空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及空调控制的，尤其涉及一种可消除热惯性影响的空调系统的控制方法。

背景技术：

1、现有的空调系统，通常都是根据室内环境温度、室外环境温度而对各个阀门等进行常规的控制，但是建筑物实际上也具有一定的热惯性，现有的空调系统并未针对建筑物的热惯性效果进行处理，导致室内温度达到对应的温度存在一定的延迟。

2、尤其是辐射空调系统，辐射空调系统以水作为冷媒载体，通过埋在建筑物内的均匀紧密的毛细管席或水盘管等塑料管进行辐射传热，由于辐射空调系统的冷、热量传导需要经过建筑物，然后再与室内空气进行热交换，因而辐射空调系统的热惯性较大。

3、在现有的辐射空调系统中，如果采用常规的方式，直接对分、集水器阀门进行简单的开或者关控制，由于系统存在的热惯性较大，导致系统延迟高，温度变化幅度大；若采用常规的pid控制时，虽然可实现对温度的逐渐递增或递减控制，但是pid控制调节缓慢，尤其是针对大惯性系统具有调节缓慢，调节周期长的缺点，参数设置易导致积分饱和现象，使最终调节方式变为全开全关的通断控制方式。

4、因此如何进行提前控制，消除热惯性对于温度精准控制的干扰，缩小目标温度变化范围，是目前急需解决的难题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中因建筑物导致的热惯性对空调系统温控的影响的技术问题，本发明提出了空调系统及其控制方法。

2、本发明提出的空调系统的控制方法，包括：

3、监控房间的当前室内温度值；

4、若房间的当前室内温度值偏离对应的设计温度，且在房间对应的舒适性温度范围内，则计算房间对应的室内温度值的变化速率；同时，通过房间对应的负荷预测模型预测该房间的未来室内温度值；

5、若基于室内温度值的变化速率判定未来室内温度值在预设时间内会超出房间对应的舒适性范围，则根据空调的运行参数计算所述未来室内温度值对应的热惯性响应时间；

6、将所述室内温度值的变化速率乘以所述热惯性响应时间得到响应温度差值；

7、找到所述未来室内温度值中叠加对应的响应温度差值的影响超出房间对应的舒适性温度范围的最早的温度节点，在室内温度值到达该温度节点时对空调的对应阀门进行相应控制。

8、进一步，若房间的当前室内温度值大于对应的设计温度，同时小于等于对应的舒适性温度范围的最大值时，判断所述室内温度值的变化速率，若所述室内温度值的变化速率大于0，则判定未来室内温度值在预设时间内会大于房间对应的舒适性范围的最大值，否则判定未来室内温度值在预设时间内不会超出房间对应的舒适性范围。

9、进一步，当空调为制冷模式时，若房间的当前室内温度值大于对应的设计温度，同时小于等于对应的舒适性温度范围的最大值时，若判定未来室内温度值在预设时间内不会超出房间对应的舒适性范围，则判断所述室内温度值的变化速率的绝对值是否大于预设速率的绝对值，若是，则控制对应阀门关闭或关小，否则，继续监控当前室内温度值，若当前室内温度值大于该房间的调节温度范围的最大值，则控制对应阀门打开或开大，否则控制对应阀门关闭或关小。

10、进一步，当空调为制热模式时，若房间的当前室内温度值大于对应的设计温度，同时小于等于对应的舒适性温度范围的最大值时，若判定未来室内温度值在预设时间内不会超出房间对应的舒适性范围，则判断所述室内温度值的变化速率的绝对值是否大于预设速率的绝对值，若是，则控制对应阀门打开或开大，否则，继续监控当前室内温度值，若当前室内温度值大于该房间的调节温度范围的最大值，则控制对应阀门关闭或关小，否则控制对应阀门打开或开大。

11、进一步，若房间的当前室内温度值小于对应的设计温度，同时大于等于对应的舒适性温度范围的最小值时，判断所述室内温度值的变化速率，若所述室内温度值的变化速率小于0，则判定未来室内温度值在预设时间内会小于房间对应的舒适性范围的最小值，否则判定未来室内温度值在预设时间内不会超出房间对应的舒适性范围。

12、进一步，当空调为制冷模式时，若房间的当前室内温度值小于对应的设计温度，同时大于等于对应的舒适性温度范围的最小值时，若判定未来室内温度值在预设时间内不会超出房间对应的舒适性范围，则判断所述室内温度值的变化速率的绝对值是否大于预设速率的绝对值，若是，则控制对应阀门打开或开大，否则，继续监控当前室内温度值，若当前室内温度值小于该房间的调节温度范围的最小值，则控制对应阀门关闭或关小，否则控制对应阀门打开或开大。

13、进一步，当空调为制热模式时，若房间的当前室内温度值小于对应的设计温度，同时大于等于对应的舒适性温度范围的最小值时，若判定未来室内温度值在预设时间内不会超出房间对应的舒适性范围，则判断所述室内温度值的变化速率的绝对值是否大于预设速率的绝对值，若是，则控制对应阀门关闭或关小，否则，继续监控当前室内温度值，若当前室内温度值小于该房间的调节温度范围的最小值，则控制对应阀门打开或开大，否则控制对应阀门关闭或关小。

14、进一步，若空调为制冷模式，且判定未来室内温度值在预设时间内会大于房间对应的舒适性范围的最大值；

15、根据不等式tc-tk*tx＞t0+δt1找到所述未来室内温度值中叠加响应温度差值的影响大于房间舒适性温度范围的最大值的最早的温度节点，在室内温度值到达该温度节点时，控制对应阀门打开或开大；

16、所述tc为未来室内温度值，tk为对应房间的室内温度值的变化速率，tx为所述未来室内温度值对应的热惯性响应时间，t0为对应房间的设计温度，δt1为对应房间温度的舒适性温度范围的最大值减去该房间的设计温度的差值绝对值。

17、进一步，若空调为制冷模式，且判定未来室内温度值在预设时间内会小于房间对应的舒适性范围的最小值；

18、根据不等式tc-tk*tx＜t0-δt1找到所述未来室内温度值中叠加响应温度差值的影响小于房间舒适性温度范围的最小值的最早的温度节点，在室内温度值到达该温度节点时，控制对应阀门关闭或关小；

19、所述tc为未来室内温度值，tk为对应房间的室内温度值的变化速率，tx为所述未来室内温度值对应的热惯性响应时间，t0为对应房间的设计温度，δt1为对应房间温度的舒适性温度范围的最小值减去该房间的设计温度的差值绝对值。

20、进一步，若空调为制热模式，且判定未来室内温度值在预设时间内会大于房间对应的舒适性范围的最大值；

21、根据不等式tc-tk*tx＞t0+δt1找到所述未来室内温度值中叠加响应温度差值的影响大于房间舒适性温度范围的最大值的最早的温度节点，在室内温度值到达该温度节点时，控制对应阀门关闭或关小；

22、所述tc为未来室内温度值，tk为对应房间的室内温度值的变化速率，tx为所述未来室内温度值对应的热惯性响应时间，t0为对应房间的设计温度，δt1为对应房间温度的舒适性温度范围的最小值减去该房间的设计温度的差值绝对值。

23、进一步，若空调为制热模式，且判定未来室内温度值在预设时间内会小于房间对应的舒适性范围的最小值；

24、根据不等式tc-tk*tx＜t0-δt1找到所述未来室内温度值中叠加响应温度差值的影响小于房间舒适性温度范围的最小值的最早的温度节点，在室内温度值到达该温度节点时，控制对应阀门打开或开大；

25、所述tc为未来室内温度值，tk为对应房间的室内温度值的变化速率，tx为所述未来室内温度值对应的热惯性响应时间，t0为对应房间的设计温度，δt1为对应房间温度的舒适性温度范围的最小值减去该房间的设计温度的差值绝对值。

26、进一步，在判断房间的当前室内温度值是否符合房间对应的设计温度之前，判断所述当前室内温度值是否超出了对应舒适性温度范围，若是，则直接对空调的对应阀门进行相应的控制，否则判断房间的当前室内温度值是否符合房间对应的设计温度。

27、进一步，当空调为制冷模式时，在判断房间的当前室内温度值是否符合房间对应的设计温度之前，若所述当前室内温度值大于对应舒适性温度范围的最大值，则控制空调的对应阀门打开或开大；若所述当前室内温度值小于对应舒适性温度范围的最小值，则控制空调的对应阀门关闭或关小。

28、进一步，当空调为制热模式时，在判断房间的当前室内温度值是否符合房间对应的设计温度之前，若所述当前室内温度值大于对应舒适性温度范围的最大值，则控制空调的对应阀门关闭或关小；若所述当前室内温度值小于对应舒适性温度范围的最小值，则控制空调的对应阀门打开或开大。

29、进一步，所述热惯性响应时间采用公式tx＝atg+btc+c计算得到；所述tx为热惯性响应时间，tg为空调的冷冻水供水温度，tc为未来室内温度值，a、b、c为系数。

30、进一步，所述房间的对应舒适性温度范围采用公式计算得到，所述pmv为舒适性指标，m为人体代谢率；tr为舒适状态的人体皮肤平均温度；ta为人体所在的房间的当前室内温度值，tcl为人体所穿着的服装的热阻。

31、进一步，所述房间对应的负荷预测模型包括外墙传热模型、顶板辐射传热模型、室内空气热交换模型、内墙传热模型以及地板热交换模型。

32、本发明提出的空调系统，包括控制器，所述控制器采用上述技术方案所述的空调控制方法对空调进行控制。

33、进一步，所述空调系统为辐射空调系统。

34、本发明基于负荷预测技术，结合室内简化的灰箱模型(负荷预测模型)，可精准预测室内未来某一时刻的室内温度值，并基于热舒适pmv指标，判断设置室内温度的合理范围，基于历史数据拟合热惰性延迟时间数学模型，计算热惯性响应时间。结合当前室内温度值之前的室内温度值得变化速率得大小，提前进行相应阀门的控制，如分、集水器的阀门通断控制，本发明可有效的降低室内温度变化幅度，起到一个超前控制的效果，有效的避免了由于大热惯性问题导致的系统响应缓慢，室内舒适度低的问题。