CN116105300A - 一种中央空调节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中央空调节能控制方法，在房间底部铺设室内底部送风管路，室内底部送风管设有多个下出风口，在室内底部送风管路设有下管路阀门。在房间顶部铺设室内顶部送风管路，室内顶部送风管路上设有上管路阀门。室内底部送风管路与室内顶部送风管路都与主送风管路连通。本发明将室内出风口改成上下两个并且分别使用一个温度传感器进行监测，通过两个温度传感器相互配合进行室温监测，同时利用热空气向上移动和冷空气向下沉降常识，对室内温度进行符合人体需求的精确控制，同时还可以节省制冷/热量。

Description

一种中央空调节能控制方法

技术领域

本发明涉及一种节能控制方法，尤其是涉及一种中央空调节能控制方法。

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。

中央空调的制冷原理如下：水冷中央空调包含四大部件，压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器，制冷剂依次在上述四大部件循环，压缩机出来的冷媒（制冷剂）高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流动经过节流装置，成低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此次吸的热量将冷冻水温度降低，使低温的水流到用户端，再经过风机盘管进行热交换，将冷风吹出。

中央空调的制热原理如下：压缩机吸入低压气体经过压缩机压缩变成高温高压气体，高温气体通过换热器把水温提高，同时高温气体会冷凝变成液体。液体再进入蒸发器进行蒸发，液体经过蒸发器后变成低压低温气体，低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。就这样循环下去，空调侧循环水就变成45-55摄氏度左右的热水了。热水和空气进行热交换实现制热目的并且将热风送入房间。

现有中央空调能耗过高，并且输出的热风或冷风不能被有效的利用，造成能源的不必要的浪费。

发明内容

本发明设计了一种中央空调节能控制方法，其解决的技术问题是现有中央空调能耗过高，并且输出的热风或冷风不能被有效的利用，造成能源的不必要的浪费。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种中央空调节能控制方法，包括以下步骤：

步骤1、中央空调的主送风管路输出的冷风同时进入室内顶部送风管路（11）和室内底部送风管路（12）中，室内顶部送风管路（11）上设有上管路阀门（112）和室内底部送风管路（12）设有下管路阀门（122），室内设有上温度传感器（113）和下温度传感器（123），上温度传感器（113）位于下温度传感器（123）上方；一部分冷风通过室内顶部送风管路（11）的上出风口（111）进入房间的顶部，并且向下流动；另一部分冷风通过室内底部送风管路（12）的下出风口（121）进入房间的底部，并且向上流动，冷风同时从上方和下方充盈房间，缩短房间冷却时间；

步骤2、下出风口（121）上方的下温度传感器（123）测得的温度T达到设定值T1以下并且持续m分钟后，m为正数，上温度传感器（113）测得温度值不高于T2时，T2＞T1，关闭室内底部送风管路（12）上的下管路阀门（122），只使得室内顶部送风管路（11）保持输出冷风并且利用上部输出的冷空气自然沉降维持室内温度为T1以下；

步骤3、如果下温度传感器（123）测得的温度T高于设定值T1并且持续n分钟后，n为正数，上温度传感器（113）测得温度值高于T2时，T2＞T1，开启室内底部送风管路（12）的下管路阀门（122），使得下温度传感器（123）测得的温度T2再次达到设定值T1以下并且持续m分钟后，关闭室内底部送风管路（12），使得室内底部温度至顶部温度始终趋近于理想的T1-T2温度区间。

优选地，步骤2或步骤3中发生关闭下管路阀门（122）时，降低中央空调的制冷量。

优选地，步骤1和步骤2中同时开启上管路阀门（112）和下管路阀门（122）时，增加中央空调的制冷量。

一种中央空调节能控制方法，包括以下步骤：

步骤1、中央空调的主送风管路输出的热风同时进入室内顶部送风管路（11）和室内底部送风管路（12）中，室内顶部送风管路（11）上设有上管路阀门（112）和室内底部送风管路（12）设有下管路阀门（122），室内设有上温度传感器（113）和下温度传感器（123），上温度传感器（113）位于下温度传感器（123）上方；一部分热风通过室内顶部送风管路（11）的上出风口（111）进入房间的顶部向下流动；另一部分热风通过室内底部送风管路（12）的下出风口（121）进入房间的底部，并且向上流动，热风同时从上方和下方充盈房间，缩短房间升温时间；

步骤2、上出风口（111）下方的上温度传感器（113）测得的温度T达到设定值T3以上并且持续m分钟后，m为正数，下温度传感器（123）测得温度值不低于T4时，T3＞T4，关闭室内顶部送风管路（11）上的上管路阀门（112），只使得室内底部送风管路（12）保持输出热风并且利用下部输出的热空气自然上升维持室内的温度为T4以上；

步骤3、如果上温度传感器（113）测得的温度T低于设定值T3并且持续n分钟后，n为正数，开启室内顶部送风管路（11）的上管路阀门（112），使得上温度传感器（113）测得的温度T达到设定值T3以上并且持续m分钟后，下温度传感器（123）测得温度值不低于T4时，再次关闭室内顶部送风管路（11），使得室内顶部温度至底部温度趋近于理想的T3-T4温度区间。

优选地，步骤2或步骤3中发生关闭上管路阀门（112）时，降低中央空调的制热量。

优选地，步骤1和步骤2中同时开启上管路阀门（112）和下管路阀门（122）时，增加中央空调的制热量。

优选地，步骤4、根据步骤1-3中中央空调的制冷/热量进行短期负荷预测和长期负荷预测。

一种中央空调节能控制方法，包括以下步骤：利用机器学习方法获得负荷的未来半小时短期预测；首先采用统计回归方法建立建筑物的热响应模型它描述某个时段内各种影响因子与该时段内室内平均温度变化间的统计关系，各种影响因子包括户外天气温度、户外风速、时间段、中央空调在该时间段的制冷/热量；根据该热响应模型求取逆函数，该逆函数描述了在当前各种影响因子情况下给定时间段内要求室内温度变化给定的幅度需要多少制冷/热量；基于逆函数，直接利用建筑物室内平均温度和湿度数据、影响因子以及期望的室内温度，计算出未来一个时间段内的总负荷需求作为短期负荷预测。

优选地，利用机器学习方法获得负荷的未来24小时长期预测首先采用时序数据聚类的方法从历史数据中获得负荷变化的典型模式，该历史数据来自短期负荷预测数据以及与短期负荷预测对应的实际发生的负荷数据，根据预测数据与实际数据之间差异进行筛选，两者之间差距小于A的历史数据保留；然后从典型模式中获得与当前天气、节假日条件最接近的24h负荷变化模式作为远期负荷预测。

该中央空调节能控制方法具有以下有益效果：

（1）本发明将室内出风口改成上下两个并且分别使用一个温度传感器进行监测，通过两个温度传感器相互配合进行室温监测，同时利用热空气向上移动和冷空气向下沉降常识，对室内温度进行符合人体需求的精确控制，同时还可以节省制冷/热量。

（2）本发明在输出冷气时，冷气通常积聚在室内底部，底部温度比顶部温度更低，更好符合下方人的降温需求，因此下方温度传感器测得的温度升高时才需要进一步增加制冷量，目标是控制底部温度与顶部温度在18-20摄氏度之间，人体体感温度最佳区间。

（3）本发明在输出暖气时，暖气通常积累在室内顶部，室内底部温度通常低于顶部温度，因此下方温度传感器测得的温度降低时需要进一步增加制热量，尽量实现底部与顶部的温度区间在18-20摄氏度之间，人体体感温度最佳区间。

（4）本发明为了减少不确定因素(例如未来的天气变化)对负荷预测造成的影响，利用机器学习方法分别获得负荷的短期预测（针对未来半小时）和长期预测（针对未来24h），结合两者获得对于当前足够准确又能反映未来变化趋势的负荷预测曲线。

（5）本发明放弃传统室内使用单个温度传感器采集的方式，改为采用多个温度传感器进行高低不同位置的采集，形成温度区间，仅确保温度区间为适宜温度区间即可，不仅仅适合人体适用温度最佳需求，而且也可以节能。

附图说明

图1：本发明中央空调冷/暖气输出管路布置管路示意图。

附图标记说明：

1—主送风管路；11—室内顶部送风管路；111—上出风口；112—上管路阀门；113—上温度传感器；12—室内底部送风管路；121—下出风口；122—下管路阀门；123—下温度传感器。

具体实施方式

下面结合图1，对本发明做进一步说明：

实施例1：

如图1所示， 在房间底部铺设室内底部送风管路12，室内底部送风管路12设有多个下出风口121，在室内底部送风管路12设有下管路阀门122。在房间顶部铺设室内顶部送风管路11，室内顶部送风管路11上设有上管路阀门112。室内底部送风管路12与室内顶部送风管路11都与主送风管路1连通。

室内设有上温度传感器113和下温度传感器123，上温度传感器113位于下温度传感器123上方。

实施例2：

本发明的输出冷风节能控制方法如下：

步骤1、中央空调的主送风管路输出的冷风同时进入室内顶部送风管路11和室内底部送风管路12中，室内顶部送风管路11上设有上管路阀门112和室内底部送风管路12设有下管路阀门122，室内设有上温度传感器113和下温度传感器123，上温度传感器113位于下温度传感器123上方；一部分冷风通过室内顶部送风管路11的上出风口111进入房间的顶部，并且向下流动；另一部分冷风通过室内底部送风管路12的下出风口121进入房间的底部，并且向上流动，冷风同时从上方和下方充盈房间，缩短房间冷却时间；

步骤2、下出风口121上方的下温度传感器123测得的温度T达到设定值T1以下并且持续m分钟后，上温度传感器113测得温度值不高于T2时，T2＞T1，关闭室内底部送风管路12上的下管路阀门122，只使得室内顶部送风管路11保持输出冷风并且利用上部输出的冷空气自然沉降维持室内温度为T1以下；

步骤3、如果下温度传感器123测得的温度T高于设定值T1并且持续n分钟后，上温度传感器113测得温度值不高于T2时，T2＞T1，开启室内底部送风管路12的下管路阀门122，使得下温度传感器123测得的温度T2再次达到设定值T1以下并且持续m分钟后，关闭室内底部送风管路12。

理想状态，T2为20摄氏度，T1为18摄氏度，形成人体体感温度最佳区间。

步骤2或步骤3中发生关闭下管路阀门122时，降低中央空调的制冷量。步骤1和步骤2中同时开启上管路阀门112和下管路阀门122时，增加中央空调的制冷量。

实施例3：

本发明的输出热风节能控制方法如下：

步骤1、中央空调的主送风管路输出的热风同时进入室内顶部送风管路11和室内底部送风管路12中，室内顶部送风管路11上设有上管路阀门112和室内底部送风管路12设有下管路阀门122，室内设有上温度传感器113和下温度传感器123，上温度传感器113位于下温度传感器123上方；一部分热风通过室内顶部送风管路11的上出风口111进入房间的顶部向下流动；另一部分热风通过室内底部送风管路12的下出风口121进入房间的底部，并且向上流动，热风同时从上方和下方充盈房间，缩短房间升温时间；

步骤2、上出风口111下方的上温度传感器113测得的温度T达到设定值T3以上并且持续m分钟后，下温度传感器123测得温度值不低于T4时，T3＞T4，关闭室内顶部送风管路11上的上管路阀门112，只使得室内底部送风管路12保持输出热风并且利用下部输出的热空气自然上升维持室内的温度为T4以上；理想状态，T3为20摄氏度，T4为18摄氏度，形成人体体感温度最佳区间。

步骤3、如果上温度传感器113测得的温度T3低于设定值T并且持续n分钟后，开启室内顶部送风管路11的上管路阀门112，使得上温度传感器113测得的温度T达到设定值T3以上并且持续m分钟后，下温度传感器123测得温度值不低于T4时，再次关闭室内顶部送风管路11。

步骤2或步骤3中发生关闭上管路阀门112时，降低中央空调的制热量。步骤1和步骤2中同时开启上管路阀门112和下管路阀门122时，增加中央空调的制热量。

步骤4、根据步骤1-3中中央空调的制冷/热量进行短期负荷预测和长期负荷预测。

实施例4：

本发明中央空调节能控制方法，包括以下步骤：利用机器学习方法获得负荷的未来半小时短期预测；首先采用统计回归方法建立建筑物的热响应模型它描述某个时段内各种影响因子与该时段内室内平均温度变化间的统计关系，各种影响因子包括户外天气温度、户外风速、时间段、中央空调在该时间段的制冷/热量；根据该热响应模型求取逆函数，该逆函数描述了在当前各种影响因子情况下给定时间段内要求室内温度变化给定的幅度需要多少制冷/热量；基于逆函数，直接利用建筑物室内平均温度和湿度数据、影响因子以及期望的室内温度，计算出未来一个时间段内的总负荷需求作为短期负荷预测。

利用机器学习方法获得负荷的未来24小时长期预测首先采用时序数据聚类的方法从历史数据中获得负荷变化的典型模式，该历史数据来自短期负荷预测数据以及与短期负荷预测对应的实际发生的负荷数据，根据预测数据与实际数据之间差异进行筛选，两者之间差距小于A的历史数据保留；然后从典型模式中获得与当前天气、节假日条件最接近的24h负荷变化模式作为远期负荷预测。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种中央空调节能控制方法，包括以下步骤：

步骤1、中央空调的主送风管路输出的冷风同时进入室内顶部送风管路（11）和室内底部送风管路（12）中，室内顶部送风管路（11）上设有上管路阀门（112）和室内底部送风管路（12）设有下管路阀门（122），室内设有上温度传感器（113）和下温度传感器（123），上温度传感器（113）位于下温度传感器（123）上方；

一部分冷风通过室内顶部送风管路（11）的上出风口（111）进入房间的顶部，并且向下流动；另一部分冷风通过室内底部送风管路（12）的下出风口（121）进入房间的底部，并且向上流动，冷风同时从上方和下方充盈房间，缩短房间冷却时间；

步骤2、下出风口（121）上方的下温度传感器（123）测得的温度T达到设定值T1以下并且持续m分钟后，m为正数，上温度传感器（113）测得温度值不高于T2时，T2＞T1，关闭室内底部送风管路（12）上的下管路阀门（122），只使得室内顶部送风管路（11）保持输出冷风并且利用上部输出的冷空气自然沉降维持室内温度为T1以下；

步骤3、如果下温度传感器（123）测得的温度T高于设定值T1并且持续n分钟后，n为正数，上温度传感器（113）测得温度值高于T2时，T2＞T1，开启室内底部送风管路（12）的下管路阀门（122），使得下温度传感器（123）测得的温度T2再次达到设定值T1以下并且持续m分钟后，关闭室内底部送风管路（12），使得室内底部温度至顶部温度始终趋近于理想的T1-T2温度区间。

2.根据权利要求1所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：步骤2或步骤3中发生关闭下管路阀门（122）时，降低中央空调的制冷量。

3.根据权利要求1或2所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：步骤1和步骤2中同时开启上管路阀门（112）和下管路阀门（122）时，增加中央空调的制冷量。

4.一种中央空调节能控制方法，包括以下步骤：

步骤1、中央空调的主送风管路输出的热风同时进入室内顶部送风管路（11）和室内底部送风管路（12）中，室内顶部送风管路（11）上设有上管路阀门（112）和室内底部送风管路（12）设有下管路阀门（122），室内设有上温度传感器（113）和下温度传感器（123），上温度传感器（113）位于下温度传感器（123）上方；

一部分热风通过室内顶部送风管路（11）的上出风口（111）进入房间的顶部向下流动；另一部分热风通过室内底部送风管路（12）的下出风口（121）进入房间的底部，并且向上流动，热风同时从上方和下方充盈房间，缩短房间升温时间；

步骤2、上出风口（111）下方的上温度传感器（113）测得的温度T达到设定值T3以上并且持续m分钟后，下温度传感器（123）测得温度值不低于T4时，T3＞T4，关闭室内顶部送风管路（11）上的上管路阀门（112），只使得室内底部送风管路（12）保持输出热风并且利用下部输出的热空气自然上升维持室内的温度为T4以上；

步骤3、如果上温度传感器（113）测得的温度T低于设定值T3并且持续n分钟后，下温度传感器（123）测得温度值低于T4时，开启室内顶部送风管路（11）的上管路阀门（112），使得上温度传感器（113）测得的温度T3达到设定值T以上并且持续m分钟后，下温度传感器（123）测得温度值不低于T4时，再次关闭室内顶部送风管路（11），使得室内顶部温度至底部温度趋近于理想的T3-T4温度区间。

5.根据权利要求4所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：步骤2或步骤3中发生关闭上管路阀门（112）时，降低中央空调的制热量。

6.根据权利要求4或5所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：步骤1和步骤2中同时开启上管路阀门（112）和下管路阀门（122）时，增加中央空调的制热量。

7.根据权利要求1或4所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：步骤4、根据步骤1-3中中央空调的制冷/热量进行短期负荷预测和长期负荷预测。

8.根据权利要求7所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：利用机器学习方法获得负荷的未来半小时短期预测；

首先采用统计回归方法建立建筑物的热响应模型它描述某个时段内各种影响因子与该时段内室内平均温度变化间的统计关系，各种影响因子包括户外天气温度、户外风速、时间段、中央空调在该时间段的制冷/热量；

根据该热响应模型求取逆函数，该逆函数描述了在当前各种影响因子情况下给定时间段内要求室内温度变化给定的幅度需要多少制冷/热量；

基于逆函数，直接利用建筑物室内平均温度和湿度数据、影响因子以及期望的室内温度，计算出未来一个时间段内的总负荷需求作为短期负荷预测。

9.根据权利要求8所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：

利用机器学习方法获得负荷的未来24小时长期预测；

首先采用时序数据聚类的方法从历史数据中获得负荷变化的典型模式，该历史数据来自短期负荷预测数据以及与短期负荷预测对应的实际发生的负荷数据，根据预测数据与实际数据之间差异进行筛选，两者之间差距小于A的历史数据保留；

然后从典型模式中获得与当前天气、节假日条件最接近的24h负荷变化模式作为远期负荷预测。

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