本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于負荷率預測的供水變溫度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空調(diào)大系統(tǒng)中熱泵機組供水溫度與系統(tǒng)能效有直接的關(guān)系，以供冷季為例，供水溫度越高，機組效率越高，單位制冷量能耗越低，通常來講負荷高時，供水溫度低些，負荷低時，供水溫度高些，既能保證機組的效率，也能保證負荷的需要，滿足舒適度的要求。

現(xiàn)有技術(shù)通常根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)實時負荷或環(huán)境溫度調(diào)整供供水溫度，存在很多缺陷。比如通過計算得到的空調(diào)系統(tǒng)實時負荷其實并不能夠真實反映實際需要的能量需求，僅代表在某種供能和用能方式下實際消耗的能量；環(huán)境溫度能夠部分間接地表征空調(diào)系統(tǒng)的能量需求，但也不夠全面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于負荷率預測的供水變溫度控制系統(tǒng)，用于對機組供水溫度進行合理控制，解決采用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)難以滿足用能的經(jīng)濟性或舒適度要求的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于負荷率預測的供水變溫度控制系統(tǒng)包括：

環(huán)境溫度負荷率計算器，實測環(huán)境溫度和下一時刻的環(huán)境溫度預測值分別作為該環(huán)境溫度負荷率計算器的輸入1和輸入2，按照線性或非線性關(guān)系計算環(huán)境溫度負荷率，作為該環(huán)境溫度負荷率計算器的輸出；

環(huán)境濕度負荷率計算器，實測環(huán)境濕度和下一時刻的環(huán)境濕度預測值分別作為該環(huán)境濕度負荷率計算器的輸入1和輸入2，按照線性或非線性關(guān)系計算環(huán)境濕度負荷率，作為該環(huán)境濕度負荷率計算器的輸出；

外負荷率計算器，所述環(huán)境溫度負荷率計算器的輸出和所述環(huán)境濕度負荷率計算器的輸出分別作為該外負荷率計算器的輸入1和輸入2，對該輸入1和該輸入2進行加權(quán)求和計算，得到外負荷率，作為該外負荷率計算器的輸出；

內(nèi)負荷率計算器，各設備的當前運行狀態(tài)和下一時刻的運行狀態(tài)預測值作為該內(nèi)負荷率計算器的輸入，設1≤i≤n，其中n為設備的總個數(shù)；設第i個設備的當前運行狀態(tài)為Di1，運行狀態(tài)預測值為Di2，在該第i個設備當前運行時，Di1為實數(shù)1，否則Di1為實數(shù)0，在該第i個設備預測為在下一時刻運行時，Di2為實數(shù)1，否則Di2為實數(shù)0；設所述第i個空調(diào)的內(nèi)負荷為Pi，則Pi＝Ci×Di1×c1+Ci×Di2×c2，其中，Ci為第i個設備的額定熱負荷與額定濕負荷總和，c1和c2為常數(shù)且c1+c2＝1；設內(nèi)負荷率為Pnr，則其中，P0為設備全部開啟時額定熱負荷與濕負荷的總和，內(nèi)負荷率Pnr作為該內(nèi)負荷率計算器的輸出；

出水溫度設定器，所述外負荷率計算器的輸出和所述內(nèi)負荷率計算器的輸出分別作為出水溫度設定器的輸入1和輸入2，對該輸入1和該輸入2進行加權(quán)求和計算，得到總負荷率，以該總負荷率為自變量，按照線性或非線性關(guān)系，計算出水溫度設定值，作為該出水溫度設定器的輸出；

機組控制器，所述出水溫度設定器的輸出和出水溫度測量值分別作為機組控制器輸入1和輸入2，其中，所述出水溫度設定器的輸出作為機組控制器的設定值，所述出水溫度測量值作為機組控制器的測量值，該機組控制器采用PID控制算法；以及

功率執(zhí)行器，所述機組溫度控制器的輸出作為該功率控制器的輸入，該功率執(zhí)行器用于調(diào)節(jié)冷水機組的出水溫度。

本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)具有如下有益效果：

首先，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用環(huán)境溫度表征空調(diào)系統(tǒng)的負荷，進行出水溫度設定值進行優(yōu)化設定，本發(fā)明同時引入了環(huán)境溫度、環(huán)境濕度二個主要因素來表征空調(diào)系統(tǒng)的外負荷，同時引入設備運行狀態(tài)表征空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)負荷，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的總負荷對出水溫度設定值進行優(yōu)化設定，更加科學合理；

并且，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用實測氣象條件等影響因素表征空調(diào)系統(tǒng)的負荷，同時引入了這些影響因素的預測值來表征空調(diào)系統(tǒng)未來時刻的負荷，增強了所優(yōu)化的出水溫度設定值具備了適應工況條件變化的能力。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所提供的中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例所提供的供水變溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為了進一步說明本發(fā)明實施例提供的基于負荷率預測的供水變溫度控制系統(tǒng)，下面結(jié)合說明書附圖進行詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種基于負荷率預測的供水變溫度控制系統(tǒng)，其應用于圖1所示的空調(diào)系統(tǒng)中，該空調(diào)系統(tǒng)覆蓋至少一個分區(qū)，在本實施例中以覆蓋一個分區(qū)(即圖中虛線包圍部分)為例進行說明。該分區(qū)內(nèi)包括多個房間(圖1中為房間1～房間n)，每個房間內(nèi)安裝有一個空調(diào)，每個空調(diào)配置有溫度控制器，用于對對應房間的實際溫度進行控制。該分區(qū)對應設有變頻泵P201，用于控制該分區(qū)內(nèi)的供水流量。

如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的供水變溫度控制系統(tǒng)包括環(huán)境溫度負荷率計算器A，環(huán)境濕度負荷率計算器B，外負荷率計算器C，內(nèi)負荷率計算器D，出水溫度設定器G，機組控制器H，功率執(zhí)行器I以及相關(guān)測控儀表(未圖示)。

關(guān)于上述環(huán)境溫度負荷率計算器A，相關(guān)測控儀表實測環(huán)境溫度Tn，來自天氣預報系統(tǒng)的下一時刻的環(huán)境溫度預測值Tn+1，該環(huán)境溫度Tn和該環(huán)境溫度預測值Tn+1分別作為環(huán)境溫度負荷率計算器A的輸入1和輸入2，而后環(huán)境溫度負荷率計算器A按照線性或非線性關(guān)系計算環(huán)境溫度負荷率Pn1，以該環(huán)境溫度負荷率Pn1作為環(huán)境溫度負荷率計算器A的輸出。

上述計算環(huán)境溫度負荷率Pn1的具體過程為：對環(huán)境溫度Tn和環(huán)境溫度預測值Tn+1進行加權(quán)求和，求出參考環(huán)境溫度Tref，即Tref＝a1×Tn+a2×Tn+1，其中a1+a2＝1。以參考環(huán)境溫度Tref為自變量，按照線性或非線性關(guān)系計算環(huán)境溫度負荷率Pn1。在本實施例中，優(yōu)選a1＝0.4，a2＝0.6。

參考環(huán)境溫度Tref和環(huán)境溫度負荷率Pn1的具體關(guān)系如下。例如在供冷季，參考環(huán)境溫度Tref在25℃～40℃范圍內(nèi)變化時，按照線性關(guān)系對應環(huán)境溫度負荷率Pn1在30％～100％范圍內(nèi)變化；參考環(huán)境溫度Tref低于25℃時，環(huán)境溫度負荷率Pn1為30％，參考環(huán)境溫度Tref高于40℃時，環(huán)境溫度負荷率Pn1為100％。在本實施例中，作為參考環(huán)境溫度Tref與環(huán)境溫度負荷率Pn1的一種可選的具體關(guān)系：當25℃≤Tref≤40℃時，Pn1＝(7×Tref-130)/150；當Tref＜25℃時，Pn1＝30％；當Tref＞40℃時，Pn1＝100％。

關(guān)于上述環(huán)境濕度負荷率計算器B，相關(guān)測控儀表實測環(huán)境濕度來自天氣預報系統(tǒng)的下一時刻的環(huán)境濕度預測值該環(huán)境濕度和下一時刻的環(huán)境濕度預測值分別作為環(huán)境濕度負荷率計算器B的輸入1和輸入2，而后環(huán)境濕度負荷率計算器B按照線性或非線性關(guān)系計算環(huán)境濕度負荷率Pn2，以該環(huán)境濕度負荷率Pn2作為環(huán)境濕度負荷率計算器B的輸出。

上述計算環(huán)境濕度負荷率Pn2的具體過程為：對環(huán)境濕度和環(huán)境濕度預測值進行加權(quán)求和，求出參考環(huán)境濕度即其中b1+b2＝1。以參考環(huán)境濕度為自變量，按照線性或非線性關(guān)系計算環(huán)境濕度負荷率Pn2。在本實施例中，優(yōu)選b1＝0.4，b2＝0.6。

參考環(huán)境濕度和環(huán)境濕度負荷率Pn2的具體關(guān)系如下。例如在供冷季，參考環(huán)境濕度在60％～90％的范圍內(nèi)變化時，按照線性關(guān)系對應環(huán)境濕度負荷率Pn2在0％～100％范圍內(nèi)變化；參考環(huán)境濕度低于60％時，環(huán)境濕度負荷率Pn2為0％；參考環(huán)境濕度高于90％時，環(huán)境濕度負荷率Pn2為100％。在本實施例中，作為參考環(huán)境濕度和環(huán)境濕度負荷率Pn2的一種可選的具體關(guān)系，當時，當＜60％時，Pn2＝0；當時，Pn2＝100％。

關(guān)于上述外負荷率計算器C，環(huán)境溫度負荷率計算器A的輸出作為外負荷率計算器C的輸入1(即Pn1)，環(huán)境濕度負荷率計算器B的輸出作為外負荷率計算器B的輸入2(即Pn2)，對輸入1和輸入2進行加權(quán)求和計算，得到外負荷率Por，計算得到的Por作為外負荷率計算器120的輸出。具體地，Por＝Pn1×k1+Pn2×k2，其中k1+k2＝1。在本實施例中，優(yōu)選k1＝0.7，k2＝0.3，并且，k1/k2為環(huán)境熱負荷與環(huán)境濕負荷比。

關(guān)于上述內(nèi)負荷率計算器D，設共有n個設備，在這n個設備中，第i個設備的當前運行狀態(tài)為Di1，且下一時刻的運行狀態(tài)預測值為Di2，其中1≤i≤n。在該第i個設備當前運行時，Di1為實數(shù)1，否則Di1為實數(shù)0；在該第i個設備的下一時刻的運行狀態(tài)預測為運行時，Di2為實數(shù)1，否則Di2為實數(shù)0；設第i個空調(diào)的內(nèi)負荷為Pi。則

Pi＝Ci×Di1×c1+Ci×Di2×c2

其中，Ci為第i個設備的額定熱負荷與額定濕負荷總和，c1和c2為常數(shù)且c1+c2＝1。在本實施例中，優(yōu)選c1＝0.4，c2＝0.6。

設內(nèi)負荷率為Pnr，則

其中，P0為設備全部開啟時額定熱負荷與濕負荷的總和，內(nèi)負荷率Pnr作為該內(nèi)負荷率計算器D的輸出；

關(guān)于出水溫度設定器G，以上述外負荷率計算器的輸出Por作為該出水溫度設定器G的輸入1，以上述內(nèi)負荷率計算器的輸出Pnr作為該出水溫度設定器G的輸入2。出水溫度設定器G對輸入1和輸入2進行加權(quán)平均計算，得到總負荷率。具體地，設總負荷率為Pr，則Pr＝d1×Por+d2×Pnr，其中d1+d2＝1。在本實施例中，優(yōu)選d1＝0.75，d2＝0.25，并且，d1/d2為外負荷與內(nèi)負荷之比。而后，出水溫度設定器G以該總負荷率Pr為自變量，按照線性或非線性關(guān)系計算出水溫度設定值Tsp，以該出水溫度設定值Tsp作為出水溫度設定器的輸出。

總負荷率Pr與出水溫度設定值Tsp的關(guān)系如下。例如在供冷季，總負荷率Pr在30％～100％范圍內(nèi)變化時，對應出水溫度設定值Tsp在12℃～7℃變化；總負荷率Pr低于30％時，出水溫度設定值Tsp為12℃；總負荷率Pr高于100％時，出水溫度設定值Tsp為7℃。在本實施例中，作為總負荷率Pr與出水溫度設定值Tsp的一種可選的具體關(guān)系：當30％≤Pr≤100％時，Tsp＝(99-50×Pr)/7；當Pr＜30％時，Tsp＝12℃；當Pr＞100％時，Tsp＝7℃。

關(guān)于機組控制器H，出水溫度設定器G的輸出Tsp作為機組控制器H的設定值；相關(guān)測控儀表對供水溫度進行測量，獲得的供水溫度測量值T1作為機組控制器H的測量值，機組控制器H采用PID控制算法或其他算法。

機組控制器H的輸出作為上述功率執(zhí)行器I的輸入，功率執(zhí)行器I用于控制冷水機組的出水溫度。

本發(fā)明實施例提供的基于負荷率預測的供水變溫度控制系統(tǒng)具有如下有益效果：

首先，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用環(huán)境溫度表征空調(diào)系統(tǒng)的負荷，進行出水溫度設定值進行優(yōu)化設定，本發(fā)明同時引入了環(huán)境溫度、環(huán)境濕度二個主要因素來表征空調(diào)系統(tǒng)的外負荷，同時引入設備運行狀態(tài)表征空調(diào)系統(tǒng)的內(nèi)負荷，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的總負荷對出水溫度設定值進行優(yōu)化設定，更加科學合理；

并且，本發(fā)明提供的供水變溫度控制系統(tǒng)不同于現(xiàn)有的技術(shù)僅僅利用實測氣象條件等影響因素表征空調(diào)系統(tǒng)的負荷，同時引入了這些影響因素的預測值來表征空調(diào)系統(tǒng)未來時刻的負荷，增強了所優(yōu)化的出水溫度設定值具備了適應工況條件變化的能力。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。