的冷媒比容Υ；获取压缩机的容积V和修正系数η；根据压缩机出口的冷媒比容Υ、压缩机的容积V和修正系数η确定空调的质量流量m。
压缩机的修正系数η与频率相关，获取过程包括：获取压缩机的频率，根据频率确定对应的修正系数η；其中，预设有频率与修正系数η的对应关系表；空调的质量流量m通过如下公式计算得到：m＝Υ*V*η。
虽然实验室中我们可以通过质量流量计获取质量流量，通过焓差台计算冷热量，通过电表得到电量，但是实际工程中却不可行，因为焓差台、质量流量计和电表的造价昂贵。本方案上述基于虚拟传感法的建筑负荷计算方法，通过测量冷媒在器件出入口的温度以及压力值，结合压缩机运行参数和冷媒的物性参数，即可通过建立的建筑负荷模型(即用于计算建筑负荷的所有算法)得出建筑负荷值，因此只通过对少量的传感参数进行计算来得到这三种虚拟传感的数据，大大降低了计算建筑负荷的硬件成本。
实施例2
基于上述实施例1中提供的建筑负荷确定方法，在本发明优选的实施例2中还提供了一种建筑负荷确定系统，具体地，图2示出该系统的一种可选的结构示意图，如图2所示，该系统包括：
数据采集装置，与空调一一对应连接，用于采集空调在温度稳定阶段的运行参数；
建筑负荷计算装置，与数据采集装置连接，用于根据运行参数计算空调的换热能力，作为装设有空调的建筑的建筑负荷。
在上述实施方式中，提供了一种基于虚拟传感法的建筑负荷计算方案，通过检测空调所在建筑内的温度，确定温度稳定阶段，在温度稳定阶段，空调换热能力与建筑负荷平衡，因此，通过空调在温度稳定阶段的运行参数计算空调的换热能力，作为空调所在建筑的建筑负荷。通过上述方式，简单有效地实现建筑负荷的计算，并且不需要硬件设施的配合，节约了硬件成本。
如图2所示，建筑负荷计算装置还与线控器和/或移动端连接，用于显示建筑负荷。
此外，还包括：远程通信装置，与建筑负荷计算装置连接；服务器，与远程通信装置连接；分布式实时计算系统，与服务器连接，用于通过服务器和远程通信装置获取空调的运行参数和建筑负荷，并根据运行数据和建筑负荷更新空调的换热能力的计算方式。
除了上述装置，还包括：消息中间件，位于服务器与分布式实时计算系统之间，用于实现服务器与分布式实时计算系统之间的数据传输；数据库，与分布式实时计算系统连接。
建筑负荷数据可供用户终端设备展示，也会同时通过远程通信装置发送至服务器。由于全国多联机的数据量庞大，所以本方案中提出使用分布式分区消息服务，即消息中间件，对海量数据进行缓冲，产生“削峰填谷”的效果，可以防止因为数据拥堵而使集群节点宕机而导致数据丢失的情况出现。
分布式实时计算系统会从消息中间件中消费数据，对接收到的运行参数以及建筑负荷参数进行整理，并保存于数据库之中。
空调机组的运行数据将由数据采集装置进行采集与记录，并输入到建筑负荷计算装置中进行建筑负荷的计算，该装置内部主要由9个模块串联组成。如图3所示，建筑负荷计算装置包括：
运行数据存储模块302，运行数据存储模块将保存最近1小时内的机组运行数据，用于后续计算使用，该装置有批量计算和实时计算两种途径来计算建筑负荷。
温差变化率检测模块304，与运行数据存储模块302连接，通过温度变化率检测模块搜索运行数据存储模块中的温度数据，通过对最近一段时间内室内环境温度进行分析，若温度处于平稳状态持续1小时以上，则可判定这1小时中的空调能力与建筑负荷平衡，可以进行后续的计算，将运行数据存储模块中的数据传输给后续模块；否则不进行后续计算。
比焓计算模块306，与温差变化率检测模块304连接，比焓计算模块是通过分析该空调的压缩机进、出口和冷凝器出口处的冷媒温度及压力，并利用工程热物理的公式即可计算出各点的比焓。
比容计算模块308，与比焓计算模块306连接，比容计算模块也是通过分析该空调的压缩机吸气侧、排气侧和冷凝器出口处的冷媒温度及压力，并利用工程热物理的公式计算出各点的比容，即密度值。
质量流量计算模块310，与比容计算模块308连接，质量流量计算模块是通过分析该空调的压缩机运行频率、压缩机容量以及压缩机排气侧密度，从而计算出来冷媒质量流量。
能力计算模块312，与质量流量计算模块310连接，最终将比焓与质量流量参数输入能力计算模块，即可得出空调在最近1小时内的制冷(热)能力，从而得出最近1小时内的建筑负荷值，然后将结果保存到建筑负荷数据存储模块中。
模型修正模块314，与能力计算模块312连接，当服务器端对模型(即用于计算建筑负荷的所有算法)进行了较大程度的优化时，会将最新的模型参数发送至建筑负荷计算装置，模型修正模块负责接收新模型参数，并且完成本地模型的修正。
实时计算模块316，与模型修正模块314连接，实时计算模块将通过本地最新的建筑负荷模型进行建筑负荷的实时计算，然后将结果保存到建筑负荷数据存储模块中。
建筑负荷数据存储模块318，与实时计算模块316连接，用于保存建筑负荷数据。
综上所述，本方案可利用空调内置的建筑负荷计算装置来对建筑负荷进行实时计算。
除此之外，还可以通过建立的建筑负荷模型，下发至空调本地的建筑负荷计算装置中，进行建筑负荷的实时预测。图4示出建立建筑负荷模型的一种可选的示意图，如图4所示：
数据库存储有接收到的运行参数以及建筑负荷参数，由于数据库中的数据包括但不限于建筑负荷、室外环境温度、室内环境温度、设定温度、开机率、风档、压缩机容量、压缩机运行频率等，可以将多维数据作为输入而进行机器学习，在海量数据的支持下进行训练，可以获得较准确的建筑负荷模型，最终得到的模型可提供实时预测建筑负荷的功能，可以弥补建筑负荷计算装置批量计算非实时性的缺陷，为工作人员及时发现建筑负荷过高的工程提供了方便。之后将建立的建筑负荷模型通过远程传输装置传输至空调本地的建筑负荷计算装置中，进行建筑负荷的计算。
实施例3
基于上述实施例1中提供的建筑负荷确定方法，在本发明优选的实施例3中还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的建筑负荷确定方法。
在上述实施方式中，提供了一种基于虚拟传感法的建筑负荷计算方案，通过检测空调所在建筑内的温度，确定温度稳定阶段，在温度稳定阶段，空调换热能力与建筑负荷平衡，因此，通过空调在温度稳定阶段的运行参数计算空调的换热能力，作为空调所在建筑的建筑负荷。通过上述方式，简单有效地实现建筑负荷的计算，并且不需要硬件设施的配合，节约了硬件成本。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (12)

1.一种建筑负荷确定方法，其特征在于，包括：
检测装设有空调的建筑内的温度，确定温度稳定阶段；
获取所述空调在所述温度稳定阶段的运行参数；
根据所述运行参数计算所述空调的换热能力，作为所述装设有空调的建筑的建筑负荷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定温度稳定阶段，包括：
确定所述温度是否连续在预设时间段内未发生变化；
如果是，则确定所述预设时间段为所述温度稳定阶段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述运行参数计算所述空调的换热能力，包括：
根据所述运行参数计算所述空调的比焓，并根据所述运行参数计算所述空调的质量流量；
根据所述比焓和所述质量流量确定所述空调的换热能力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述运行参数计算所述空调的比焓，包括：
获取所述空调的压缩机进口处的冷媒温度T1及冷媒压力P1，根据所述冷媒温度T1、所述冷媒压力P1和第一比焓计算公式计算压缩机进口比焓；
获取所述空调的冷凝器出口处的冷媒温度T2及冷媒压力P2，根据所述冷媒温度T2、所述冷媒压力P2和第二比焓计算公式计算冷凝器出口比焓；
根据所述压缩机进口比焓和所述冷凝器出口比焓确定所述空调的比焓。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述第一比焓计算公式为ρvapor＝a1+a2*P+a3*T+a4*P^2；其中，ρvapor为气态冷媒比焓，a1、a2、a3、a4为系数；
所述第二比焓计算公式为ρlique＝b1+b2*P+b3*T+b4*P*T；其中，ρlique为液态冷媒比焓，b1、b2、b3、b4为系数；
根据所述压缩机进口比焓和所述冷凝器出口比焓确定所述空调的比焓，包括：计算所述压缩机进口比焓和所述冷凝器出口比焓的差值，得到所述空调的比焓。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述运行参数计算所述空调的质量流量，包括：
获取所述空调的压缩机出口处的冷媒温度T3及冷媒压力P3，根据所述冷媒温度T3、所述冷媒压力P3计算压缩机出口的冷媒比容Υ；
获取所述压缩机的容积V和修正系数η；
根据所述压缩机出口的冷媒比容Υ、所述压缩机的容积V和修正系数η确定所述空调的质量流量m。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，获取所述压缩机的修正系数η，包括：获取所述压缩机的频率，根据所述频率确定对应的修正系数η；其中，预设有所述频率与所述修正系数η的对应关系表；
所述空调的质量流量m通过如下公式计算得到：m＝Υ*V*η。
8.一种建筑负荷确定系统，其特征在于，包括：
数据采集装置，与空调一一对应连接，用于采集所述空调在温度稳定阶段的运行参数；
建筑负荷计算装置，与所述数据采集装置连接，用于根据所述运行参数计算所述空调的换热能力，作为所述装设有空调的建筑的建筑负荷。
9.根据权利要求8所述的建筑负荷确定系统，其特征在于，所述建筑负荷计算装置还与线控器和/或移动端连接，用于显示所述建筑负荷。
10.根据权利要求8所述的建筑负荷确定系统，其特征在于，还包括：
远程通信装置，与所述建筑负荷计算装置连接；
服务器，与所述远程通信装置连接；
分布式实时计算系统，与所述服务器连接，用于通过所述服务器和所述远程通信装置获取所述空调的运行参数和所述建筑负荷，并根据所述运行数据和所述建筑负荷更新所述空调的换热能力的计算方式。
11.根据权利要求10所述的建筑负荷确定系统，其特征在于，还包括：
消息中间件，位于所述服务器与所述分布式实时计算系统之间，用于实现所述服务器与所述分布式实时计算系统之间的数据传输；
数据库，与所述分布式实时计算系统连接。
12.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1至7中任一项所述的建筑负荷确定方法。
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