CN113757938B - 一种中央空调的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于中央空调控制应用技术领域，尤其涉及一种中央空调的控制方法。本发明通过以体感零度温度为判断标准，结合相对湿度来进行温度的判定，有效的避免因相对湿度过高，导致的室内体感温度过高的问题，为提供舒适的室内环境提供了保障，同时，本发明操作方便、适合大规模推广使用。

Description

一种中央空调的控制方法
技术领域
本发明属于中央空调控制应用技术领域，尤其涉及一种中央空调的控制方法。
背景技术
中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成，该系统不同于传统冷剂式空调，(如单体机，VRV)集中处理空气以达到舒适要求。采用液体气化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的热负荷；制热系统为空气调节系统提供所需热量，用以抵消室内环境冷暖负荷。
随着人们生活水平的逐渐提高，生活的舒适性是人们目前生活重点追求的方向，为此，也使得中央空调的使用常见不断的增加，从最初的办公场所到现在的家庭住宅，都可以看到中央空调的使用。
然而，在空调的使用中，由于人体散湿量以及房间内相对湿度的温度，导致制冷场所气温达到设定要求时，人数越多，相对湿度就越大，体感温度就越高，进而导致人们在空调环境下，还能够感觉到炎热的感觉，为此，如何进行控制中央空调，使其能够达到预设温度。
发明内容
本发明针对上述的中央空调使用所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、加工方便且能够有效实现达到预设温度的中央空调的控制方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种中央空调的控制方法，包括制冷机，除湿机以及送风机，其中，所述送风机按照2m/s的固定风速送风，上述制冷机，除湿机以及送风机的控制包括以下有效步骤：
a、首先确定室内室外环境情况，所述环境情况指室外温度、室内温度，室外相对湿度以及室内相对湿度；
b、判断室内温度是否在体感零度温度以上；
c、若室内温度在体感零度温度以下，则不运行制冷机，除湿机以及送风机，若室内温度在体感零度温度以上，则计算能耗模型最优解；
d、然后设定目标温度以及目标湿度；
e、然后根据设定的目标温度以及目标湿度，控制制冷机，除湿机或送风机运行；
其中，所述c步骤中，能耗模型包括能耗模型1和能耗模型2，其中，能耗模型1为：
MINYi＝η[a(T0-T)+b(RH0-RH)]+c (1)
式中：Yi为室内i的运行成本，η为机组能效等效系数，它应符合在机组冷水工况为12℃/7℃时，空调机组能效为EER0，则系统现工况等效系数η对于恒工况的机组应为：
Figure GDA0003945373790000021
空调机组EER为产生的机组冷量与能耗比值。
a为室内温度每下降一度所需耗费的运行费用的制冷基准成本，b为除湿基准成本，c为风机运行成本，T0为室外温度，T为室内温度，RH0为室外相对湿度，RH为室内相对湿度，约束条件为：
24≤T≤27.5 (2)
45≤RH≤100 (3)
Figure GDA0003945373790000022
其中，RH为室内相对湿度，上述(1)-(4)构成线性规划模型，求解最优解，得到能耗模型1最低的解；
能耗模型2为：
MINYi＝aη(T0-T)+c ①
式中：Yi为室内i的运行成本，η为机组能效等效系数，它应符合在机组冷水工况为12℃/7℃时，空调机组能效为EER0，则系统现工况等效系数η对于恒工况的机组应为：
Figure GDA0003945373790000031
空调机组EER为产生的机组冷量与能耗比值。
a为室内温度每下降一度所需耗费的运行费用的制冷基准成本，c为风机运行成本，T0为室外温度，T为室内温度，约束条件为：
24≤T≤29 ②
0≤RH≤45 ③
Figure GDA0003945373790000032
其中，RH为室内相对湿度，上述①-④构成线性规划模型，求解最优解，得到能耗模型2最低的解。
模型1，2中，其中室内温度T应当符合T＝Tα+Tβ。Tα为相对环境温度，Tβ为偏差温度。偏差温度应为实测Tβ的确定为：
Figure GDA0003945373790000033
其中Tγ空调温控器检测室内实际温度。a1，a2，a3，a4，a5为偏移系数，偏差温度Tβ测得的方式为：在房间无人的情况下开启空调，温控器到达温度停机时温控器实际温度和温度采集器温度的差值即为温度偏差，测量24℃-28℃温度进行五点标定，对应设定温度不同，补偿相应的偏差系数。则有：
331776a1+13824a2+576a3+24a4+a5＝Tβ1
390625a1+15625a2+625a3+25a4+a5＝Tβ2
456976a1+17576a2+676a3+26a4+a5＝Tβ3
531441a1+19683a2+729a3+27a4+a5＝Tβ4
614656a1+21952a2+784a3+28a4+a5＝Tβ5
根据测量实际值，解对应的行列式得a1，a2，a3，a4，a5，确定曲线。令Tα＝Tγ，则公式可化简为
Figure GDA0003945373790000041
作为优选，所述e步骤中，若相对湿度高于45％时，气温≤24℃，制冷机，除湿机以及送风机均不开启；若相对湿度高于45％时，24℃<气温<27.5℃，制冷机，除湿机以及送风机均开启，运行情况符合能耗模型1，若相对湿度高于45％时，气温≥27.5℃，制冷机必须开启。
作为优选，所述e步骤中，若相对湿度低于45％时，气温≤24℃，制冷机，除湿机以及送风机均不开启；若相对湿度低于45％时，24℃<气温<27.5℃，制冷机开启，运行情况符合能耗模型2，若相对湿度低于45％时，气温≥27.5℃，制冷机必须开启。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明提供一种中央空调的控制方法，通过以体感零度温度为判断标准，结合相对湿度来进行温度的判定，有效的避免因相对湿度过高，导致的室内体感温度过高的问题，为提供舒适的室内环境提供了保障，同时，本发明操作方便、适合大规模推广使用。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种中央空调的控制方法，旨在更好的实现中央空调的控制，从而达到人体舒适的环境。
人体舒适度指数(Comfort Index ofHuman Body)是日常生活中较为常用的表征人体舒适度的方法，它主要取决于气温、湿度与风速3个指标。气温是判断气候舒适度的主要指标，湿度和风速是辅助指标。人类在大气环境中活动，经受着气象要素的综合作用，人们通常用气温高低来表示环境冷热口，人体感觉不舒适。则就会导致相应的应激反应。能量交换在人类与大气环境之间无时无刻地进行着，人体通过自身体温调节中枢使体温维持恒定。人体舒适度正是以人类机体与近地大气之间的热交换原理为基础，从气象学角度评价人类在不同天气条件下舒适感的一项生物气象指标。其在城市环境气象服务中具有重要地位。
为此，本实施例所提供的中央空调的控制方法基于制冷机，除湿机以及送风机，由于人体舒适风速约为2m/s。如果在无风状态下，人体会感到闷热，在空调房内，则会造成开门开窗现象，所以需保证室内2m/s的风速。
一般来说，空调房内体感温度为28℃时，为人体体感零度。
当制冷场所气温达到设定要求时，人数越多，相对湿度就越大，体感温度就越高。以淄博齐鲁医药学院为例，采用空气源热泵作为冷热源，室内采用风机盘管作为供冷末端。
实际当室内温度已达到设定温度，使用人员多数反应效果不好。
根据理论进行推导体感温度为：
当实际温度为26℃时，风速忽略不计时，实际计算体感温度为：
相对湿度 50％ 60％ 70％ 80％ 90％ 100％
体感温度 28.5℃ 29.1℃ 29.8℃ 30.5℃ 31.1℃ 31.8℃
此时体感温度要高于28℃。
对于人体来看，体感温度偏差在1度左右，相对湿度相同情况下，体感温度偏差约在1.3-1.6度。所以测温的准确性，是确保人体感应模型的准确的关键因素。
当空气不流通时，人的体感温度会上升。空气流动与制冷能耗相比相对廉价。适当的空气流通有助于降低人的体感温度。
对于室内温度T，影响因素主要有：
相对环境温度Tα。这里所谓的相对环境温度是指开启空调后室内能够到达的目标温度。在设计之初，冷水温度能达到设定值时，冷却值基本上都能保证。所以直接取相对环境温度为为空调设定温度。
偏差温度Tβ。偏差温度的产生是因为空调温控器安装位置造成。当温控器距离空调出风口距离较近时，温控器检测元件测得的温度要低于室内温度，则室内温度要高于实际检测温度。当温控器安装到受阳光辐照的热墙上时，则温控器检测元件测得的温度要高于室内实际温度，则室内温度低于实际检测的温度。偏差温度测得的方式为：在房间无人的情况下开启空调，温控器到达温度停机时温控器实际温度和温度采集器温度的差值即为温度偏差，测量24℃-28℃温度进行五点标定，对应设定温度不同，补偿相应的偏差系数。当建立好模型后，即可将温度采集器拆至其他房间内测量。所有房间内偏差系数均不相同，每个房间需要单独建模。
则室内温度T＝Ta+Tβ。Tα为相对环境温度，Tβ为偏差温度。偏差温度应为实测Tβ的确定为：
Figure GDA0003945373790000061
其中Tγ空调温控器检测室内实际温度。a1，a2，a3，a4，a5为偏移系数，偏差温度Tβ测得的方式为：在房间无人的情况下开启空调，温控器到达温度停机时温控器实际温度和温度采集器温度的差值即为温度偏差，测量24℃-28℃温度进行五点标定，对应设定温度不同，补偿相应的偏差系数。则有：
331776a1+13824a2+576a3+24a4+a5＝Tβ1
390625a1+15625a2+625a3+25a4+a5＝Tβ2
456976a1+17576a2+676a3+26a4+a5＝Tβ3
531441a1+19683a2+729a3+27a4+a5＝Tβ4
614656a1+21952a2+784a3+28a4+a5＝Tβ5
根据测量实际值，解对应的行列式得a1，a2，a3，a4，a5，确定曲线。令Tα＝Tγ，则公式可化简为
Figure GDA0003945373790000062
基于上述问题，提出本中央空调的控制方法。
考虑到风机的风速已经得到限定，那么首先确定室内室外环境情况，环境情况指室外温度、室内温度，室外相对湿度以及室内相对湿度。
然后，判断室内温度是否在体感零度温度以上，若室内温度在体感零度温度以下，则不运行制冷机，除湿机以及送风机，若室内温度在体感零度温度以上，则计算能耗模型最优解，计算能耗模型的最优解的目的就是使运行成本降低到最低，为此，根据目前市面上的设备，相对湿度控制的下限为45％，温度控制的下限为18℃，温度与湿度上升均为增函数，风速取固定值2m/s，按极端假设法，则推断出最高相对湿度100％下，温度为24℃。当相对湿度为10％时，温度为29℃，则对于制冷来说，24℃以下，室内任何情况不需要开制冷。当在29℃以上，室内任何情况都需要开制冷。当除湿机运行时，室内环境温度不能高于27.5℃。
设定的能耗模型包括能耗模型1和能耗模型2，其中，能耗模型1为：
MINYi＝η[a(T0-T)+b(RH0-RH)]+c (1)
式中：Yi为室内i的运行成本，η为机组能效等效系数，它应符合在机组冷水工况为12℃/7℃时，空调机组能效为EER0，则系统现工况等效系数η对于恒工况的机组应为：
Figure GDA0003945373790000071
空调机组EER为产生的机组冷量与能耗比值。
a为室内温度每下降一度所需耗费的运行费用的制冷基准成本，b为除湿基准成本，c为风机运行成本，T0为室外温度，T为室内温度，RH0为室外相对湿度，RH为室内相对湿度，约束条件为：
24≤T≤27.5 (2)
45≤RH≤100 (3)
Figure GDA0003945373790000072
其中，RH为室内相对湿度，上述(1)-(4)构成线性规划模型，求解最优解，得到能耗模型1最低的解；
能耗模型2为：
MINYi＝aη(T0-T)+c ①
式中：Yi为室内i的运行成本，η为机组能效等效系数，它应符合在机组冷水工况为12℃/7℃时，机组能效为EER0，则系统现工况等效系数η对于恒工况的机组应为：
Figure GDA0003945373790000081
机组EER为产生的机组冷量与能耗比值。
a为室内温度每下降一度所需耗费的运行费用的制冷基准成本，c为风机运行成本，T0为室外温度，T为室内温度，约束条件为：
24≤T≤29 ②
0≤RH≤45 ③
Figure GDA0003945373790000082
其中，RH为室内相对湿度，上述①-④构成线性规划模型，求解最优解，得到能耗模型2最低的解。
然后设定目标温度以及目标湿度；
最后，根据设定的目标温度以及目标湿度，控制制冷机，除湿机或送风机运行，控制的原则基于：若相对湿度高于45％时，气温≤24℃，制冷机，除湿机以及送风机均不开启；若相对湿度高于45％时，24℃＜气温＜27.5℃，制冷机，除湿机以及送风机均开启，运行情况符合能耗模型1，若相对湿度高于45％时，气温≥27.5℃，制冷机必须开启。
若相对湿度低于45％时，气温≤24℃，制冷机，除湿机以及送风机均不开启；若相对湿度低于45％时，24℃＜气温＜27.5℃，制冷机开启，运行情况符合能耗模型2，若相对湿度低于45％时，气温≥27.5℃，制冷机必须开启。
通过模型的建立，求解，使得每个房间再保证舒适度的情况下，运行成本最低。最终运行成本Y为：
Figure GDA0003945373790000091
其中Z为输送损失成本。
通过上述的设置，通过控制湿度，使最终的人体体感温度和设定温度值差异性较小，从而确保人体的舒适度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种中央空调的控制方法，其特征在于，包括制冷机，除湿机以及送风机，其中，所述送风机按照2m/s的固定风速送风，上述制冷机，除湿机以及送风机的控制包括以下有效步骤：
a、首先确定室内室外环境情况，所述环境情况指室外温度、室内温度，室外相对湿度以及室内相对湿度；
b、判断室内体感温度是否在体感零度温度以上，其中，所述体感零度温度为体感温度28℃；
c、若室内体感温度在体感零度温度以下，则不运行制冷机，除湿机以及送风机，若室内体感温度在体感零度温度以上，则计算能耗模型最优解；
d、然后设定目标温度以及目标湿度；
e、然后根据设定的目标温度以及目标湿度，控制制冷机，除湿机或送风机运行；
其中，所述c步骤中，能耗模型包括能耗模型1和能耗模型2，其中，能耗模型1为：
MINYi＝η[a(T0-T)+b(RH0-RH)]+c (1)
式中：Yi为室内i的运行成本，η为机组能效等效系数，它应符合在机组冷水工况为12℃/7℃时，空调机组能效为EER0，则系统现工况等效系数η对于恒工况的机组应为：
Figure FDA0003945373780000011
空调机组EER为产生的机组冷量与能耗比值,a为室内温度每下降一度所需耗费的运行费用的制冷基准成本，b为除湿基准成本，c为风机运行成本，T0为室外温度，T为室内温度，RH0为室外相对湿度，RH为室内相对湿度，约束条件为：
24≤T≤27.5 (2)
45≤RH≤100 (3)
Figure FDA0003945373780000021
其中，RH为室内相对湿度，上述(1)-(4)构成线性规划模型，求解最优解，得到能耗模型1最低的解；
能耗模型2为：
MINYi＝aη(T0-T)+c ①
式中：Yi为室内i的运行成本，η为机组能效等效系数，它应符合在机组冷水工况为12℃/7℃时，空调机组能效为EER0，则系统现工况等效系数η对于恒工况的机组应为：
Figure FDA0003945373780000022
空调机组EER为产生的机组冷量与能耗比值，a为室内温度每下降一度所需耗费的运行费用的制冷基准成本，c为风机运行成本，T0为室外温度，T为室内温度，约束条件为：
24≤T≤29 ②
0≤RH≤45 ③
Figure FDA0003945373780000023
其中，RH为室内相对湿度，上述①-④构成线性规划模型，求解最优解，得到能耗模型2最低的解；所述c步骤中，在能耗模型1和能耗模型2中，室内温度T应当符合T＝Tα+Tβ，Tα为相对环境温度，Tβ为偏差温度，偏差温度应为实测Tβ的确定为：
Figure FDA0003945373780000031
其中Tγ空调温控器检测室内实际温度，a1，a2，a3，a4，a5为偏移系数，偏差温度Tβ测得的方式为：在房间无人的情况下开启空调，温控器到达温度停机时温控器实际温度和温度采集器温度的差值即为温度偏差，测量24℃-28℃温度进行五点标定，对应设定温度不同，补偿相应的偏差系数，则有：
331776a1+13824a2+576a3+24a4+a5＝Tβ1
390625a1+15625a2+625a3+25a4+a5＝Tβ2
456976a1+17576a2+676a3+26a4+a5＝Tβ3
531441a1+19683a2+729a3+27a4+a5＝Tβ4
614656a1+21952a2+784a3+28a4+a5＝Tβ5
根据测量实际值，解对应的行列式得a1，a2，a3，a4，a5，确定曲线。令Tα＝Tγ，则公式可化简为
Figure FDA0003945373780000032
其中，所述e步骤中，若相对湿度高于45％时，气温≤24℃，制冷机，除湿机以及送风机均不开启；若相对湿度高于45％时，24℃<气温<27.5℃，制冷机，除湿机以及送风机均开启，运行情况符合能耗模型1，若相对湿度高于45％时，气温≥27.5℃，制冷机必须开启；若相对湿度低于45％时，气温≤24℃，制冷机，除湿机以及送风机均不开启；若相对湿度低于45％时，24℃<气温<27.5℃，制冷机开启，运行情况符合能耗模型2，若相对湿度低于45％时，气温≥27.5℃，制冷机必须开启。
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