商用中央空調(diào)冬季末端能源優(yōu)化分配系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于提高能源利用效率領(lǐng)域，涉及一種商用熱栗中央空調(diào)供暖系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般的中央空調(diào)由機(jī)組系統(tǒng)和末端設(shè)備構(gòu)成。機(jī)組系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生適當(dāng)溫 度的循環(huán)水，而后采用循環(huán)栗將這些循環(huán)水送至末端設(shè)備，通過風(fēng)機(jī)盤管等部件和室內(nèi)空 氣進(jìn)行換熱，經(jīng)換熱的后的循環(huán)水流經(jīng)回水管回流機(jī)組，完成整個(gè)空氣調(diào)節(jié)過程。
[0003] 為有效利用熱能，機(jī)組產(chǎn)生的循環(huán)水應(yīng)在各個(gè)樓層間進(jìn)行合理的分配，這一目標(biāo) 可通過安裝在各個(gè)樓道上的閥門實(shí)現(xiàn)，整個(gè)中央空調(diào)各層供回水回路示意圖見圖1。
[0004] 如圖1，為合理分配機(jī)組產(chǎn)生的冷熱能，在每層樓宇的進(jìn)水管上均安裝了手動(dòng)閥 門和自動(dòng)閥門，通過調(diào)節(jié)閥門的開度改變循環(huán)水在每層樓宇的分配。閥門的開度一般由 PID(比例，微分，積分）算法決定。具體來講，安裝在各層的溫度傳感器測量各層的實(shí)際溫 度，通過同各層的設(shè)定溫度（預(yù)期控制目標(biāo)溫度）進(jìn)行對(duì)比，確定控制偏差，同時(shí)計(jì)算控制 偏差的瞬時(shí)變化趨勢（微分D)和累計(jì)變化趨勢（積分I)，通過三者的線性組合來決定閥門 的開度。
[0005] -般來講，上述PID控制算法在夏季基本能夠滿足控制要求。然而，上述控制算法 用于冬季工況下中央空調(diào)水閥的開度調(diào)節(jié)，則會(huì)產(chǎn)生明顯的頂層過熱問題。其主要原因在 于，熱空氣比重較小，底層的熱空氣會(huì)逐漸漂移到頂層，而目前很多商用建筑為方便顧客采 購，在樓層間設(shè)置了滾梯，滾梯多采用開放式設(shè)計(jì)，開放式設(shè)計(jì)便于熱空氣的漂移，因而這 一問題在很多商場中十分明顯。而傳統(tǒng)PID控制算法對(duì)于這種變化缺乏自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力， 因而往往造成商場"頂層過熱，底層過冷"的問題。
[0006] 為解決上述問題，本專利擬設(shè)計(jì)一套商用中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)采用中央空調(diào)進(jìn)行冬季供暖的商場普遍存在的"頂層過熱，底層過冷"問題， 本發(fā)明提供了一種能夠通過智能調(diào)節(jié)頂層水閥開度優(yōu)化解決上述問題的商用中央空調(diào)冬 季末端能源優(yōu)化分配系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0009] -種商用中央空調(diào)冬季末端能源優(yōu)化分配系統(tǒng)，包括冬季中央空調(diào)的節(jié)能的初步 設(shè)計(jì)理念，節(jié)能算法的工作流程、算法的實(shí)施，其特征在于：
[0010] 冬季中央空調(diào)的節(jié)能的初步設(shè)計(jì)理念在于，在機(jī)組開啟和水栗開啟臺(tái)數(shù)一定的情 況下，單位時(shí)間內(nèi)，由機(jī)組供給末端的循環(huán)水總量一定，由循環(huán)水提供給末端的總熱量也一 定；此時(shí)如果調(diào)小頂層的閥門將降低該層的供水量，將導(dǎo)致其它層供水量的增加，進(jìn)而將熱 量更多的分配到其它層。
[0011] 節(jié)能算法工作流程的特征在于，采用頂層樓宇的平均溫度誤差E和頂層樓宇的平 均溫度誤差變化趨勢EC作為系統(tǒng)輸入，采用基于改進(jìn)T-S模糊規(guī)則制定的模糊專家算法， 計(jì)算頂層水閥的開度。
[0012] 進(jìn)一步的，上述基于改進(jìn)T-S模糊規(guī)則制定的模糊專家算法分為模糊變量選取， 變量模糊化，模糊規(guī)則制定，模糊決策實(shí)現(xiàn)等四部分。
[0013] 對(duì)于模糊變量的選取部分，采用頂層樓宇的平均溫度誤差E和頂層樓宇的平均溫 度誤差變化趨勢EC作為模糊變量。
[0014] 對(duì)于變量模糊化部分，采用以下模糊集合描述頂層樓宇的平均溫度誤差E :
[0015] {NB，NM，NS, ZE，PS, PM, PB} (1)
[0016] 其中NB表示誤差為負(fù)大，匪表示誤差為負(fù)中，NS表示誤差為負(fù)小，ZE表示誤差為 零，PS表示誤差為正小，PM表示誤差為正中，PB表示誤差為正大。溫度控制誤差E對(duì)于模 糊集合中的模糊變量的隸屬度函數(shù)曲線如圖2所示。
[0017] 采用以下模糊集合描述頂層樓宇的平均溫度誤差變化趨勢EC :
[0018] {NB，NS, ZE，PS, PB} (2)
[0019] 其中NB表示誤差為負(fù)大，NS表示誤差為負(fù)小，ZE表示誤差為零，PS表示誤差為正 小，PB表示誤差為正大。溫度控制誤差變化趨勢EC對(duì)于模糊集合中的模糊變量的隸屬度 函數(shù)曲線如圖3所示。
[0020] 對(duì)于模糊規(guī)則制定部分，分別根據(jù)溫度控制誤差E和溫度控制誤差變化趨勢EC針 對(duì)于不同模糊集合的隸屬情況，由實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，制定了三十五條模糊規(guī)則。
[0021] 對(duì)于模糊決策實(shí)現(xiàn)部分，采用基于改進(jìn)T-S模糊模型，采用真值決策，權(quán)值決策， 和信息融合三步，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于水閥開度的最終決策。
[0022] -般的T-S模型可以簡述如下：
[0023] 如果 f 匕為 A !，X2為 A 2,…x# A k)
[0024] (3)
[0025] 則有：y = g(x1; χ2, · · ·，xn)
[0026] 公式⑶中，函數(shù)f表示某種邏輯運(yùn)算關(guān)系，X1, x2, ^"Xk (模糊）函數(shù)自變量，A1, A2為模糊集合，函數(shù)自變量和模糊集合（XdPApxjPA2,…）之間的關(guān)系依靠隸屬度函數(shù)描 述。而函數(shù)g( ·)表示自變量Xl，&的某種函數(shù)組合，在T-S模型中一般采用線性表征，即 對(duì)于T-S模糊模型，有
[0027] y = a〇+a1x1+a2x2+· ^anXn (4)
[0028] 其中&1，a2…，\代表某種常數(shù)。
[0029] 采用上述線性函數(shù)表征模糊規(guī)則，有：
[0030] 如果 A !，且 X2為 A 2,且 X3為 A 3，…，則有 y = B1Xja2Xi^uanXn (5)
[0031] 公式（5)表征了 T-S模糊模型的真值決策方法。
[0032] 權(quán)值決策則可用以下公式計(jì)算：
[0034] 公式（6)中，A丨表示\對(duì)應(yīng)于第i條模糊推理規(guī)則的模糊集合（i = 1，2, ···，!!，其中η表示制定的全部模糊規(guī)則的數(shù)量），符號(hào)η表示模糊交集運(yùn)算，即取 A#。)，A12(Xf),…，AlR)中取值最小者。
[0035] 信息融合采用對(duì)應(yīng)于η條模糊規(guī)則的真值y1和權(quán)值I y = y 11計(jì)算整個(gè)模糊專家 系統(tǒng)最終的輸出：
[0037] 進(jìn)一步的，實(shí)施方式的特征在于，樓宇頂層的相應(yīng)位置設(shè)置六個(gè)溫度傳感器，測量 該層的溫度情況，通過總線將信號(hào)傳遞至主控電腦，主控電腦計(jì)算該層的溫度和溫度變化， 結(jié)合上述節(jié)能算法計(jì)算出該層閥門的開度值，通過總線將控制信號(hào)反饋至現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)水 閥開度調(diào)節(jié)，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖見圖4。
[0038] 在硬件實(shí)施角度上來講，整個(gè)中央空調(diào)的節(jié)能控制算法采用DDC控制結(jié)構(gòu)，其工 作原理圖見圖5。由圖5,每層樓宇設(shè)置一臺(tái)現(xiàn)場控制單元，負(fù)責(zé)進(jìn)行末端溫度壓力流量等 信號(hào)的數(shù)據(jù)采集和初步處理。整個(gè)控制單元通過通信接口連接到總線和操作員站。操作員 站根據(jù)各現(xiàn)場控制單元傳回的經(jīng)初步處理的信號(hào)，形成控制指令，并通過總線和通信接口 傳輸至現(xiàn)場控制單元，而后由放大、執(zhí)行元件執(zhí)行控制指令。
[0039] 本發(fā)明的有益效果是：
[0040] 1、能夠在不增加機(jī)組開啟臺(tái)數(shù)的前提下，合理利用并分配現(xiàn)有的熱能資源，實(shí)現(xiàn) 冬季熱能的合理分配。
[0041] 2、能夠根據(jù)頂層樓宇的溫度及其變化趨勢情況，動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)該層的水閥開度，在 其它層水閥開度保持相對(duì)穩(wěn)定的前提下，間接調(diào)