CN116697647A - 一种建筑热泵的节能管理分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑热泵的节能管理分析系统，涉及建筑节能技术领域，解决了当热能处于时刻增加或减少的状态时，在具体能量调配过程中，其调配数值并不准确，而且还容易影响对应热能产生区域的动态平衡，造成热能丢失的技术问题，主动调配单元将上一楼层的散补参值填补至下一楼层内，采用上次监测周期所产生的热能差值，作为下次进行调配的热能调节值，将上次部分楼层流失至对应楼层的热量作为下次调配的标准，可提升节能参数的准确度，根据所确认的异常时段，对异常时段上一时段以及下一时段的具体参数，对即将出现的异常时段进行参数限定，使若干个产能参数不得超过总产能参数，降低能耗损失，以此再一步达到节能处理的整体效果。
Description
技术领域
本发明属于建筑节能技术领域，具体是一种建筑热泵的节能管理分析系统。
背景技术
热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。
专利公开号为CN102486644B的发明公开一种建筑节能控制器、建筑节能系统及其方法，该节能控制器包括：环境状态数据采集模块，用于从传感器接收环境状态参数；用户管理模块，用于从读卡器接收用户信息；数据处理与逻辑控制模块，用于接收用户信息和环境状态参数，获取与用户信息对应的节能策略，根据用户对应的节能策略结合环境状态参数控制执行器调整环境状态，该方法针对不同用户实施不同的节能方案，采用不同的处理流程，综合满足控制效果的实时性和控制数据的精确性两方面的需求，智能建筑节能控制器具备用户环境需求信息的感知能力，能完成分用户类别的节能控制流程，并具备用户管理功能，节能控制更加人性化。
智能建筑在进行节能时需使用热泵进行热能循环，将所产生的热量进行回收，将低热能区域内部所增加的热量，进行重新调配至对应热能点内，以此保障热量得到充足回收，但在具体实施过程中，当热能处于时刻增加或减少的状态时，在具体能量调配过程中，其调配数值并不准确，而且还容易影响对应热能产生区域的动态平衡，造成热能丢失。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种建筑热泵的节能管理分析系统，用于解决当热能处于时刻增加或减少的状态时，在具体能量调配过程中，其调配数值并不准确，而且还容易影响对应热能产生区域的动态平衡，造成热能丢失的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种建筑热泵的节能管理分析系统，包括数据监测模块、显示模块以及节能管理中心；
所述节能管理中心包括存储单元、数据处理单元、主动调配单元、数值比对单元、参数设定单元以及整体能耗处理单元；
所述数据监测模块，对智能建筑内不同楼层的热能参数进行监测，并将监测所得的热能参数传输至节能管理中心内；
所述数据处理单元，用于对所监测的不同楼层的热能参数进行获取，并对热能参数进行处理分析，确定相邻楼层，并从所确定的楼层内进行节能调配分析，将生成散补参值传输至存储单元内进行存储记录，并在后续再次处理时，生成调配信号，传输至主动调配单元内，具体方式为：
限定监测周期T，其中T为预设值，获取此周期T内不同楼层的热能参数，从热能参数内将不同楼层的产能参数标记为RNi，其中i代表不同楼层，且i=1、2、……、n；
再对每个不同楼层内部的热能数值进行获取，并将其被标记为SZi，其中i代表不同的楼层；
采用SZi-RNi=LSi得到每个不同楼层的散补参值LSi，当LSi＜0时，代表对应楼层处于热量流失状态，当LSi＞0时，代表对应楼层的热量处于增加状态；
对此监测周期T内，所记录的不同楼层的散补参值LSi传输至存储单元内进行记录处理，在进行第二组监测周期T时，生成调配信号，并将所生成的调配信号传输至主动调配单元内；
所述主动调配单元，对调配信号进行接收，并根据调配信号，根据存储单元内所记录的不同楼层的散补参值为参考值，根据所生成的热能值对楼层内部不同楼层进行热能调配处理，具体方式为：
确定最高楼层的散补参值LSn，将此散补参值LSn的热能值调配至下一楼层内，若散补参值LSn为负值，则进行反调配，其中当i=n时，代表为对应智能建筑的最高楼层；
将最高楼层的散补参值LSn调配至下一楼层后，下一楼层的散补参值改变为LSn+LSn-1，再将下一楼层的散补参值LSn+LSn-1的热能值调配至再下一楼层内，依此类推，完成若干个楼层的热能值调配处理；
所述数值比对单元，从主动调配单元获取每个不同楼层进行调配的热能值，根据热能值的参数大小，获取最佳的产能参数，将每个不同楼层的进行调配的热能值进行绝对值处理，再确定最小值，根据最小值，确定对应楼层的产能参数，将对应楼层的产能参数传输至参数设定单元内；
所述参数设定单元，将所传输的产能参数设定为最佳耗能参数，并展示于显示模块内。
进一步，包括异常时段分析单元和调整单元；
所述异常时段分析单元，从主动调配单元内提取散补参值，对一定周期过往时段的散补参值进行分析，确认异常时段，具体方式为：
以当前时刻为校准时刻，往前推24h确定一组限定周期，对限定周期内不同楼层所出现的散补参值LSi-k进行提取，其中i代表不同楼层，k代表限定周期内不同的时间点；
将属于同一小时段的散补参值LSi-k进行确认，并将所确认的散补参值LSi-k与预设值Y2进行比对，其中Y2为预设值；
当LSi-k≤Y2时，不进行任何处理，反之，将对应的散补参值标记为异常能耗值，分析此时段内，异常能耗值出现的次数以及具体时长，将所出现的次数标记为CS，将异常能耗值持续的具体时长标记为SC；
采用HD=CS×A1+SC×A2得到对应限定周期所对应的核对值HD，其中A1以及A2均为预设的固定系数因子，从若干组核对值HD内选取最大值，将属于最大值的核对值标记为超警值，若存在并列值时，将并列的核对值标记为超警值；
获取超警值所对应的时段，将其标记为异常能耗时段，获取此异常能耗时段前后两组时段所产生的总产能参数以及总散补参值，采用总散补参值÷总产能参数=适配比，确认数值最小的一组适配比作为最佳适配比，将最佳适配比所确定的总产能参数以及异常时段进行确认，并传输至调整单元内；
所述调整单元，对异常时段进行接收，在下一限定周期内，到达指定的异常时段时，对若干组设备的产能参数进行限定，使若干个产能参数不得超过总产能参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据所监测的热能参数，确定不同楼层不同监测周期的散补参值，后续主动调配单元根据不同楼层所对应的散补参值，对第二监测周期的热能值进行调配，将上一楼层的散补参值填补至下一楼层内，采用上次监测周期所产生的热能差值，作为下次进行调配的热能调节值，将上次部分楼层流失至对应楼层的热量作为下次调配的标准，便可提升节能参数的准确度，同时，不会因过度调度造成某个楼层的热量不稳定或热量不足的情况出现，提升整个智能建筑的智能节能效果；
根据所产生的散补参值，确认异常时段，根据所确认的异常时段，对异常时段上一时段以及下一时段的具体参数，对即将出现的异常时段进行参数限定，对若干组设备的产能参数进行限定，使若干个产能参数不得超过总产能参数，降低能耗损失，以此再一步达到节能处理的整体效果。
附图说明
图1为本发明原理框架示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本申请提供了一种建筑热泵的节能管理分析系统，包括数据监测模块、显示模块以及节能管理中心；
所述数据监测模块与节能管理中心输入端电性连接，所述节能管理中心与显示模块输入端电性连接；
所述节能管理中心包括存储单元、数据处理单元、主动调配单元、数值比对单元、参数设定单元以及整体能耗处理单元，所述数据处理单元与存储单元输入端电性连接，所述数据处理单元与主动调配单元输入端电性连接，所述主动调配单元分别与数值比对单元以及整体能耗处理单元输入端电性连接，所述数值比对单元与参数设定单元输入端电性连接；
所述数据监测模块，对智能建筑内不同楼层的热能参数进行监测，并将监测所得的热能参数传输至节能管理中心内；
所述数据处理单元，用于对所监测的不同楼层的热能参数进行获取，并对热能参数进行处理分析，确定相邻楼层，并从所确定的楼层内进行节能调配分析，并生成对应的周期调配数据包，传输至存储单元内进行存储记录，其中进行处理分析的具体方式为：
限定监测周期T，其中T一般取值10min，且T为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，获取此周期T内不同楼层的热能参数，从热能参数内将不同楼层的产能参数标记为RNi，其中i代表不同楼层，且i=1、2、……、n，其中产能参数便是指定设备所产生的热能值；
再对每个不同楼层内部的热能数值进行获取，并将其被标记为SZi，其中i代表不同的楼层；
采用SZi-RNi=LSi得到每个不同楼层的散补参值LSi，当LSi＜0时，代表对应楼层出现了热量流失，当LSi＞0时，代表对应楼层的热量受到了增加；
对此监测周期T内，所记录的不同楼层的散补参值LSi传输至存储单元内进行记录处理，在进行第二组监测周期T时，生成调配信号，并将所生成的调配信号传输至主动调配单元内。
结合实际应用场景分析，对应建筑为5组楼层；
其中第一组楼层，产能参数为52，热能数值为49，则散补参值为：-3；
第二组楼层，产能参数为45，热能数值为50，则散补参值为：5；
第二组楼层，产能参数为38，热能数值为32，则散补参值为：-6；
第二组楼层，产能参数为10，热能数值为20，则散补参值为：10；
第二组楼层，产能参数为30，热能数值为22，则散补参值为：-8。
所述主动调配单元，对调配信号进行接收，并根据调配信号，根据存储单元内所记录的不同楼层的散补参值LSi为参考值，对楼层内部不同楼层进行热能调配处理，其中，进行调配处理的具体方式为：
确定最高楼层的散补参值LSn，将此散补参值LSn的热能值调配至下一楼层内，若散补参值LSn为负值，则进行反调配，其中当i=n时，代表为对应智能建筑的最高楼层；
将最高楼层的散补参值LSn调配至下一楼层后，下一楼层的散补参值改变为LSn+LSn-1，再将下一楼层的散补参值LSn+LSn-1的热能值调配至再下一楼层内，依此类推，完成若干个楼层的热能值调配处理，达到整个智能建筑的热能节能处理效果。
结合实际应用场景分析，对应智能建筑存在五组建筑楼层，其中每组建筑楼层的散补参值LSi分别为：LS1=-3，LS2=5，LS3=-6，LS4=10，LS5=-8；
LS5=-8为最高楼层的散补参值，下一楼层的散补参值则为LS4=10；
则，通过LS5=-8，则直接从第4层楼层内提取热能值8调配至第五楼层内，此时第4楼层的散补参值则变为10-8=2；
便将第4楼层的热能值2调配至第三楼层内，第三楼层则变为-6+2=-4；
通过第三楼层的-4，便直接从第二楼层内调配热能值为4的热能调配至第三楼层内，第二楼层则变为5-4=1；
再直接从第二楼层内调取热能值为1的热能至第一楼层内，完成整体的热能调配处理，其中LS1=-3+1=-2，此时的-2可能流失到外部环境中，无法通过热泵进行再次调配了；
采用上次监测周期所产生的热能差值，作为下次进行调配的热能调节值，将上次部分楼层流失至对应楼层的热量作为下次调配的标准，便可提升节能参数的准确度，同时，不会因过度调度造成某个楼层的热量不稳定或热量不足的情况出现，提升整个智能建筑的智能节能效果。
所述数值比对单元，从主动调配单元获取每个不同楼层进行调配的热能值，根据热能值的参数大小，获取最佳的产能参数，将每个不同楼层的进行调配的热能值进行绝对值处理（进行调配的热能值，便是调配至此楼层的热能值，并不是从此楼层调配至替他楼层的热能值），再确定最小值，根据最小值，确定对应楼层的产能参数，将对应楼层的产能参数传输至参数设定单元内；
所述参数设定单元，将所传输的产能参数设定为最佳耗能参数，并展示于显示模块内，供外部操作人员进行查看。
实施例二
本实施例在具体实施过程中，包含实施例一的全部内容且相较于实施例一，其具体区别在于：
所述节能管理中心，还包括异常时段分析单元和调整单元，所述主动调配单元与异常时段分析单元输入端电性连接，所述异常时段分析单元与调整单元输入端电性连接；
所述异常时段分析单元，从主动调配单元内提取散补参值LSi，其中i代表不同楼层，对一定周期过往时段的散补参值LSi进行分析，确认异常时段，其中，进行分析的具体方式为：
以当前时刻为校准时刻，往前推24h确定一组限定周期，对限定周期内不同楼层所出现的散补参值LSi-k进行提取，其中i代表不同楼层，k代表限定周期内不同的时间点；
将属于同一小时段的散补参值LSi-k进行确认，并将所确认的散补参值LSi-k与预设值Y2进行比对，其中Y2为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定；
当LSi-k≤Y2时，不进行任何处理，反之，将对应的散补参值标记为异常能耗值，分析此时段内，异常能耗值出现的次数以及具体时长，将所出现的次数标记为CS，将异常能耗值持续的具体时长标记为SC；
采用HD=CS×A1+SC×A2得到对应限定周期所对应的核对值HD，其中A1以及A2均为预设的固定系数因子，从若干组核对值HD内选取最大值，将属于最大值的核对值标记为超警值，若存在并列值时，将并列的核对值标记为超警值；
获取超警值所对应的时段，将其标记为异常能耗时段，获取此异常能耗时段前后两组时段所产生的总产能参数以及总散补参值，采用总散补参值÷总产能参数=适配比，确认数值最小的一组适配比作为最佳适配比，将最佳适配比所确定的总产能参数以及异常时段进行确认，并传输至调整单元内，具体的，当出现连续的异常能耗时段时，则对若干组异常能耗时段的前后两组正常时段进行确认，并进行数值分析，确认最佳适配比。
具体的，在进行异常时段确认时，确定一组限定周期，对限定周期内所产生的散补参值进行分析，根据散补参值，确认异常时段，后续再对异常时段的前后时段进行确认，后续根据前后时段的具体数值，确认最佳适配比，后续根据所确认的参数，对下一限定周期的参数进行限定，避免能耗过于浪费，之所以采用前后时段，其前后的使用环境不会相差太多，便是为了确保本时段能耗过低，影响对应楼栋的能耗效果。
所述调整单元，对异常时段进行接收，在下一限定周期内，到达指定的异常时段时，对若干组设备的产能参数进行限定，使若干个产能参数不得超过总产能参数，降低能耗损失。
实施例三
本实施例在具体实施过程中，包含实施例一的全部内容，且相较于实施例一，其具体区别在于：
所述整体能耗处理单元，从主动调配单元内对每个楼层所进行调配的热能值进行获取，并同时获取整个建筑的总耗能量，并进行比值分析，根据分析比对结果，判定对应建筑所属的耗能状态，其中，进行比值分析的具体方式为：
对每个监测周期T内，每个楼层的产能参数RNi进行求和处理，得到属于此周期的整个建筑的总耗能量，并将总耗能量标记为ZHt，其中t代表不同的监测周期；
再对每个监测周期T内，获取每个不同楼层进行调配的热能值（进行调配的热能值，便是调配至此楼层的热能值，并不是从此楼层调配至替他楼层的热能值），将调配的热能值进行求和处理，得到总节能参数，并将其标记为JNt，其中t代表不同的监测周期；
采用ZHt-JNt=HCt得到每个监测周期T的耗能总值HCt，将单天内所存在的若干个耗能总值HCt进行总合处理，得到天耗值；
将天耗值与预设参数Y1进行比对，当天耗值＞Y1时，代表对应建筑属于超标能耗状态，并生成超标能耗信号，传输至显示模块内进行展示，供外部人员进行查看，反之，不进行任何处理。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：根据所监测的热能参数，确定不同楼层不同监测周期的散补参值，后续主动调配单元根据不同楼层所对应的散补参值，对第二监测周期的热能值进行调配，将上一楼层的散补参值填补至下一楼层内，采用上次监测周期所产生的热能差值，作为下次进行调配的热能调节值，将上次部分楼层流失至对应楼层的热量作为下次调配的标准，便可提升节能参数的准确度，同时，不会因过度调度造成某个楼层的热量不稳定或热量不足的情况出现，提升整个智能建筑的智能节能效果；
后续再对整个智能建筑的整体能耗值以及节能值进行分析，根据具体的数值，分析对应智能建筑所属的耗能状态，并生成对应的处理信号，传输至外部显示模块内，供外部人员查看，及时了解对应智能建筑的整体耗能状态，及时作出对应的处理措施。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (5)
1.一种建筑热泵的节能管理分析系统，其特征在于，包括数据监测模块、显示模块以及节能管理中心；
所述节能管理中心包括存储单元、数据处理单元、主动调配单元、数值比对单元、参数设定单元以及整体能耗处理单元；
所述数据监测模块，对智能建筑内不同楼层的热能参数进行监测，并将监测所得的热能参数传输至节能管理中心内；
所述数据处理单元，用于对所监测的不同楼层的热能参数进行获取，并对热能参数进行处理分析，确定相邻楼层，并从所确定的楼层内进行节能调配分析，将生成散补参值传输至存储单元内进行存储记录，并在后续再次处理时，生成调配信号，传输至主动调配单元内；
所述主动调配单元，对调配信号进行接收，并根据调配信号，根据存储单元内所记录的不同楼层的散补参值为参考值，根据所生成的热能值对楼层内部不同楼层进行热能调配处理；
所述异常时段分析单元，从主动调配单元内提取散补参值，对一定周期过往时段的散补参值进行分析，确认异常时段；
所述调整单元，对异常时段进行接收，在下一限定周期内，到达指定的异常时段时，对若干组设备的产能参数进行限定，使若干个产能参数不得超过总产能参数。
2.根据权利要求1所述的一种建筑热泵的节能管理分析系统，其特征在于，所述数据处理单元，对热能参数进行处理分析的具体方式为：
限定监测周期T，其中T为预设值，获取此周期T内不同楼层的热能参数，从热能参数内将不同楼层的产能参数标记为RNi，其中i代表不同楼层，且i=1、2、……、n；
再对每个不同楼层内部的热能数值进行获取，并将其被标记为SZi，其中i代表不同的楼层；
采用SZi-RNi=LSi得到每个不同楼层的散补参值LSi，当LSi＜0时，代表对应楼层处于热量流失状态，当LSi＞0时，代表对应楼层的热量处于增加状态；
对此监测周期T内，所记录的不同楼层的散补参值LSi传输至存储单元内进行记录处理，在进行第二组监测周期T时，生成调配信号，并将所生成的调配信号传输至主动调配单元内。
3.根据权利要求2所述的一种建筑热泵的节能管理分析系统，其特征在于，所述主动调配单元，对楼层内部不同楼层进行热能调配处理的具体方式为：
确定最高楼层的散补参值LSn，将此散补参值LSn的热能值调配至下一楼层内，若散补参值LSn为负值，则进行反调配，其中当i=n时，代表为对应智能建筑的最高楼层；
将最高楼层的散补参值LSn调配至下一楼层后，下一楼层的散补参值改变为LSn+LSn-1，再将下一楼层的散补参值LSn+LSn-1的热能值调配至再下一楼层内，依此类推，完成若干个楼层的热能值调配处理。
4.根据权利要求3所述的一种建筑热泵的节能管理分析系统，其特征在于，所述数值比对单元，从主动调配单元获取每个不同楼层进行调配的热能值，根据热能值的参数大小，获取最佳的产能参数，将每个不同楼层的进行调配的热能值进行绝对值处理，再确定最小值，根据最小值，确定对应楼层的产能参数，将对应楼层的产能参数传输至参数设定单元内；
所述参数设定单元，将所传输的产能参数设定为最佳耗能参数，并展示于显示模块内。
5.根据权利要求4所述的一种建筑热泵的节能管理分析系统，其特征在于，所述异常时段分析单元，对一定周期过往时段的散补参值进行分析的具体方式为：
以当前时刻为校准时刻，往前推24h确定一组限定周期，对限定周期内不同楼层所出现的散补参值LSi-k进行提取，其中i代表不同楼层，k代表限定周期内不同的时间点；
将属于同一小时段的散补参值LSi-k进行确认，并将所确认的散补参值LSi-k与预设值Y2进行比对，其中Y2为预设值；
当LSi-k≤Y2时，不进行任何处理，反之，将对应的散补参值标记为异常能耗值，分析此时段内，异常能耗值出现的次数以及具体时长，将所出现的次数标记为CS，将异常能耗值持续的具体时长标记为SC；
采用HD=CS×A1+SC×A2得到对应限定周期所对应的核对值HD，其中A1以及A2均为预设的固定系数因子，从若干组核对值HD内选取最大值，将属于最大值的核对值标记为超警值，若存在并列值时，将并列的核对值标记为超警值；
获取超警值所对应的时段，将其标记为异常能耗时段，获取此异常能耗时段前后两组时段所产生的总产能参数以及总散补参值，采用总散补参值÷总产能参数=适配比，确认数值最小的一组适配比作为最佳适配比，将最佳适配比所确定的总产能参数以及异常时段进行确认，并传输至调整单元内。
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2023
- 2023-06-13 CN CN202310692995.1A patent/CN116697647B/zh active Active
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