暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱聯(lián)合供給的智能管控設(shè)備及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑節(jié)能技術(shù)，具體涉及一種暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱聯(lián)合供給的智能管控 設(shè)備及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，目前我國的能源利用率相對較低，而暖 通空調(diào)中的供冷、供熱是建筑主要能耗點(diǎn)，合理匹配用戶側(cè)冷熱源負(fù)荷偏差值是實(shí)現(xiàn)暖通 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能點(diǎn)。如今很多耗能單位選擇太陽能熱水系統(tǒng)、水地源熱泵系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)降低 能耗，但面臨系統(tǒng)不穩(wěn)定、人力投入過多，冷熱供給不匹配等問題，導(dǎo)致本該節(jié)能的設(shè)備反 而成為更加耗能設(shè)備。
[0003] 現(xiàn)有市場冷熱聯(lián)供控制系統(tǒng)僅根據(jù)環(huán)境溫度預(yù)測冷熱源負(fù)荷偏差值，由于建筑冷 熱需求不僅僅跟環(huán)境溫度有關(guān)，還與建筑內(nèi)部人員情況、末端空調(diào)設(shè)備運(yùn)行情況、天氣變化 密切相關(guān)，因此無法準(zhǔn)確預(yù)測實(shí)際冷熱量值，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超前控制。學(xué)者提出的將每個房間空 調(diào)設(shè)備運(yùn)行情況與人員分布情況等等全部接入系統(tǒng)，會導(dǎo)致系統(tǒng)非常龐大，成本成比例增 加，讓用戶無法接受。冷熱源控制策略方面多采用溫度閉環(huán)，調(diào)節(jié)流量的方式實(shí)現(xiàn)，這種控 制策略滯后時間很長，根本無法滿足末端需求，往往需要人員干預(yù)，更無法使冷熱源系統(tǒng)達(dá) 到最大能效比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決冷熱聯(lián)合供給系統(tǒng)滯后時間長，非線性，強(qiáng)耦合而使系統(tǒng)冷熱供給供需 不平衡，系統(tǒng)能效比低下的問題，本發(fā)明提出一種暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱聯(lián)合供給的智能管控 設(shè)備及其控制方法，應(yīng)用于多種能源供給相互補(bǔ)充的節(jié)能建筑，充分利用清潔能源和廉價 能源的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)冷熱供給需求平衡，達(dá)到建筑節(jié)省能耗的目的。
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱聯(lián)合供給的智能管控設(shè)備。
[0006] 本發(fā)明的暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱聯(lián)合供給的智能管控設(shè)備包括：用戶側(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)、用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和熱源側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)；其中，外部的傳感器采集建筑內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，傳 輸至用戶側(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；用戶側(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)、以及天氣信息和 外部的末端空調(diào)設(shè)備的能耗值，基于末端溫度的負(fù)荷預(yù)測算法，分析數(shù)據(jù)，預(yù)測下一時刻室 內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值，傳輸至用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)；用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)下一時刻室內(nèi) 環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值，按照最低能耗冷熱量均衡分配算法，控制外部的冷熱源設(shè)備。
[0007] 用戶側(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：電源、數(shù)據(jù)采集器、傳感器保護(hù)設(shè)備和用戶側(cè)環(huán)境 通信儀器；其中，數(shù)據(jù)采集器、用戶側(cè)環(huán)境通信儀器和傳感器保護(hù)設(shè)備分別連接至電源；夕卜 部的傳感器分別連接至數(shù)據(jù)采集器以及傳感器保護(hù)設(shè)備；數(shù)據(jù)采集器連接至用戶側(cè)環(huán)境通 信儀器。傳感器采集用戶的溫度、濕度和co2等環(huán)境數(shù)據(jù)，然后將環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集 器，數(shù)據(jù)采集器對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還原成環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)際值，傳輸至用戶側(cè)環(huán)境通信儀 器，用戶側(cè)環(huán)境通信儀器傳輸至用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。傳感器保護(hù)設(shè)備保護(hù)外部的傳感器不受 供電波動而影響采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性，以及防止因傳感器短路或雷擊導(dǎo)致?lián)p壞。用戶側(cè)環(huán)境 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在殼體中，殼體底部有開口，安裝接線端子。多個外部的傳感器分別放置 在建筑內(nèi)的需要監(jiān)測的區(qū)域，分別采集建筑內(nèi)的典型區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，在建筑外也 設(shè)置有外部的傳感器，用以采集建筑物周圍的天氣信息。
[0008] 用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括：電源、處理器、用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器、系統(tǒng)自檢儀和用戶側(cè) 觸摸屏；其中，處理器、用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器、系統(tǒng)自檢儀和用戶側(cè)觸摸屏分別連接至電源； 用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器、系統(tǒng)自檢儀和用戶側(cè)觸摸屏分別與處理器連接；系統(tǒng)自檢儀還分別 與用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器和用戶側(cè)觸摸屏連接；用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器還與外部的末端空調(diào)設(shè) 備相連接。電源為各個設(shè)備提供電源。用戶側(cè)環(huán)境通信儀器將數(shù)據(jù)傳輸至用戶側(cè)監(jiān)控通信 儀器，并且外部的末端空調(diào)設(shè)備通過能耗采集接口，將末端空調(diào)設(shè)備的實(shí)時能耗值傳輸至 用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器；用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器將數(shù)據(jù)傳輸至處理器；處理器根據(jù)用戶的環(huán)境 數(shù)據(jù)自學(xué)習(xí)和優(yōu)化用戶習(xí)慣及需求，分析數(shù)據(jù)，預(yù)測下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差 值，然后再通過用戶側(cè)環(huán)境通信儀器將下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值傳送到熱源 側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。用戶側(cè)觸摸屏通過逼真的3D畫面實(shí)時顯示建筑當(dāng)前環(huán)境參數(shù)，以及顯示當(dāng)前 系統(tǒng)運(yùn)行狀況。系統(tǒng)自檢儀用于對整個系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行不定時或異常觸發(fā)的巡檢，確定 系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并將自檢結(jié)果傳輸至用戶側(cè)觸摸屏顯示。用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安裝在殼體 中，殼體的底部有開口，安裝接線端子，殼體的表面有開口，安裝用戶側(cè)觸摸屏。外部的末端 空調(diào)設(shè)備包括空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管。
[0009] 熱源側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)包括：電源、主控設(shè)備、熱源側(cè)觸摸屏、系統(tǒng)自檢裝置、冷熱源設(shè)備 保護(hù)裝置和熱源側(cè)通信儀器；其中，主控設(shè)備、熱源側(cè)通信儀器、系統(tǒng)自檢裝置、熱源側(cè)觸摸 屏和冷熱源設(shè)備保護(hù)裝置分別連接至電源；熱源側(cè)通信儀器、系統(tǒng)自檢儀和熱源側(cè)觸摸屏 分別與主控設(shè)備連接；系統(tǒng)自檢儀還分別與熱源側(cè)通信儀器和熱源側(cè)觸摸屏連接；熱源側(cè) 通信儀器還與外部的冷熱源設(shè)備相連接；冷熱源設(shè)備保護(hù)裝置與外部的冷熱源設(shè)備連接。 主控設(shè)備根據(jù)下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值，按照最低能耗冷熱量均衡分配算 法，通過熱源側(cè)通信儀器，控制外部的冷熱源設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)冷熱聯(lián)供多種能源供給智能協(xié) 調(diào)管控的功能。熱源側(cè)觸摸屏可以通過3D畫面實(shí)時顯示當(dāng)前熱源系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況、用戶側(cè)需 求狀況以及熱源側(cè)調(diào)控方式，還有系統(tǒng)本身運(yùn)行狀況。系統(tǒng)自檢儀用于對整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀 況進(jìn)行不定時或異常觸發(fā)的巡檢工作，診斷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況并傳輸至觸摸屏顯示。冷熱源設(shè) 備保護(hù)裝置用于保護(hù)冷熱源設(shè)備以及熱量傳輸設(shè)備，防止因不正常操作以及誤操作或電網(wǎng) 波動而使冷熱源設(shè)備損壞。熱源側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安裝在殼體中，殼體的底部有開口，安裝接線端 子，殼體的表面有開口，安裝熱源側(cè)觸摸屏。外部的冷熱源設(shè)備包括太陽能熱水器、空氣源 熱泵、冷卻塔、水箱和水源熱泵。
[0010] 本發(fā)明采用用戶側(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集用戶需要，用戶側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)分析用戶需 要，熱源側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)控制外部的冷熱源設(shè)備，從而提升了耗能建筑的舒適度，降低了建筑能 耗。實(shí)現(xiàn)了功能、耗能之間供需平衡，且在線數(shù)據(jù)采集分析超前控制避免了常規(guī)控制系統(tǒng)控 制滯后的問題。
[0011] 本發(fā)明可以有效管控外部的冷熱源設(shè)備輸出與用戶側(cè)需求匹配的能源供給，通過 實(shí)時優(yōu)化學(xué)習(xí)用戶側(cè)用能習(xí)慣以及在線監(jiān)視耗能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；有效解決多種能源供給中 供能與用能之間的沖突，實(shí)現(xiàn)能耗供給平衡。同時可以對外部的傳感器以及冷熱源設(shè)備進(jìn) 行有效保護(hù)，還有觸摸屏上非常形象的畫面實(shí)時顯示系統(tǒng)、環(huán)境、設(shè)備參數(shù)，讓用戶對整個 聯(lián)供系統(tǒng)了如指掌。
[0012] 本發(fā)明的暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱聯(lián)合供給的智能管控設(shè)備的控制方法，包括以下步 驟：
[0013] 1)外部的傳感器采集建筑內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，然后將環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集器，數(shù) 據(jù)采集器對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，傳輸至用戶側(cè)環(huán)境通信儀器；
[0014] 2)用戶側(cè)環(huán)境通信儀器將環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至用戶側(cè)監(jiān)控通信儀器，用戶側(cè)監(jiān)控通信 儀器將數(shù)據(jù)傳輸至處理器；
[0015] 3)處理器基于末端溫度的負(fù)荷預(yù)測算法，引入天氣信息和末端空調(diào)設(shè)備的能耗 值，分析數(shù)據(jù)，預(yù)測下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值，然后再通過用戶側(cè)環(huán)境通信儀 器將下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值傳送至熱源側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)；
[0016] 4)熱源側(cè)通信儀器接收來自用戶側(cè)環(huán)境通信儀器的下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源 負(fù)荷偏差值，并傳輸至主控設(shè)備，主控設(shè)備根據(jù)下一時刻室內(nèi)環(huán)境的冷熱源負(fù)荷偏差值，按 照最低能耗冷熱量均衡分配算法，通過熱源側(cè)通信儀器，控制外部的冷熱源設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn) 冷熱聯(lián)供多種能源供給智能協(xié)調(diào)管控的功能。
[0017] 其中，在步驟1)中，多個外部的傳感器分別放置在建筑內(nèi)的需要監(jiān)測的區(qū)域，分 別采集建筑內(nèi)典型區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)包括溫度、濕度和co2，然后將環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸 至數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將傳感器采集的數(shù)據(jù)還原成環(huán)境數(shù)據(jù)的 實(shí)際值。
[0018] 在步驟3)中，處理器基于末端溫度的負(fù)荷預(yù)測算法，包括以下步驟：
[0019] a)處理器通過氣象臺天氣預(yù)報接口，實(shí)時地采集中國氣象局發(fā)布的天氣信息，得 到建筑外的天氣焓值，計(jì)算當(dāng)前與昨天同一時刻的天氣