商用中央空调冬季末端能源优化分配系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于提高能源利用效率领域，涉及一种商用热栗中央空调供暖系统。
【背景技术】
[0002] 一般的中央空调由机组系统和末端设备构成。机组系统的主要任务是产生适当温 度的循环水，而后采用循环栗将这些循环水送至末端设备，通过风机盘管等部件和室内空 气进行换热，经换热的后的循环水流经回水管回流机组，完成整个空气调节过程。
[0003] 为有效利用热能，机组产生的循环水应在各个楼层间进行合理的分配，这一目标 可通过安装在各个楼道上的阀门实现，整个中央空调各层供回水回路示意图见图1。
[0004] 如图1，为合理分配机组产生的冷热能，在每层楼宇的进水管上均安装了手动阀 门和自动阀门，通过调节阀门的开度改变循环水在每层楼宇的分配。阀门的开度一般由 PID(比例，微分，积分）算法决定。具体来讲，安装在各层的温度传感器测量各层的实际温 度，通过同各层的设定温度（预期控制目标温度）进行对比，确定控制偏差，同时计算控制 偏差的瞬时变化趋势（微分D)和累计变化趋势（积分I)，通过三者的线性组合来决定阀门 的开度。
[0005] -般来讲，上述PID控制算法在夏季基本能够满足控制要求。然而，上述控制算法 用于冬季工况下中央空调水阀的开度调节，则会产生明显的顶层过热问题。其主要原因在 于，热空气比重较小，底层的热空气会逐渐漂移到顶层，而目前很多商用建筑为方便顾客采 购，在楼层间设置了滚梯，滚梯多采用开放式设计，开放式设计便于热空气的漂移，因而这 一问题在很多商场中十分明显。而传统PID控制算法对于这种变化缺乏自适应调节能力， 因而往往造成商场"顶层过热，底层过冷"的问题。
[0006] 为解决上述问题，本专利拟设计一套商用中央空调节能控制系统。
【发明内容】
[0007] 针对采用中央空调进行冬季供暖的商场普遍存在的"顶层过热，底层过冷"问题， 本发明提供了一种能够通过智能调节顶层水阀开度优化解决上述问题的商用中央空调冬 季末端能源优化分配系统。
[0008] 本发明为解决技术问题所采用的技术方案为：
[0009] -种商用中央空调冬季末端能源优化分配系统，包括冬季中央空调的节能的初步 设计理念，节能算法的工作流程、算法的实施，其特征在于：
[0010] 冬季中央空调的节能的初步设计理念在于，在机组开启和水栗开启台数一定的情 况下，单位时间内，由机组供给末端的循环水总量一定，由循环水提供给末端的总热量也一 定；此时如果调小顶层的阀门将降低该层的供水量，将导致其它层供水量的增加，进而将热 量更多的分配到其它层。
[0011] 节能算法工作流程的特征在于，采用顶层楼宇的平均温度误差E和顶层楼宇的平 均温度误差变化趋势EC作为系统输入，采用基于改进T-S模糊规则制定的模糊专家算法， 计算顶层水阀的开度。
[0012] 进一步的，上述基于改进T-S模糊规则制定的模糊专家算法分为模糊变量选取， 变量模糊化，模糊规则制定，模糊决策实现等四部分。
[0013] 对于模糊变量的选取部分，采用顶层楼宇的平均温度误差E和顶层楼宇的平均温 度误差变化趋势EC作为模糊变量。
[0014] 对于变量模糊化部分，采用以下模糊集合描述顶层楼宇的平均温度误差E :
[0015] {NB，NM，NS, ZE，PS, PM, PB} (1)
[0016] 其中NB表示误差为负大，匪表示误差为负中，NS表示误差为负小，ZE表示误差为 零，PS表示误差为正小，PM表示误差为正中，PB表示误差为正大。温度控制误差E对于模 糊集合中的模糊变量的隶属度函数曲线如图2所示。
[0017] 采用以下模糊集合描述顶层楼宇的平均温度误差变化趋势EC :
[0018] {NB，NS, ZE，PS, PB} (2)
[0019] 其中NB表示误差为负大，NS表示误差为负小，ZE表示误差为零，PS表示误差为正 小，PB表示误差为正大。温度控制误差变化趋势EC对于模糊集合中的模糊变量的隶属度 函数曲线如图3所示。
[0020] 对于模糊规则制定部分，分别根据温度控制误差E和温度控制误差变化趋势EC针 对于不同模糊集合的隶属情况，由实际工程经验出发，制定了三十五条模糊规则。
[0021] 对于模糊决策实现部分，采用基于改进T-S模糊模型，采用真值决策，权值决策， 和信息融合三步，实现了对于水阀开度的最终决策。
[0022] -般的T-S模型可以简述如下：
[0023] 如果 f 匕为 A !，X2为 A 2,…x# A k)
[0024] (3)
[0025] 则有：y = g(x1; χ2, · · ·，xn)
[0026] 公式⑶中，函数f表示某种逻辑运算关系，X1, x2, ^"Xk (模糊）函数自变量，A1, A2为模糊集合，函数自变量和模糊集合（XdPApxjPA2,…）之间的关系依靠隶属度函数描 述。而函数g( ·)表示自变量Xl，&的某种函数组合，在T-S模型中一般采用线性表征，即 对于T-S模糊模型，有
[0027] y = a〇+a1x1+a2x2+· ^anXn (4)
[0028] 其中&1，a2…，\代表某种常数。
[0029] 采用上述线性函数表征模糊规则，有：
[0030] 如果 A !，且 X2为 A 2,且 X3为 A 3，…，则有 y = B1Xja2Xi^uanXn (5)
[0031] 公式（5)表征了 T-S模糊模型的真值决策方法。
[0032] 权值决策则可用以下公式计算：
[0034] 公式（6)中，A丨表示\对应于第i条模糊推理规则的模糊集合（i = 1，2, ···，!!，其中η表示制定的全部模糊规则的数量），符号η表示模糊交集运算，即取 A#。)，A12(Xf),…，AlR)中取值最小者。
[0035] 信息融合采用对应于η条模糊规则的真值y1和权值I y = y 11计算整个模糊专家 系统最终的输出：
[0037] 进一步的，实施方式的特征在于，楼宇顶层的相应位置设置六个温度传感器，测量 该层的温度情况，通过总线将信号传递至主控电脑，主控电脑计算该层的温度和温度变化， 结合上述节能算法计算出该层阀门的开度值，通过总线将控制信号反馈至现场总线实现水 阀开度调节，整个系统的工作流程图见图4。
[0038] 在硬件实施角度上来讲，整个中央空调的节能控制算法采用DDC控制结构，其工 作原理图见图5。由图5,每层楼宇设置一台现场控制单元，负责进行末端温度压力流量等 信号的数据采集和初步处理。整个控制单元通过通信接口连接到总线和操作员站。操作员 站根据各现场控制单元传回的经初步处理的信号，形成控制指令，并通过总线和通信接口 传输至现场控制单元，而后由放大、执行元件执行控制指令。
[0039] 本发明的有益效果是：
[0040] 1、能够在不增加机组开启台数的前提下，合理利用并分配现有的热能资源，实现 冬季热能的合理分配。
[0041] 2、能够根据顶层楼宇的温度及其变化趋势情况，动态的调节该层的水阀开度，在 其它层水阀开度保持相对稳定的前提下，间接调