[發明專利]一種建筑空調模型預測控制方法和裝置

在審

• 申請號: 201710860423.4
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107726555A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 肖琿;劉曉龍;李新春
• 申請（專利權）人: 新智能源系統控制有限責任公司
• 主分類號: F24F11/64
• 分類號: F24F11/64;F24F11/47
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 李紅爽,李丹

技術領域

本發明涉及室內環境控制領域，具體涉及一種建筑空調模型預測控制方法和裝置。

背景技術

我國是能源消費大國，其中建筑能源消費在整個社會總能源消費中占比高達25％，而且此比例仍在逐年上升，而空調系統的能耗一直占建筑能耗中的很大部分。隨著人們對建筑舒適度以及節能的要求日益提高，如何控制空調系統末端設備在滿足人們舒適度要求的情況下，實現盡可能的節能，越來越受到關注。

目前傳統的暖通空調控制策略較為粗放化，忽略了時間、空間對建筑空調能耗需求的影響，例如建筑的各個區域因所在的方位、功能、照度和與供能設備之間的關聯不同，在保證人體舒適度的前提下，所需要的冷熱負荷、控制策略也是不同的。通過精細化的控制策略是可以實現在滿足舒適度的前提下減少能耗的目的。

申請號201410199657.5，發明名稱為《一種基于模型降階和多模型預測控制的室內熱環境控制方法》的專利申請公開了一種室內環境控制方法，對建筑區域的溫度變化進行分段，通過流體力學軟件(CFD)以及本征正交分解技術進行建筑熱環境的建模，運用模型預測控制的方法進行區域溫度的精確控制。

但是，利用流體力學軟件(CFD)進行建筑區域以及空調設備的物理建模是十分復雜的，需要建筑區域的幾何尺寸、建材屬性，空調送風口、回風口的位置尺寸等，還需要進行網格劃分。當目標建筑及其配套的空調系統非常復雜時，此建模方式的實現需要專業人員付出巨大的工作量，在工程實踐中往往很難實現。而沒有準確的動態熱模型，對于復雜建筑環境空調系統的模型預測控制也是空談。

申請號201110163317.3，發明名稱為《一種滯后時間預測的中央空調系統智能控制方法》的專利申請過公共開了一種空調控制方法，通過采集室外實時溫度、室內實時溫度、室內設定溫度，計算室內外溫差以及室內實時溫度與需求溫度的溫差。利用以上數據建立滯后時間預測模型，基于此模型，實現中央空調的智能化控制，解決控制技術中存在的滯后性問題，實現“按需供能”。

此技術雖然通過實際數據采集建立中央空調供能滯后時間預測模型，從而解決了控制技術中存在的滯后性問題，但是此控制方法只能針對中央空調的啟停狀態進行粗略優化。由于缺乏設備控制模型及定量的能耗模型，無法對空調系統的運行參數進行優化控制，也無法針對空調系統供能端以及用戶個性化的需求進行及時的優化策略調整，從而大大制約了控制系統的應用場景，從而影響優化節能效果。

綜上所述，在已有的空調系統控制技術中，通過模型預測控制解決空調控制中存在的滯后性等時間、空間差異性的問題。但是普遍由于模型的制約，大大影響此控制技術的使用效果。過于復雜的機理性建模，由于實現難度較大，可實施性較低，在工程實際的控制系統中很難落地。而過于簡化的抽象模型會影響控制系統的優化精度及應用場景，制約控制系統的優化節能效果。

發明內容

本發明提供一種建筑空調模型預測控制方法和裝置，在保證用戶舒適度的要求下，兼顧經濟性，實現空調末端設備的優化控制。

為了實現上述發明目的，本發明采取的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種建筑空調模型預測控制方法，包括：

收集控制區域的歷史熱環境數據；

根據所述控制區域的所述歷史熱環境數據和預測變量對所述控制區域的預設的預測周期內的熱環境進行預測；

根據預測結果和分時能源價格，對建筑空調末端設備進行控制使得在所述預設的預測周期內所述控制區域處于舒適度區間內并且滿足用戶的能源成本要求。

優選地，根據所述控制區域的所述歷史熱環境數據和預測變量對所述控制區域的預設的預測周期內的熱環境進行預測包括：

根據所述控制區域的所述歷史熱環境數據和預測變量確定所述預測周期內的所述控制區域的溫度變化情況；

根據所述控制區域的舒適度區間和所述溫度變化情況，確定建筑空調末端設備所述預測周期內的輸出冷熱負荷。

優選地，根據預測結果和分時能源價格，對建筑空調末端設備進行控制使得在所述預設的預測周期內所述控制區域處于舒適度區間內并且滿足用戶的能源成本要求包括：

基于預測結果，根據分時能源價格和用戶的能源成本要求，對所述預設的預測周期內建筑空調末端設備向所述控制區域內輸入的冷熱負荷進行調整，減少向所述控制區域內輸入的冷熱負荷，以降低能源成本。

優選地，所述方法之前還包括：

將被控建筑劃分為一個或者多個控制區域。