[发明专利]一种中央空调节能管控方法及系统

权利要求书

1.一种中央空调节能管控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集建筑物内房间信息，包括房间楼层、面积、高度、朝向、出风口数量、实时温度、湿度和空气密度，并对房间进行编号，建立建筑物房间数据库；

S2、对空调管道和出风口进行编码建库，具体包括：

S21、采集空调管道数据，包括长度、直径和位置信息，并对空调管道进行分段标记，标记采用数字编码形式，具体为：

将空调管道分类为一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道，数字编码首位对应管道级别数字；

将管道按照其直径从大到小分类设置级别，数字编码第二位对应管道直径级别；

数字编码第三、四、五位对应表示该管道长度；

数字编码第六、七位为对应楼层；

S22、采集出风口数据，建立出风口数据库，包括出风口截面面积、所在房间编号以及出风口与空调外主机送风口间一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道的长度数据，并根据长度数据计算该出风口权重，具体为：

出风口权重＝L₁×X₁+L₂×X₂+L₃×X₃+L₄×X₄

其中L₁、L₂、L₃、L₄分别对应一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道的长度，X₁、X₂、X₃、X₄分别对应一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道的权重系数；

S3、采集中央空调各编号外机制冷量，根据建筑物房间数据库中数据，计算当前房间温度变化所需制冷量，具体为：

S31、计算当前室温下空气焓值，计算公式为：

H＝1.01T+(2500+1.84T)d(kj/kg干空气)

式中：T为当前空气温度℃，d为当前空气的含湿量kg/kg干空气，1.01为干空气的平均定压比热kj/(kg.K)，1.84为水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)，2500为0℃时水的汽化潜热kj/kg；

S32、按照上一步骤，计算预设到达室温下空气焓值H₁；

S33、计算所需制冷量，计算公式为：

制冷量

其中V为当前房屋体积，ρ为空气密度，t为预设到达温度变化时间；

S34、通过制冷量和空调管道数据，推导出出风口风速，具体如下：

采集出风口温度和湿度代入步骤S31中的公式计算出冷风焓值H₂；

代入以下公式得到出风口风速：

其中ν为出风口风速，n为出风口数量，S为出风口截面积，λ为比例系数；

S35、设置初始比例系数λ为1，随后按照初始计算的风速进行实际送风作业，根据温度到达时间与预设时间的差值进行反复迭代，修正比例系数；

S36、多次根据不同的室温设置不同的预设温度，依次重复上述步骤得到不同室温及预设达到温度下的制冷量和风速；

S37、将得到的不同室温及预设温度下的制冷量和风速以及对应的当前房间的房间数据、出风口数据添加到调温需求数据库中；

S38、选择建筑物房间数据库中新的房间，将新房间的面积、高度以及出风口数据在调温需求数据库中进行遍历检索：

若存在与新房间面积、高度以及出风口数据差值均在预设差值范围内的房间记录，则将该房间不同室温及预设温度下的制冷量和风速作为新房间的数据连同房间的房间数据、出风口数据添加到调温需求数据库中；否则执行计算当前房间温度变化所需制冷量的所有步骤；

S4、接收用户打开空调的信号，触发智能空调服务，具体包括：

采集当前空调已开机组个数以及总制冷量；

采集所有已触发空调服务的各房间的制冷量和风速；

采集用户所在房间编号以及当前房间室温和设定温度，并检索调温需求数据库，将检索匹配的房间在当前房间室温和设定温度下制冷量和风速输出；

对已触发空调服务的各房间的制冷量和风速与当前房间室温和设定温度下制冷量和风速分别求和，得到当前需求制冷量和需求风速；

若当前需求制冷量与总制冷量差值在预设差值范围内，则触发节能调整服务，具体为：

按比例减少已触发空调服务的各房间的制冷量和风速，所述比例的计算公式为：

其中M₁、M₂…M_i为已触发空调服务的各房间的制冷量，γ₁、γ₂...γ_i为已触发空调服务的各房间出风口权重；

按照计算得到的各房间减少的制冷量和风速，分别得到对应的二级分管道、三级支管道、四级入户管道风速变化量；

按照得到的风速变化量调节对应的二级分管道、三级支管道、四级入户管道风速；

若当前需求制冷量与总制冷量差值超出预设差值范围内，则根据当前需求制冷量和需求风速打开空调相应机组；

当各出风口风量总和与空调外机送入风量差值超过预定阈值时，触发异常报警服务，并将风压数据异常变化的管道编码反馈至控制人员；

还包括异常提醒服务，具体包括：

若在触发空调服务后的预定时间内，室温与设定温度差值超过预定阈值，则向使用人员发出门窗是否关闭以及室内有无异常热源的提醒；

还包括湿度管控服务，具体包括：

当房间内湿度超过预定范围，则触发出风口加湿服务，维持房间湿度在预定范围内；

还包括温度管控服务，具体包括：

当室内温度低于阈值时，减少出风口风量，维持室温在允许设定范围内。

2.一种中央空调节能管控系统，其特征在于，包括：

室内空气数据采集模块，包括安装在各个房间内的温度传感器、湿度传感器和空气密度传感器，用于采集建筑物内房间湿度、温度和空气密度等待数据处理；

管道数据采集模块，包括安装在管道内壁的风压传感器和安装在进风口和出风口的风速传感器以及温度传感器，用于采集风压、风速和温度数据等待数据处理；

存储模块，用于存储建筑房间楼层、面积、高度、朝向、出风口数量数据、空调管道长度、直径和位置信息以及室内空气数据采集模块、管道数据采集模块采集的数据；

管道编码建库模块，用于对空调管道和出风口进行编码建库，具体包括：

根据采集空调管道数据，包括长度、直径和位置信息，对空调管道进行分段标记，标记采用数字编码形式，具体为：

将空调管道分类为一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道，数字编码首位对应管道级别数字；

将管道按照其直径从大到小分类设置级别，数字编码第二位对应管道直径级别；

数字编码第三、四、五位对应表示该管道长度；

数字编码第六、七位为对应楼层；

出风口数据建库模块，用于建立出风口数据库，包括出风口截面面积、所在房间编号以及出风口与空调外主机送风口间一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道的长度数据，并根据长度数据计算该出风口权重，具体为：

出风口权重＝L₁×X₁+L₂×X₂+L₃×X₃+L₄×X₄

其中L₁、L₂、L₃、L₄分别对应一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道的长度，X₁、X₂、X₃、X₄分别对应一级总管道、二级分管道、三级支管道、四级入户管道的权重系数；

制冷数据处理模块，用于采集中央空调各编号外机制冷量，根据建筑物房间数据库中数据，计算当前房间温度变化所需制冷量，具体为：

计算当前室温下空气焓值，计算公式为：

H＝1.01T+(2500+1.84T)d(kj/kg干空气)

式中：T为当前空气温度℃，d为当前空气的含湿量kg/kg干空气，1.01为干空气的平均定压比热kj/(kg.K)，1.84为水蒸气的平均定压比热kj/(kg.K)，2500为0℃时水的汽化潜热kj/kg；

按照上一步骤，计算预设到达室温下空气焓值H₁；

计算所需制冷量，计算公式为：

制冷量

其中V为当前房屋体积，ρ为空气密度，t为预设到达温度变化时间；

通过制冷量和空调管道数据，推导出出风口风速，具体如下：

采集出风口温度和湿度代入步骤S31中的公式计算出冷风焓值H₂；

代入以下公式得到出风口风速：

其中ν为出风口风速，n为出风口数量，S为出风口截面积，λ为比例系数；

设置初始比例系数λ为1，随后按照初始计算的风速进行实际送风作业，根据温度到达时间与预设时间的差值进行反复迭代，修正比例系数；

多次根据不同的室温设置不同的预设温度，依次重复上述步骤得到不同室温及预设达到温度下的制冷量和风速；

将得到的不同室温及预设温度下的制冷量和风速以及对应的当前房间的房间数据、出风口数据添加到调温需求数据库中；

选择建筑物房间数据库中新的房间，将新房间的面积、高度以及出风口数据在调温需求数据库中进行遍历检索：

若存在与新房间面积、高度以及出风口数据差值均在预设差值范围内的房间记录，则将该房间不同室温及预设温度下的制冷量和风速作为新房间的数据连同房间的房间数据、出风口数据添加到调温需求数据库中；否则执行计算当前房间温度变化所需制冷量的所有步骤；

智能空调服务模块，用于接收用户打开空调的信号，提供智能空调服务，具体包括：

接收采集的当前空调已开机组个数以及总制冷量数据；

接收采集所有已触发空调服务的各房间的制冷量和风速数据；

接收采集用户所在房间编号以及当前房间室温和设定温度，并检索调温需求数据库，将检索匹配的房间在当前房间室温和设定温度下制冷量和风速输出；

对已触发空调服务的各房间的制冷量和风速与当前房间室温和设定温度下制冷量和风速分别求和，得到当前需求制冷量和需求风速；

若当前需求制冷量与总制冷量差值在预设差值范围内，则触发节能调整服务，具体为：

按比例减少已触发空调服务的各房间的制冷量和风速，所述比例的计算公式为：

其中M₁、M₂…M_i为已触发空调服务的各房间的制冷量，γ₁、γ₂...γ_i为已触发空调服务的各房间出风口权重；

按照计算得到的各房间减少的制冷量和风速，分别得到对应的二级分管道、三级支管道、四级入户管道风速变化量；

按照得到的风速变化量调节对应的二级分管道、三级支管道、四级入户管道风速；

若当前需求制冷量与总制冷量差值超出预设差值范围内，则根据当前需求制冷量和需求风速打开空调相应机组；

通信模块，用于将室内空气数据采集模块、管道数据采集模块采集的数据传输至存储模块，并用于系统各模块间的通信交互；

管道异常报警模块，用于当各出风口风量总和与空调外机送入风量差值超过预定阈值时，触发异常报警服务，并将风压数据异常变化的管道编码反馈至控制人员；

室温异常提醒模块，用于提供室温异常提醒服务，具体包括：

若在触发空调服务后的预定时间内，室温与设定温度差值超过预定阈值，则向使用人员发出门窗是否关闭以及室内有无异常热源的提醒；

湿度管控模块，用于提供湿度管控服务，具体包括：

当房间内湿度超过预定范围，则触发出风口加湿服务，维持房间湿度在预定范围内；

温度管控模块，用于提供温度管控服务，具体包括：

当室内温度低于阈值时，减少出风口风量，维持室温在允许设定范围内。