暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备及其控制方法。本发明专利技术的智能管控设备包括：用户侧环境数据采集系统、用户侧监控系统和热源侧监控系统。本发明专利技术的冷热联合供给的智能管控设备，通过改进的末端温度的负荷预测算法和最低能耗冷热量均衡分配算法，实现清洁能源最大化利用，彻底解决现有系统仅以环境温度为依据的负荷预测不准的问题，从而实现冷热供需平衡，同时解决冷热供给实时的最大能效比追踪问题；同时可以对外部传感器以及冷热源设备进行有效保护，还有触摸屏上非常形象的画面实时显示系统、环境、设备参数，让用户对整个联供系统了如指掌。

【技术实现步骤摘要】
一种智能管控设备及其控制方法
本专利技术涉及建筑节能技术，具体涉及一种暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备及其控制方法。
技术介绍
能源是人类生存和发展的重要物质基础，目前我国的能源利用率相对较低，而暖通空调中的供冷、供热是建筑主要能耗点，合理匹配用户侧冷热源负荷偏差值是实现暖通空调系统的节能点。如今很多耗能单位选择太阳能热水系统、水地源热泵系统等实现降低能耗，但面临系统不稳定、人力投入过多，冷热供给不匹配等问题，导致本该节能的设备反而成为更加耗能设备。现有市场冷热联供控制系统仅根据环境温度预测冷热源负荷偏差值，由于建筑冷热需求不仅仅跟环境温度有关，还与建筑内部人员情况、末端空调设备运行情况、天气变化密切相关，因此无法准确预测实际冷热量值，实现系统超前控制。学者提出的将每个房间空调设备运行情况与人员分布情况等等全部接入系统，会导致系统非常庞大，成本成比例增加，让用户无法接受。冷热源控制策略方面多采用温度闭环，调节流量的方式实现，这种控制策略滞后时间很长，根本无法满足末端需求，往往需要人员干预，更无法使冷热源系统达到最大能效比。
技术实现思路
为了解决冷热联合供给系统滞后时间长，非线性，强耦合而使系统冷热供给供需不平衡，系统能效比低下的问题，本专利技术提出一种暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备及其控制方法，应用于多种能源供给相互补充的节能建筑，充分利用清洁能源和廉价能源的优势，实现冷热供给需求平衡，达到建筑节省能耗的目的。本专利技术的目的在于提供一种暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备。本专利技术的暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备包括：用户侧环境数据采集系统、用户侧监控系统和热源侧监控系统；其中，外部的传感器采集建筑内的环境数据，传输至用户侧环境数据采集系统；用户侧环境数据采集系统根据环境数据、以及天气信息和外部的末端空调设备的能耗值，基于末端温度的负荷预测算法，分析数据，预测下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，传输至用户侧监控系统；用户侧监控系统根据下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，按照最低能耗冷热量均衡分配算法，控制外部的冷热源设备。用户侧环境数据采集系统包括：电源、数据采集器、传感器保护设备和用户侧环境通信仪器；其中，数据采集器、用户侧环境通信仪器和传感器保护设备分别连接至电源；外部的传感器分别连接至数据采集器以及传感器保护设备；数据采集器连接至用户侧环境通信仪器。传感器采集用户的温度、湿度和CO2等环境数据，然后将环境数据传输至数据采集器，数据采集器对环境数据进行处理，还原成环境数据的实际值，传输至用户侧环境通信仪器，用户侧环境通信仪器传输至用户侧监控系统。传感器保护设备保护外部的传感器不受供电波动而影响采集数据的真实性，以及防止因传感器短路或雷击导致损坏。用户侧环境数据采集系统安装在壳体中，壳体底部有开口，安装接线端子。多个外部的传感器分别放置在建筑内的需要监测的区域，分别采集建筑内的典型区域的环境数据。进一步，在建筑外也设置有外部的传感器，用以采集建筑物周围的天气信息。用户侧监控系统包括：电源、处理器、用户侧监控通信仪器、系统自检仪和用户侧触摸屏；其中，处理器、用户侧监控通信仪器、系统自检仪和用户侧触摸屏分别连接至电源；用户侧监控通信仪器、系统自检仪和用户侧触摸屏分别与处理器连接；系统自检仪还分别与用户侧监控通信仪器和用户侧触摸屏连接；用户侧监控通信仪器还与外部的末端空调设备相连接。电源为各个设备提供电源。用户侧环境通信仪器将数据传输至用户侧监控通信仪器，并且外部的末端空调设备通过能耗采集接口，将末端空调设备的实时能耗值传输至用户侧监控通信仪器；用户侧监控通信仪器将数据传输至处理器；处理器根据用户的环境数据自学习和优化用户习惯及需求，分析数据，预测下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，然后再通过用户侧环境通信仪器将下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值传送到热源侧监控系统。用户侧触摸屏通过逼真的3D画面实时显示建筑当前环境参数，以及显示当前系统运行状况。系统自检仪用于对整个系统运行状况进行不定时或异常触发的巡检，确定系统当前运转情况，并将自检结果传输至用户侧触摸屏显示。用户侧监控系统安装在壳体中，壳体的底部有开口，安装接线端子，壳体的表面有开口，安装用户侧触摸屏。外部的末端空调设备包括空调机组、新风机组和风机盘管。热源侧监控系统包括：电源、主控设备、热源侧触摸屏、系统自检装置、冷热源设备保护装置和热源侧通信仪器；其中，主控设备、热源侧通信仪器、系统自检装置、热源侧触摸屏和冷热源设备保护装置分别连接至电源；热源侧通信仪器、系统自检仪和热源侧触摸屏分别与主控设备连接；系统自检仪还分别与热源侧通信仪器和热源侧触摸屏连接；热源侧通信仪器还与外部的冷热源设备相连接；冷热源设备保护装置与外部的冷热源设备连接。主控设备根据下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，按照最低能耗冷热量均衡分配算法，通过热源侧通信仪器，控制外部的冷热源设备，从而实现冷热联供多种能源供给智能协调管控的功能。热源侧触摸屏可以通过3D画面实时显示当前热源系统运转情况、用户侧需求状况以及热源侧调控方式，还有系统本身运行状况。系统自检仪用于对整个系统运转状况进行不定时或异常触发的巡检工作，诊断系统运转状况并传输至触摸屏显示。冷热源设备保护装置用于保护冷热源设备以及热量传输设备，防止因不正常操作以及误操作或电网波动而使冷热源设备损坏。热源侧监控系统安装在壳体中，壳体的底部有开口，安装接线端子，壳体的表面有开口，安装热源侧触摸屏。外部的冷热源设备包括太阳能热水器、空气源热泵、冷却塔、水箱和水源热泵。本专利技术采用用户侧环境数据采集系统采集用户需要，用户侧监控系统分析用户需要，热源侧监控系统控制外部的冷热源设备，从而提升了耗能建筑的舒适度，降低了建筑能耗。实现了功能、耗能之间供需平衡，且在线数据采集分析超前控制避免了常规控制系统控制滞后的问题。本专利技术可以有效管控外部的冷热源设备输出与用户侧需求匹配的能源供给，通过实时优化学习用户侧用能习惯以及在线监视耗能设备运行状态；有效解决多种能源供给中供能与用能之间的冲突，实现能耗供给平衡。同时可以对外部的传感器以及冷热源设备进行有效保护，还有触摸屏上非常形象的画面实时显示系统、环境、设备参数，让用户对整个联供系统了如指掌。本专利技术的暖通空调系统冷热联合供给的智能管控设备的控制方法，包括以下步骤：1)外部的传感器采集建筑内的环境数据，然后将环境数据传输至数据采集器，数据采集器对环境数据进行处理，传输至用户侧环境通信仪器；2)用户侧环境通信仪器将环境数据传输至用户侧监控通信仪器，用户侧监控通信仪器将数据传输至处理器；3)处理器基于末端温度的负荷预测算法，引入天气信息和末端空调设备的能耗值，分析数据，预测下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，然后再通过用户侧环境通信仪器将下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值传送至热源侧监控系统；4)热源侧通信仪器接收来自用户侧环境通信仪器的下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，并传输至主控设备，主控设备根据下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，按照最低能耗冷热量均衡分配算法，通过热源侧通信仪器，控制外部的冷热源设备，从而实现冷热联供多种能源供给智能协调管控的功能。其中，在步骤1)中，多个外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能管控设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：1)外部的传感器采集建筑内的环境数据，然后将环境数据传输至数据采集器，数据采集器对环境数据进行处理，传输至用户侧环境通信仪器；2)用户侧环境通信仪器将环境数据传输至用户侧监控通信仪器，用户侧监控通信仪器将数据传输至处理器；3)处理器基于末端温度的负荷预测算法，引入天气信息和末端空调设备的能耗值，分析数据，预测下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，然后再通过用户侧环境通信仪器将下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值传送至热源侧监控系统；4)热源侧通信仪器接收来自用户侧环境通信仪器的下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，并传输至主控设备，主控设备根据下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，按照最低能耗冷热量均衡分配算法，通过热源侧通信仪器，控制外部的冷热源设备，从而实现冷热联供多种能源供给智能协调管控的功能。

【技术特征摘要】
1.一种智能管控设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：1)外部的传感器采集建筑内的环境数据，然后将环境数据传输至数据采集器，数据采集器对环境数据进行处理，传输至用户侧环境通信仪器；2)用户侧环境通信仪器将环境数据传输至用户侧监控通信仪器，用户侧监控通信仪器将数据传输至处理器；3)处理器基于末端温度的负荷预测算法，引入天气信息和末端空调设备的能耗值，分析数据，预测下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，然后再通过用户侧环境通信仪器将下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值传送至热源侧监控系统；4)热源侧通信仪器接收来自用户侧环境通信仪器的下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，并传输至主控设备，主控设备根据下一时刻室内环境的冷热源负荷偏差值，按照最低能耗冷热量均衡分配算法，通过热源侧通信仪器，控制外部的冷热源设备，从而实现冷热联供多种能源供给智能协调管控的功能；在步骤3)中，处理器基于末端温度的负荷预测算法，包括以下步骤：a)处理器通过气象台天气预报接口，实时地采集中国气象局发布的天气信息，得到建筑外的天气焓值，计算当前与昨天同一时刻的天气信息的焓值偏差，求得今天当前由于外部天气的变化引起的冷热需求的变化焓值ΔIN1(T)；b)处理器根据分布在建筑内的各个外部传感器采集到的环境数据，计算当前与昨天同一时刻的环境数据的偏差值，求得今天当前由于室内环境的变化引起的冷热需求的变化焓值ΔIN2(T)；c)外部的末端空调设备通过能耗采集接口，将末端空调设备的实时的能耗值传输至用户侧监控通信仪器，然后传输至处理器，处理器根据昨天同一时刻的能耗值，得到今天当前末端空调设备能耗引起的偏差值ΔPN(T)；d)用户侧环境通信仪器将人数的信息传输至用户侧监控通信仪器，用户侧监控通信仪器将人数的信息传输至处理器，计算当前与昨天同一时刻由于人数变化引起的人员发热量的偏差值，得到今天当前由于人员发热量的变化值ΔPrN(T)；e)以历史数据为教师信号，调用神经网络自学习算法，计算分别得到系数S1、S2、S3和S4，然后分别得到今天当前的由于外部天气的变化引起的冷热源负荷偏差值ΔQN1(T)、室内环境变化引起的冷热源负荷偏差值ΔQN2(T)，末端空调设备能耗引起的冷热源负荷偏差值ΔQN3(T)，以及人数的变化引起的冷热源负荷偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗毅，张理朝，
申请(专利权)人：中国机械工业企业管理协会，
类型：发明
国别省市：北京;11