本發(fā)明涉及控制調(diào)節(jié)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對于一個具體的空調(diào)冷熱源工程項目，由于項目本身需求不同，所在地的能源政策不同、項目投資限制、設(shè)計人員設(shè)計理念的差別，導(dǎo)致設(shè)計的冷熱源系統(tǒng)差別較大，所以對于不同的冷熱源系統(tǒng)，當(dāng)自控技術(shù)人員面對冷熱源系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計時，帶來較大的技術(shù)難度。

從差別較大的冷熱源系統(tǒng)形式中總結(jié)歸納出一般性、通用性的物理模型是目前迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)，以改善現(xiàn)有的冷熱源系統(tǒng)差別較大，不利于設(shè)計構(gòu)建通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的控制系統(tǒng)的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)，包括第一能量產(chǎn)生裝置、第二能量產(chǎn)生裝置、第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置、第一能量轉(zhuǎn)換裝置、第二能量轉(zhuǎn)換裝置、第一連接裝置和第二連接裝置，以及第一虛擬開關(guān)、第二虛擬開關(guān)、第十七虛擬開關(guān)、第十八虛擬開關(guān)、第十九虛擬開關(guān)。所述第一虛擬開關(guān)分別與第二虛擬開關(guān)以及所述第一能量產(chǎn)生裝置連接，所述第二虛擬開關(guān)的另一端與所述第二能量產(chǎn)生裝置連接。所述第一能量產(chǎn)生裝置、第二能量產(chǎn)生裝置以及第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置通過所述第一連接裝置相連接。所述第一連接裝置控制所述第一能量產(chǎn)生裝置、第二能量產(chǎn)生裝置以及第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置的串聯(lián)或并聯(lián)。所述第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置、第二能量轉(zhuǎn)換裝置通過所述第二連接裝置相連接。所述第二連接裝置控制所述第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置、第二能量轉(zhuǎn)換裝置的串聯(lián)或并聯(lián)。第十七虛擬開關(guān)的一端與所述第一轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接，所述第十七虛擬開關(guān)的另一端與所述第十八虛擬開關(guān)的一端相連接，所述第十八虛擬開關(guān)的另一端與所述第二轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接。第十九虛擬開關(guān)的一端分別與所述第一虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第一能量產(chǎn)生裝置的一端以及所述第二虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第二能量產(chǎn)生裝置的一端相連接。所述第十九虛擬開關(guān)的另一端分別與所述第十七虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第一能量轉(zhuǎn)換裝置的一端以及所述第十八虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第二能量轉(zhuǎn)換裝置的一端連接。

本發(fā)明實施例還提供了一種冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)，包括如上述的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)作為至少兩個子系統(tǒng)。

本發(fā)明提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)包括第一能量產(chǎn)生裝置、第二能量產(chǎn)生裝置、第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置、第一能量轉(zhuǎn)換裝置、第二能量轉(zhuǎn)換裝置、第一連接裝置和第二連接裝置，以及第一虛擬開關(guān)、第二虛擬開關(guān)、第十七虛擬開關(guān)、第十八虛擬開關(guān)、第十九虛擬開關(guān)。所述第一虛擬開關(guān)分別與第二虛擬開關(guān)以及所述第一能量產(chǎn)生裝置連接，所述第二虛擬開關(guān)的另一端與所述第二能量產(chǎn)生裝置連接。所述第一能量產(chǎn)生裝置、第二能量產(chǎn)生裝置以及第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置通過所述第一連接裝置相連接，所述第一連接裝置控制所述第一能量產(chǎn)生裝置、第二能量產(chǎn)生裝置以及第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置的串聯(lián)或并聯(lián)。所述第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置、第二能量轉(zhuǎn)換裝置通過所述第二連接裝置相連接，所述第二連接裝置控制所述第一能量傳送裝置、第二能量傳送裝置以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置、第二能量轉(zhuǎn)換裝置的串聯(lián)或并聯(lián)。第十七虛擬開關(guān)的一端與所述第一轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接，所述第十七虛擬開關(guān)的另一端與所述第十八虛擬開關(guān)的一端相連接，所述第十八虛擬開關(guān)的另一端與所述第二轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接。第十九虛擬開關(guān)的一端分別與所述第一虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第一能量產(chǎn)生裝置的一端以及所述第二虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第二能量產(chǎn)生裝置的一端相連接，所述第十九虛擬開關(guān)的另一端分別與所述第十七虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第一能量轉(zhuǎn)換裝置的一端以及所述第十八虛擬開關(guān)的遠(yuǎn)離所述第二能量轉(zhuǎn)換裝置的一端連接。本發(fā)明實施例通過與虛擬開關(guān)的配合，可實現(xiàn)對冷熱源系統(tǒng)的通用化定義，與現(xiàn)有的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)相比，能夠改善現(xiàn)有的冷熱源系統(tǒng)差別較大，不利于設(shè)計構(gòu)建通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的控制系統(tǒng)的問題。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明第一實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明第三實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第四實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明第五實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明第六實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明第七實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是針對本發(fā)明實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)提出的自由度分析框圖。

其中，附圖標(biāo)記匯總?cè)缦拢?/p>

第一能量產(chǎn)生裝置111；第二能量產(chǎn)生裝置112；第一能量傳送裝置121；第二能量傳送裝置122；第一能量轉(zhuǎn)換裝置131；第二能量轉(zhuǎn)換裝置132；第一連接裝置140；第二連接裝置150；

第一虛擬開關(guān)201；第二虛擬開關(guān)202；第三虛擬開關(guān)203；第四虛擬開關(guān)204；第五虛擬開關(guān)205；第六虛擬開關(guān)206；第七虛擬開關(guān)207；第八虛擬開關(guān)208；第九虛擬開關(guān)209；第十虛擬開關(guān)210；第十一虛擬開關(guān)211；第十二虛擬開關(guān)212；第十三虛擬開關(guān)213；第十四虛擬開關(guān)214；第十五虛擬開關(guān)215；第十六虛擬開關(guān)216；第十七虛擬開關(guān)217；第十八虛擬開關(guān)218；第十九虛擬開關(guān)219；第二十虛擬開關(guān)220；第二十一虛擬開關(guān)221；第二十二虛擬開關(guān)222；第二十三虛擬開關(guān)223；

第一子系統(tǒng)310；第二子系統(tǒng)320；第三子系統(tǒng)330；第四子系統(tǒng)340；

源水一次側(cè)系統(tǒng)410；源水二次側(cè)系統(tǒng)420；負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430；負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參見圖1，圖1示出了本發(fā)明第一實施例提供的一種冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)，包括第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112、第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122、第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132、第一連接裝置140和第二連接裝置150；以及第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218、第十九虛擬開關(guān)219。

第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112具體可以包括冷源設(shè)備以及熱源設(shè)備，冷源設(shè)備可以包括風(fēng)冷機(jī)組、活塞式冷水機(jī)組、螺桿式冷水機(jī)組、離心式冷水機(jī)組、熱水型吸收式冷水機(jī)組、蒸汽型吸收式冷水機(jī)組、直燃型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組以及利用天然冷源的蒸發(fā)冷卻設(shè)備和冷卻塔等。而熱源設(shè)備可以包括風(fēng)冷熱泵機(jī)組、水冷熱泵機(jī)組(螺桿式、離心式熱泵機(jī)組)、直燃型溴化鋰吸收式熱水機(jī)組、燃煤鍋爐、燃?xì)馊加湾仩t、太陽能集熱器等。

第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122具體可以包括水泵和風(fēng)機(jī)，而對于大中型冷熱源系統(tǒng)來說，通常以水作為冷熱媒故水泵用的較多。

第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132具體為換熱器，若末端系統(tǒng)對參數(shù)(例如溫度)的要求與冷熱源系統(tǒng)提供的溫度不一致時，就需要換熱器進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。

應(yīng)當(dāng)理解，第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112、第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122、第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132是冷熱源系統(tǒng)的主要因素，冷熱源系統(tǒng)還包括輔助設(shè)備例如軟化水設(shè)備、除污設(shè)備、水箱、分集水器等。

能量產(chǎn)生、傳送以及轉(zhuǎn)換裝置之間相互聯(lián)系又相互作用，以冷熱源設(shè)備、水泵、換熱器為例，三者之間滿足如下公式：

Q_in×η_s＝Q_s (1)

P_in×η_P×1000＝9.81×G×H×ρ (2)

Q_H×η_H＝Q_out (3)

Q_H＝Q_S＝c×G×(t_g-t_h) (4)

上述公式中：

Q_in—冷熱源設(shè)備輸入能量，kW；

η_S—冷熱源設(shè)備效率，％；

Q_s—冷熱源設(shè)備生產(chǎn)能量，kW；

P_in—水泵軸功率，kW；

η_P—水泵效率，％；

G—循環(huán)流量，m³/s；

H—水泵揚(yáng)程，m；

ρ—水的密度，kg/m³；

Q_H—換熱器的換熱量，kW；

η_H—換熱器換熱效率，％；

Q_out—系統(tǒng)輸出能量，kW；

c—水的比熱，kJ/kg·℃；

t_g—系統(tǒng)供水溫度，℃；

t_h—系統(tǒng)回水溫度，℃；

公式(1)(2)(3)分別描述了冷熱源設(shè)備、水泵和換熱器這三者各自的基本特性，公式(4)則描述了三者的約束關(guān)系。其中，冷熱源設(shè)備輸入能量Q_in和水泵軸功率P_in是外界輸入系統(tǒng)的能量，換熱器的換熱量Q_H就是系統(tǒng)輸出的能量，這三個過程變量定義了系統(tǒng)與外界環(huán)境之間的關(guān)系。

所述第一虛擬開關(guān)201分別與第二虛擬開關(guān)202以及所述第一能量產(chǎn)生裝置111連接，所述第二虛擬開關(guān)202的另一端與所述第二能量產(chǎn)生裝置112連接，所述第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112以及第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122通過所述第一連接裝置140相連接。所述第一連接裝置140控制所述第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112以及第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122的串聯(lián)或并聯(lián)。

所述第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132通過所述第二連接裝置150相連接，所述第二連接裝置150控制所述第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132的串聯(lián)或并聯(lián)。

第十七虛擬開關(guān)217的一端與所述第一轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接，所述第十七虛擬開關(guān)217的另一端與所述第十八虛擬開關(guān)218的一端相連接，所述第十八虛擬開關(guān)218的另一端與所述第二轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接。

第十九虛擬開關(guān)219的一端分別與所述第一虛擬開關(guān)201的遠(yuǎn)離所述第一能量產(chǎn)生裝置111的一端以及所述第二虛擬開關(guān)202的遠(yuǎn)離所述第二能量產(chǎn)生裝置112的一端相連接，所述第十九虛擬開關(guān)219的另一端分別與所述第十七虛擬開關(guān)217的遠(yuǎn)離所述第一能量轉(zhuǎn)換裝置131的一端以及所述第十八虛擬開關(guān)218的遠(yuǎn)離所述第二能量轉(zhuǎn)換裝置132的一端連接。

其中，所述第一連接裝置140包括第三虛擬開關(guān)203至第九虛擬開關(guān)209；所述第二連接裝置150包括第十虛擬開關(guān)210至第十六虛擬開關(guān)216，詳情請參見圖2。

所述第一能量產(chǎn)生裝置111的另一端分別與第三虛擬開關(guān)203以及第五虛擬開關(guān)205連接，所述第二能量產(chǎn)生裝置112的另一端分別與第四虛擬開關(guān)204以及第七虛擬開關(guān)207連接。所述第三虛擬開關(guān)203的遠(yuǎn)離所述第一能量產(chǎn)生裝置111的一端與所述第四虛擬開關(guān)204的遠(yuǎn)離所述第二能量產(chǎn)生裝置112的一端相連接，并且均與第六虛擬開關(guān)206的一端相連接。

所述第六虛擬開關(guān)206的另一端分別與第八虛擬開關(guān)208以及第九虛擬開關(guān)209相連接。所述第八虛擬開關(guān)208的另一端分別與所述第五虛擬開關(guān)205的另一端以及所述第一能量傳送裝置121連接，所述第九虛擬開關(guān)209的另一端分別與第七虛擬開關(guān)207的另一端以及所述第二能量傳送裝置122連接。

所述第一能量傳送裝置121的另一端分別與第十虛擬開關(guān)210以及第十二虛擬開關(guān)212相連接，所述第二能量傳送裝置122的另一端分別與第十一虛擬開關(guān)211以及第十四虛擬開關(guān)214相連接。所述第十虛擬開關(guān)210的遠(yuǎn)離所述第一能量傳送裝置121的一端分別與第十三虛擬開關(guān)213以及所述第十一虛擬開關(guān)211的遠(yuǎn)離所述第二能量傳送裝置122的一端連接。

所述第十三虛擬開關(guān)213的另一端分別與第十五虛擬開關(guān)215以及第十六虛擬開關(guān)216連接，所述第十五虛擬開關(guān)215的另一端分別與第十二虛擬開關(guān)212的遠(yuǎn)離所述第一傳送裝置的一端以及所述第一轉(zhuǎn)換裝置連接。所述第十六虛擬開關(guān)216的另一端分別與所述第十四虛擬開關(guān)214的遠(yuǎn)離所述第二傳送裝置的一端以及所述第二轉(zhuǎn)換裝置連接。

具體地，當(dāng)?shù)谝贿B接裝置140的第五虛擬開關(guān)205和第七虛擬開關(guān)207導(dǎo)通，第一連接裝置140的其他虛擬開關(guān)斷開時，所述第一能量產(chǎn)生裝置111與第一能量傳送裝置121串聯(lián)，所述第二能量產(chǎn)生裝置112與所述第二能量傳送裝置122串聯(lián)，所述第一能量產(chǎn)生裝置111以及第一能量傳送裝置121串聯(lián)后的整體與第二能量產(chǎn)生裝置112以及第二能量傳送裝置122串聯(lián)后的整體并聯(lián)。

當(dāng)?shù)谝贿B接裝置140的第五虛擬開關(guān)205和第七虛擬開關(guān)207關(guān)斷，第一連接裝置140的其他虛擬開關(guān)導(dǎo)通時，所述第一能量產(chǎn)生裝置111與第二能量產(chǎn)生裝置112并聯(lián)，所述第一能量傳送裝置121與第二能量傳送裝置122并聯(lián)，第一能量產(chǎn)生裝置111與第二能量產(chǎn)生裝置112并聯(lián)后組成的整體與第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122并聯(lián)后組成的整體串聯(lián)。

故通過控制第一連接裝置140或第二連接裝置150中的虛擬開關(guān)可以實現(xiàn)能量產(chǎn)生裝置、能量傳送裝置以及能量轉(zhuǎn)換裝置之間的串聯(lián)或并聯(lián)。

接下來介紹如何利用自由度理論對上述的系統(tǒng)進(jìn)行控制。

自由度(Degree of Freedom，簡稱DOF)是很寬泛的一個概念，廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理學(xué)、機(jī)械制造、建筑學(xué)、控制技術(shù)等各個領(lǐng)域，針對不同的研究對象自由度有不同含義。系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)控制功能要求確定控制回路，控制回路的設(shè)計首先要確定控制變量和操作變量。而確定控制變量和操作變量，則必須進(jìn)行自由度分析。系統(tǒng)的自由度是為了完全確定一個過程而必須加以規(guī)定的獨立變量數(shù)目，自由度由下式表示：

N_f＝N_V-N_e

式中，N_f—自由度；

N_V—過程變量數(shù)目；

N_e—與N_V個變量相關(guān)的獨立方程數(shù)目。

根據(jù)自由度分析理論，當(dāng)N_f>0時系統(tǒng)欠定，這時有無數(shù)個解；N_f<0時系統(tǒng)超定，這時無解；而N_f＝0時系統(tǒng)穩(wěn)定，這時系統(tǒng)有唯一解。對于自由度大于零的系統(tǒng)，必須設(shè)法減少自由度，使其為零，才能保證系統(tǒng)有唯一定解。減少系統(tǒng)自由度的途徑有三種，第一種是根據(jù)能量守恒或物質(zhì)量守恒列出表達(dá)變量之間關(guān)系的獨立微分方程來減少自由度，每列出一個獨立微分方程，則減少一個自由度；第二種是由外界規(guī)定一個過程變量，即令該變量成為一個已知量，每規(guī)定一個變量也可以減少一個自由度；第三種則是通過構(gòu)建控制回路，每構(gòu)建一個控制回路可以減少一個自由度，控制回路實際上是在控制變量和操作變量間建立的約束條件。通常根據(jù)能量守恒或物質(zhì)量守恒所列出的表征變量之間關(guān)系的方程數(shù)量比變量的數(shù)目少，這樣要減少系統(tǒng)或過程的自由度，可以通過由外界規(guī)定變量，或者通過設(shè)置控制回路來減少系統(tǒng)的自由度，使系統(tǒng)或過程自由度為0。

詳情請參見圖8，圖8描述的冷熱源系統(tǒng)共有六個過程變量，分別是

t_g—供水溫度(℃)；

t_h—回水溫度(℃)；

G—循環(huán)流量(kg/S)；

Q_S—供熱供冷量(kW)；

Q_L—建筑冷熱負(fù)荷(kW)；

C—水的比熱(kJ/kg﹒℃)；

即自由度N_V＝6，其中水的比熱C已知，故可以減少一個自由度；根據(jù)能量守恒，可列出如下兩個方程：

Q_L＝Q_S

Q_l＝G×C×(t_g-t_h)

故可以減少兩個自由度。

對于暖通空調(diào)的冷熱源系統(tǒng)而言，要對冷熱源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，就是控制系統(tǒng)的產(chǎn)熱產(chǎn)冷量應(yīng)滿足任一時刻建筑物所需要的冷熱量(即冷熱負(fù)荷Q_L)，而建筑任一時刻的冷熱負(fù)荷Q_L是可以計算出來的，為已知量，故可以減少一個自由度。

通過上述一系列分析，該冷熱源系統(tǒng)的自由度已經(jīng)由6減少為2。對于自由度為2的冷熱源系統(tǒng)，可以通過規(guī)定變量或者構(gòu)建控制回路的方法來消減2個自由度，即規(guī)定一個變量使未知變量變?yōu)橐阎浚鴺?gòu)建控制回路則在控制變量與操作變量之間建立約束關(guān)系，操作變量具體可以為規(guī)定的變量。例如可以規(guī)定循環(huán)流量不變，構(gòu)建供水溫度控制回路或規(guī)定供水溫度不變，構(gòu)建循環(huán)流量控制回路；也可以分別構(gòu)建供水溫度控制回路以及循環(huán)流量控制回路，具體規(guī)定的未知變量的類型以及構(gòu)建控制回路的類型不應(yīng)該理解為是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明實施例提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)還可以包括第二十虛擬開關(guān)220，所述第二十虛擬開關(guān)220的一端分別與所述第二虛擬開關(guān)202的靠近第二能量產(chǎn)生裝置112的一端以及所述第二能量產(chǎn)生裝置112的靠近第二虛擬開關(guān)202的一端相連接，所述第二十虛擬開關(guān)220的另一端分別與所述第十八虛擬開關(guān)218的靠近所述第二能量轉(zhuǎn)換裝置132的一端以及所述第二能量轉(zhuǎn)換裝置132的靠近所述第十八虛擬開關(guān)218的一端相連接。同樣地，還可以包括第二十一虛擬開關(guān)221，所述第二十一虛擬開關(guān)221的一端分別與所述第一能量產(chǎn)生裝置111的靠近所述第一虛擬開關(guān)201的一端以及所述第一虛擬開關(guān)201的靠近所述第一能量產(chǎn)生裝置111的一端相連接。所述第二十一虛擬開關(guān)221的另一端分別與所述第一能量轉(zhuǎn)換開關(guān)的靠近所述第十七虛擬開關(guān)217的一端以及所述第十七虛擬開關(guān)217的靠近所述第一能量轉(zhuǎn)換裝置131的一端相連接。

上述的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)中，還可以包括第二十二虛擬開關(guān)222以及第二十三虛擬開關(guān)223，詳情請參見圖3。所述第二十二虛擬開關(guān)222的一端與所述第一虛擬開關(guān)201以及第二虛擬開關(guān)202連接的位置相連接，所述第二十二虛擬開關(guān)222的另一端與所述第三虛擬開關(guān)203以及第四虛擬開關(guān)204連接的位置相連接，所述第二十三虛擬開關(guān)223的一端與所述第十五虛擬開關(guān)215以及第十六虛擬開關(guān)216連接的位置相連接，所述第二十三虛擬開關(guān)223的另一端與所述第十七虛擬開關(guān)217以及第十八虛擬開關(guān)218連接的位置相連接。

對于冷熱源能量傳遞物理模型來說，能量傳送裝置是不可缺少的。然而能量產(chǎn)生裝置以及能量轉(zhuǎn)換裝置卻不一定存在于所有的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)中，例如燃?xì)忮仩t直接供熱系統(tǒng)中，因為為直接供熱，所以可以沒有能量轉(zhuǎn)換裝置即換熱器；而在多級泵傳送系統(tǒng)中，能量產(chǎn)生裝置以及能量轉(zhuǎn)換裝置均可以沒有。

本發(fā)明實施例還提供了一種冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)，包括如上述的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)作為至少兩個子系統(tǒng)。所述至少兩個子系統(tǒng)包括第一子系統(tǒng)310以及第二子系統(tǒng)320，詳情請參見圖4。所述第一子系統(tǒng)310的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112均可以為冷凝器，所述第一子系統(tǒng)310的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均可以為冷卻水水泵，所述第一子系統(tǒng)310的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132均可以為冷卻塔。

所述第一子系統(tǒng)310的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第十五虛擬開關(guān)215、第十六虛擬開關(guān)216、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述第一子系統(tǒng)310的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。

所述第二子系統(tǒng)320的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112均可以為蒸發(fā)器，所述第二子系統(tǒng)320的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均可以為冷凍水一次泵，所述第二子系統(tǒng)320的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132均可以為冷凍水換熱器一次側(cè)。

所述第二子系統(tǒng)320的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第十五虛擬開關(guān)215、第十六虛擬開關(guān)216、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)；所述第二子系統(tǒng)320的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。

上述的第一子系統(tǒng)310具體可以為冷凍水系統(tǒng)，能量產(chǎn)生裝置對應(yīng)冷水機(jī)組中的蒸發(fā)器，能量傳送裝置對應(yīng)冷凍水循環(huán)泵，具體可以是冷凍水一次泵，能量轉(zhuǎn)換裝置對應(yīng)冷凍水換熱器一次側(cè)。第二子系統(tǒng)320具體可以為冷卻水系統(tǒng)，第二子系統(tǒng)320中的能量產(chǎn)生裝置對應(yīng)冷水機(jī)組中的冷凝器，能量傳送裝置可以對應(yīng)冷卻水循環(huán)泵，能量轉(zhuǎn)換裝置對應(yīng)冷卻塔。

上述的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)中，還可以包括第三子系統(tǒng)330，詳情請參見圖5。所述第三子系統(tǒng)330的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112均可以為冷凍水換熱器二次側(cè)，所述第三子系統(tǒng)330的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均可以為冷凍水二次泵，所述第三子系統(tǒng)330的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第二十三虛擬開關(guān)223以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述第三子系統(tǒng)330的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。

第三子系統(tǒng)330的能量產(chǎn)生裝置具體可以為冷凍水換熱器二次側(cè)，與第一子系統(tǒng)310的冷凍水換熱器相配合。第三子系統(tǒng)330的能量傳送裝置可以為冷凍水循環(huán)泵，具體可以為冷凍水二次泵。

冷凍水一次泵中的水的溫度較低，故需要冷凍水換熱器將溫度略微調(diào)高一些；同時冷凍水一次側(cè)中的水可能直接引自江水或河水，里面摻雜有大量泥沙，泥沙容易對二次側(cè)的設(shè)備產(chǎn)生損壞，故需要通過換熱器，只獲得較低的溫度。

上述的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)中，還包括第四子系統(tǒng)340，詳情請參見圖6。所述第四子系統(tǒng)340的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均可以為冷凍水二級泵，所述第四子系統(tǒng)340的第二十二虛擬開關(guān)222、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第二十三虛擬開關(guān)223均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述第四子系統(tǒng)340的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。

第四子系統(tǒng)340的能量產(chǎn)生裝置以及能量轉(zhuǎn)換裝置均可以不設(shè)置，第四子系統(tǒng)340具體可以為冷凍水二級泵系統(tǒng)，由于冷凍水一級泵中水的流量是固定的，當(dāng)需要覆蓋較廣的范圍時，固定流量的水耗費的能源較大，故可以在一級泵管道的基礎(chǔ)上設(shè)置有較小循環(huán)回路的二級泵，二級泵的水流量可以控制。

上述的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)中，所述至少兩個子系統(tǒng)包括源水一次側(cè)系統(tǒng)410、源水二次側(cè)系統(tǒng)420、負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430以及負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440，詳情請參見圖7。

所述源水一次側(cè)系統(tǒng)410的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112均為源水一次側(cè)源設(shè)備，所述源水一次側(cè)系統(tǒng)410的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均為源水一次泵，所述源水一次側(cè)系統(tǒng)410的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132均為源水側(cè)換熱器一次側(cè)。

所述源水一次側(cè)系統(tǒng)410的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第十五虛擬開關(guān)215、第十六虛擬開關(guān)216、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述源水一次側(cè)系統(tǒng)410的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。

所述源水二次側(cè)系統(tǒng)420的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均為源水二次泵，所述源水二次側(cè)系統(tǒng)420的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132均為源水側(cè)換熱器二次側(cè)。

所述源水二次側(cè)系統(tǒng)420的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132與所述源水一次側(cè)系統(tǒng)410的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131以及第二能量轉(zhuǎn)換裝置132形成耦合關(guān)系。

所述源水二次側(cè)系統(tǒng)420的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第十五虛擬開關(guān)215、第十六虛擬開關(guān)216、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述源水二次側(cè)系統(tǒng)420的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。

所述負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均為負(fù)載一次泵，所述負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430的第一能量轉(zhuǎn)換裝置131和第二能量轉(zhuǎn)換裝置132均為負(fù)載側(cè)換熱器一次側(cè)。

所述負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第十五虛擬開關(guān)215、第十六虛擬開關(guān)216、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。其中，源水二次側(cè)以及負(fù)載一次側(cè)的能量產(chǎn)生裝置均可以為機(jī)組。

所述負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112均為負(fù)載側(cè)換熱器二次側(cè)，所述負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440的第一能量傳送裝置121以及第二能量傳送裝置122均為負(fù)載二次泵，所述負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440的第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第三虛擬開關(guān)203、第四虛擬開關(guān)204、第六虛擬開關(guān)206、第八虛擬開關(guān)208、第九虛擬開關(guān)209、第十虛擬開關(guān)210、第十一虛擬開關(guān)211、第十三虛擬開關(guān)213、第二十三虛擬開關(guān)223以及第十九虛擬開關(guān)219均處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440的除上述虛擬開關(guān)的其他虛擬開關(guān)均處于關(guān)斷狀態(tài)。負(fù)載二次側(cè)系統(tǒng)440可以不具有能量轉(zhuǎn)換裝置。

具體地，上述的源水一次側(cè)源設(shè)備可以為冷卻塔，源水一次泵可以為冷卻水一次泵，所述源水側(cè)換熱器一次側(cè)可以為冷卻水換熱器一次側(cè)。

所述源水二次側(cè)系統(tǒng)420的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112對應(yīng)的機(jī)組具體可以為冷凝器，所述源水二次泵可以為冷卻水泵，所述源水側(cè)換熱器二次側(cè)可以為冷卻水換熱器二次側(cè)。

所述負(fù)載一次側(cè)系統(tǒng)430的第一能量產(chǎn)生裝置111以及第二能量產(chǎn)生裝置112均可以為蒸發(fā)器，所述負(fù)載一次泵可以為冷凍水一次泵，所述負(fù)載側(cè)換熱器一次側(cè)可以為冷凍水換熱器一次側(cè)。所述負(fù)載側(cè)換熱器二次側(cè)可以為冷凍水換熱器二次側(cè)，所述負(fù)載二次泵可以為冷凍水二次泵。

對于上述的冷源系統(tǒng)，具體可以理解為蒸發(fā)器位于室內(nèi)，冷凝器位于室外。冷媒(例如氟利昂)先經(jīng)過壓縮機(jī)(圖未示)被壓縮成高壓狀態(tài)，進(jìn)入室內(nèi)的蒸發(fā)器時，壓力減小，吸收周圍空氣的熱，使室內(nèi)變冷。冷媒從管道進(jìn)入冷凝器時，冷凝器吸收冷媒的熱量并將熱量排放到室外。

冷卻水換熱器一次側(cè)以及冷卻水換熱器二次側(cè)可以起到溫度緩沖的作用，即冷卻水換熱器一次側(cè)的溫度較低，而冷卻水二次側(cè)的溫度相對于冷卻水換熱器一次側(cè)的溫度稍高一些。較低的溫度可能會對冷凝器以及冷卻水泵造成損壞，所以可以利用換熱器進(jìn)行緩沖。

冷凍水換熱器一次側(cè)與冷凍水換熱器二次側(cè)的功能與上述的功能相同，在此便不做贅述。

對于熱源系統(tǒng)來說，可以通過控制單元(圖未示)將室內(nèi)部分設(shè)置為冷凝器，將室外部分設(shè)置為蒸發(fā)器，其他的工作單元相應(yīng)做出修改，由于原理與上述的冷源系統(tǒng)相似，在此便不做贅述。

可以理解，虛擬開關(guān)在本模型中表示連接關(guān)系，具體包括導(dǎo)通或關(guān)斷兩種狀態(tài)，而為了描述具有一般性的物理模型，本發(fā)明實施例中運用了很多虛擬開關(guān)。

在現(xiàn)實構(gòu)件冷熱源能量傳遞系統(tǒng)時，導(dǎo)通的虛擬開關(guān)可以表示與該虛擬開關(guān)相連的兩個元件之間是有實際連通的通路的，而且在上述的通路中可以不設(shè)置閥門。關(guān)斷的虛擬開關(guān)則可以表示與該虛擬開關(guān)相連的兩個元件之間是沒有實際連通的通路的。同時，本發(fā)明實施例附圖中有填充的虛擬開關(guān)表示該虛擬開關(guān)被導(dǎo)通，無填充的虛擬開關(guān)表示該虛擬開關(guān)被關(guān)斷。

本發(fā)明提供的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)包括第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112、第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122、第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132、第一連接裝置140和第二連接裝置150，以及第一虛擬開關(guān)201、第二虛擬開關(guān)202、第十七虛擬開關(guān)217、第十八虛擬開關(guān)218、第十九虛擬開關(guān)219。所述第一虛擬開關(guān)201分別與第二虛擬開關(guān)202以及所述第一能量產(chǎn)生裝置111連接，所述第二虛擬開關(guān)202的另一端與所述第二能量產(chǎn)生裝置112連接。

所述第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112以及第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122通過所述第一連接裝置140相連接，所述第一連接裝置140控制所述第一能量產(chǎn)生裝置111、第二能量產(chǎn)生裝置112以及第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122的串聯(lián)或并聯(lián)。所述第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132通過所述第二連接裝置150相連接，所述第二連接裝置150控制所述第一能量傳送裝置121、第二能量傳送裝置122以及第一能量轉(zhuǎn)換裝置131、第二能量轉(zhuǎn)換裝置132的串聯(lián)或并聯(lián)。第十七虛擬開關(guān)217的一端與所述第一轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接，所述第十七虛擬開關(guān)217的另一端與所述第十八虛擬開關(guān)218的一端相連接，所述第十八虛擬開關(guān)218的另一端與所述第二轉(zhuǎn)換裝置的另一端相連接。

第十九虛擬開關(guān)219的一端分別與所述第一虛擬開關(guān)201的遠(yuǎn)離所述第一能量產(chǎn)生裝置111的一端以及所述第二虛擬開關(guān)202的遠(yuǎn)離所述第二能量產(chǎn)生裝置112的一端相連接，所述第十九虛擬開關(guān)219的另一端分別與所述第十七虛擬開關(guān)217的遠(yuǎn)離所述第一能量轉(zhuǎn)換裝置131的一端以及所述第十八虛擬開關(guān)218的遠(yuǎn)離所述第二能量轉(zhuǎn)換裝置132的一端連接。與現(xiàn)有的冷熱源能量傳遞物理模型系統(tǒng)相比，能夠改善現(xiàn)有的冷熱源系統(tǒng)差別較大，不利于設(shè)計構(gòu)建通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的控制系統(tǒng)的問題。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，上面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以上對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。