CN101975673B - 中央空调***能效实时监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种中央空调***能效实时监测***及方法，所述***包括：室内空气质量传感器、空调***实际总负荷获取模块、空调实际总能耗获取模块、能耗系数CEC获取模块。空调***实际总负荷获取模块用以获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将其相加，得到空调***实际总负荷值；空调实际总能耗获取模块用以根据空调设备的电表得到设定时间内的空调实际总能耗累计值；能耗系数CEC获取模块用以获取空调***能耗系数CEC。本发明提出的中央空调***能效实时监测***及方法，可获取空调***的实时的实际能效。

Description

中央空调***能效实时监测***及方法

技术领域

本发明属于电子通讯技术领域，涉及一种中央空调监测***，尤其涉及一种中央空调***能效实时监测***；同时，本发明进一步涉及一种中央空调***能效实时监测方法。

背景技术

我国现已建成的大楼，特别是公共建筑的中央空调***，其能耗几乎占建筑总能耗的50％-60％。其中的主要原因是由于空调设备自动化水平的不足，其实际运行未能够按照实际负荷变化进行跟踪调节，所有负荷环境下的运行几乎都处于最大负荷时的运行能耗。即，多数环境状态下，都处于“大马拉小车”工作状态。同时，在空调***的前期设计中，一般要考虑预留最大负荷的1.2-1.3倍余量。虽然目前新建项目中的中央空调***大多采用了变频跟踪方式实现节能目的，但是，数量庞大的原有建筑的中央空调***节能改造，针对节能改造时整个中央空调***能耗水平的评估，以及进行逐级的***能效分析诊断，目前还没有一个完整的方法和体系。同时，现有采用以空调机组回水温度为跟踪负荷的调节变量控制值，也存在着负荷变化跟踪滞后问题。

中国专利CN200820047771.6揭示一种中央空调制冷***实时能效监测诊断装置，通过在制冷***各个设备装置上安装温度传感器，并布线将传感器数据接入PC机，从而实现实时记录计算各个制冷设备的能效值。该装置仅仅能够评价制冷***本身运行的能效，并不能反映出***跟随当日外界实际热负荷的变化效率，更不能反映与实际负荷相关的***整体效能(包括维护结构的合理性)。

中国专利公开号CN1869533A同样给出了中央空调***各子***(制冷机组、泵、冷却塔、末端设备)的COP实时监测值，并进一步通过变频设备及小型PLC实现了对中央空调***的能效监控。其存在的问题与专利(申请号：200820047771.6)相似，该***仅仅考虑了制冷设备机组本身能效，未能评价中央空调整个***能耗与实际负荷匹配之间形成的能效关系。

另外，目前很多中央空调的变频节能改造，都是采用以冷冻水回水温度的变化代表实际负载的变化。但是，冷冻水回水温度的变化往往滞后实际负载的变化。这是因为实际负载的变化，经过热交换过程传至冷冻水温度的变化，需要一个热传递的过程。因此，以此温度实施的制冷机组对实际负荷的能效跟踪总是滞后一拍，甚至反而造成某些时段浪费，而另一些时段供冷不足。

由以上介绍可看出，中央空调的整体能效既要与制冷***对实际负荷的跟踪效率有关，也与***设备本身能效有关，实际上还与建筑的围护结构、新风负荷及内部发热设备造成的负载相关。对整个***的能效评价，以及对***的节能诊断，应当包括上述因素的评价，甚至能够包含兼容节能新工艺的引入评价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种中央空调***能效实时监测***，可获取空调***的实时能效。

此外，本发明进一步提供一种中央空调***能效实时监测方法，可获取空调***的实时能效。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种中央空调***能效实时监测***，所述***包括：

室内空气质量传感器，用以获取室内的环境信息，包含温度湿度和二氧化碳传感器；

空调***实际总负荷获取模块，用以获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值；

空调实际总能耗获取模块，用以根据空调设备的电表得到设定时间内的空调设备实际总能耗累计值；

能耗系数CEC获取模块，与所述空调***实际总负荷获取模块、空调实际总能耗获取模块连接，用以获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

作为本发明的一种优选方案，所述空调***实际总负荷获取模块包括：

室外环境实时温度信号获取单元，用以获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控；

室内人员实时数量信号获取单元，包括在进出入口安装的红外传感器，所述室内人员实时数量信号采集单元对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器；

发热设备发热负荷获取单元，用以获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出电耗值，而后以实际设备能耗值作为热量转化空调负荷值获得；

新风负荷获取单元，用以根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷。

作为本发明的一种优选方案，所述空调***实际总负荷获取模块包括组态软件，与室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元连接，用以接收室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员及设备发热负荷、新风负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据。

作为本发明的一种优选方案，所述组态软件计算围护结构造成的空调负荷时，将围护结构外层与室内设定温度的温差作为平均温差，或者，将室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算；

对于集中送风空调***，所述室内人员实时数量信号获取单元采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

作为本发明的一种优选方案，空调机组的性能系数； $\mathrm{COP}=\frac{Q}{\mathrm{\ΣP}}=$ $\frac{c\×q_m(t_2-t_1)}{\mathrm{\ΣP}}$

其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。

一种上述中央空调***能效实时监测***的实时监测方法，所述方法包括如下步骤：

在室内设置一室内空气质量传感器，获取室内的环境信息；

空调***实际总负荷获取步骤，获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值；

空调实际总能耗获取步骤，根据空调设备的电表得到设定时间内的空调设备实际总能耗累计值；

能耗系数CEC获取步骤，获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

作为本发明的一种优选方案，所述空调***实际总负荷获取步骤具体包括：

室外环境实时温度信号获取步骤，获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到一室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控；

室内人员实时数量信号获取步骤，在进出入口安装一红外传感器，对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得室内人员实时数量；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器；

发热设备发热负荷获取步骤，获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出电耗值，作为热量耗散的最终值获得；

新风负荷获取步骤，根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷；

所述空调***实际总负荷获取步骤中，通过一组态软件接收室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据。

作为本发明的一种优选方案，所述组态软件计算围护结构造成的空调负荷时，将围护结构外层与室内设定温度的温差作为平均温差，或者，将室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算；

对于集中送风空调***，所述室内人员实时数量信号获取单元采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

作为本发明的一种优选方案，空调机组的性能系数； $\mathrm{COP}=\frac{Q}{\mathrm{\ΣP}}=$ $\frac{c\×q_m(t_2-t_1)}{\mathrm{\ΣP}}$

其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。

本发明的有益效果在于：本发明提出的中央空调***能效实时监测***及方法，可获取空调***的实时能效。本发明可获取空调实时的负荷数据，使之与实时的能耗数据进行比较，即可获得实时的CEC值；可以进行每日、每周、每月或一年的累积值后再进行比较，即可获得实测的当日累积CEC值、本周累积CEC值、当月累积CEC值或年度CEC值。计算机可自动生成CEC值的实时曲线、历史累计值和相应的参考负载值，供用户参阅分析。

附图说明

图1为实施例一中实时监测***的组成示意图。

图2为实施例二中实时监测***的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

本发明首先借用了日本学者提出并用于中央空调设计的空调***能耗系数CEC(Coefficient of Energy Consumption)概念，即：

该系数能够较好地反映空调设备***对于实际负载的跟随性及相对于全部负荷因素的能效状况，在空调设备对负载跟随性很好的状态下，CEC值趋向于一个定值。同时，假想的空调负荷全年累计值较为全面地反映了实际造成空调负载的室外环境温湿度变化、室内人员产生的热量和潜热、室内照明灯设备发热造成的负载，保温围护结构造成的负载，以及新风***产生的负载。CEC能够较好地反映出整个空调***的能效，同时，在社会全员能效最高的日本已经有较多的可比案例值，为横向评价***能效也提供了参考标准。比如，日本要求办公楼的CEC基准值为1.5，商场饭店的基准值为1.7，宾馆、医院、学校的基准值分别为2.5、2.5和1.5。

但是，现有较为广泛应用的CEC值，主要用于前期中央空调设计，所采用的空调负荷全年累计值也是通过当地气象资料进行模拟计算的结果，其中的人员造成的负荷更是无法准确估算了。本发明中首度引入实时CEC值，以及实际的月度空调负荷累计值和实际的空调负荷全年累计值概念。并通过实测空调设备***总能量消耗值，获得实际的CEC值。以实际测得的月度及年度CEC值评价整个中央空调***的能效，既具有很强的横向可比性，又可以对不同时间的运行管理产生的能效进行纵向分析比较，以及比较评价节能改造前后的能效变化。

请参阅图1，本发明揭示了一种中央空调***能效实时监测***，具体的实现方式包括：

1)采集室外环境实时的温湿度信号，如：在新风***进口安装温湿度传感器，通过有线或无线发射模块将信号发送到信号采集模块，然后经有线或无线路由器(如通过Zigbee通讯协议)进入建筑内部网或直接接入服务器或计算机，采用常见的组态软件即可对信号进行监控。甚至可以通过互联网采用目前已经非常成熟的技术进行远程监控；

2)采集室内人员实时数量信号，其方法是通过在进出入口安装红外传感器，对进出入人员的红外信号强弱变化或对射红外线碰线先后次序，进行逻辑处理后获得。并采用上述同样方法将信号发送至服务器或主计算机；对于集中送风空调***，还可以采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

3)建筑内部发热设备(包括照明)产生的热量可以通过安装智能电表(可输出电耗值)，以及设备本身功率因素值换算获得；

4)新风产生的负荷可通过人员实时数量，再按照空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量。同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷；

5)在代表空调设备总能耗的负载接入点安装智能电表，并通过有线或无线发送和接受模块将信号送至主计算机；

6)以上信号数据进入计算机后，经组态软件中按照空调设计规范对负荷的计算方式，即可换算为实时的负荷数据，使之与实时的能耗数据进行比较，即可获得实时的CEC值。或者进行每日、每周、每月或一年的累积值后再进行比较，即可获得实测的当日累积CEC值、本周累积CEC值、当月累积CEC值或年度CEC值；

7)计算机可自动生成CEC值的实时曲线、历史累计值和相应的参考负载值，供用户参阅分析。

当累积的CEC值与日本公布的基准CEC值比较高出较多时，可在空调设备各组成子***上安装相应有线或无线传感器，进一步监测评价空调机组的能效值。空调机组的能效值采用性能系数COP(Coefficient of Performance)表示：

其中，Q为空调设备的总产冷量(KW)；∑P为空调设备的轴功率(制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机等的总和)(KW)；q_m为冷冻水流量(kg/s)；c为冷冻水的比热容【kj/(kg.K)】；t₁、t₂为冷冻水的进出温度(℃)。

空调设备的COP值越大，说明制取单位冷量所消耗的能量越少，制冷***运行效率越高，经济性也越高。对于同一型号的机组，目前COP值也已经具备了较好地可比性，很适合作为机组能效的比较值。

通过以上计算公式可以看出，只要在机组的进出冷水阀门处安装温度传感器，以及在管路阀门处安装流量传感器，通过无线发送模块将数据最终发至主计算机，即可实时计算和监测空调设备的COP值，甚至可以通过分段安装无线智能电表采集空调设备子***设备(制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机等)的轴功率，评价各个子***的COP值，从而发现各子***的能效变化。以此来监控设备的运行效率变化，或设备节能改造前后的能效变化。

由以上无线传感网获得的信号数据，经计算机处理后得到的实时空调负载值，还可以用来控制空调机组的实际输出值。由此产生的空调***对实际负载的跟随，避免了原先采用冷冻水回水温度作为实际负载造成的滞后效应。

应当指出，本能效评价***的能效评价基础是建立在室内获得相同的舒适度基础上的，以牺牲室内舒适度获得的节能效果在本***中就失去了可比性。为了监控室内的舒适度，本***中优化的选择是在室内典型区域设置以温湿度和二氧化碳无线传感器为主的舒适度传感器，并将信号发送至主计算机并与CEC值和COP值同时并列显示保存。温湿度和二氧化碳浓度建议按照“室内空气质量标准”GB/T18883-2002中规定的夏季和冬季温湿度控制范围及二氧化碳浓度范围。对于内部有新装修或翻修的大楼，还应当增加TVOC传感器，可通过新风换气量或加装净化器使得TVOC浓度控制在上述标准之内。在同样的室内环境舒适度条件下获得的CEC值和COP值，即可进行横向和纵向的比较，确定空调***的能效状态，运行管理的合理性，以及节能改造的效果。

实施例二

本实施例以三台中央空调主机、四台冷冻水泵、四台冷却水泵、四台冷却塔和若干空调末端风机盘管构成的典型中央空调***为例(主机采用二用一备，水泵和冷却塔采用二用二备)，具体说明本发明方法的实施。

首先在室内设置空气质量无线传感器，以获得并用以指导控制室内环境舒适度在标准范围内。传感器探头是由温湿度探头和二氧化碳传感器探头组成，也可以增加TVOC探头，经输出模拟量整定及模数转换后送入低功耗的MSP430微处理器，然后经CC2430/CC2431无线收发芯片及天线，将信号发送至无线信号采集模块。该无线信号采集模块直接将信号转换成Modbus协议信号后输入无线路由器，成为局域网和计算机可以利用组态软件识别处理的信号。

如实施案例图2所示，获得空调***实时负载的信号是采用

1)在新风***安装室外温湿度无线传感器方式，以计算获得室外环境经围护结构造成的空调负载。按照空调负荷设计手册要求，对冷负荷的计算所使用的围护结构外层与室内设定温度的温差，在本发明中采用了室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算。

室外环境造成的维护结构传热产生的冷负荷Q_c(τ)＝AK(t_c(τ)-t_n)；

其中，Q_c(τ)-外墙和屋面传热引起的冷负荷；

A-外墙和屋顶面积；

K-外墙及屋面的传热系数；

t_n-室内设定温度；

t_c(τ)-室外空气平均温度(以新风入口温度替代)；

该公式用于玻璃墙幕是会有一定误差，但玻璃传热系数或辐射传热最终将于室内外温差直接相关。可将传热系数看作平均传热常数，通过实测或设计手册上数据求平均值即可。精密测量时可进一步将外墙传导的热负荷与日光照射玻璃辐射传热造成的负荷区分开来，采用辐照计量传感器直接计量单位面积玻璃吸收的辐照热量。目的是通过CEC值分析影响能效的主要因素所在。

2)在人员进出口安装菲涅尔透镜热释红外传感器及无线发送模块，通过计算室内人员数量获得人员发热造成的负载。安装在特定位置的菲涅尔透镜热释红外传感器，可根据所获得红外信号有强变弱还是由弱变强来判断人员进入还是出去的计数。人员的散热形成的冷负荷，参照设计手册中不同场合的设计值核算。

3)通过发热设备的分项计量智能电表及无线信号发射模块，获得其它发热设备(包括照明发热)造成的空调负荷；本发明中，发热设备及照明设备产生的热量照成的空调负荷，未按照空调设计手册上的方式计算。考虑到以实时监测传感器为基础，简化原有计算。同时，从能量守恒定律来看，设备发生的任何电能的转化形式，最后都是以热的方式耗散了。因此，可以用实际消耗的电量来计量设备向环境最终耗散的热量。

4)新风***造成的负荷是通过室内人员数量或二氧化碳浓度计算确定的。每人所需新风量按设计平均量计为30m3/h，再根据室内外温差及空气的比热容即可计算出新风负荷。

空调***实际负荷＝围护结构造成的空调负荷+人员发热负荷+设备发热负荷+新风负荷。

通过安装在空调设备总电源线上的智能电表，连接无线信号发射模块后，将信号发送计算机并处理获得空调总能耗数据。计算机计算获得的总能耗的累积值与实际负荷累积值的比值，即为计量区间的CEC值。

通过安装在冷水进出口的无线温度传感器及流量传感器信号，即可计算出制冷机组的实际制冷量。根据空调设备各部分设备安装的智能电表无线信号获得的能耗值，即可统计计算出相应各部分的COP值。

在***中增加其他节能工艺设备后，也可以通过上述评价***监测其节能的有效性。例如：在原空调***中增加新风***热回收装置后，可以通过CEC值的变化，直接判断其节能的有效性。即，回收热量(或冷量)与增加能耗的关系。同时，也可以通过增加热回收装置的能耗计量智能电表已出风温度传感器，经回收热量(冷量)与能耗的COP值单独判断其节能有效性。

主计算机计算显示的室内舒适度指标、CEC值和COP值可动态累积，显示趋势曲线，并进行存储为历史数据和历史曲线。这样可在同等环境舒适度在对CEC和COP进行比较了。

主计算机上显示的内容还可以通过局域网共内部其它计算机观测，另外，通过因特网将数据传送至服务商的服务器上，进行统一管理服务。如：提供数据分析报表服务、故障或异常情况短信提示服务等。

本发明采用了优化的无线传感器形式，但不限于无线传感器形式，也可以通过布线方式实现以***空调***能效监测评价。

实施例三

本实施例揭示一种中央空调***能效实时监测***，所述***包括：室内空气质量传感器、空调***实际总负荷获取模块、空调实际总能耗获取模块、能耗系数CEC获取模块。空调***实际总负荷获取模块与室内空气质量传感器连接，能耗系数CEC获取模块与所述空调***实际总负荷获取模块、空调实际总能耗获取模块连接。

【室内空气质量传感器】

室内空气质量传感器用以获得室内的环境信息并用以指导控制室内环境舒适度在标准范围内。

本实施例中，传感器探头是由温湿度探头和二氧化碳传感器探头组成，也可以增加TVOC探头，经输出模拟量整定及模数转换后送入低功耗的MSP430微处理器，然后经CC2430/CC2431无线收发芯片及天线，将信号发送至无线信号采集模块。该无线信号采集模块直接将信号转换成Modbus协议信号后输入无线路由器，成为局域网和计算机可以利用组态软件识别处理的信号。

【空调***实际总负荷获取模块】

空调***实际总负荷获取模块用以获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值。

具体地，所述空调***实际总负荷获取模块包括：室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元、发热设备发热负荷获取单元、新风负荷获取单元、组态软件。

室外环境实时温度信号获取单元用以获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控。

室内人员实时数量信号获取单元包括在进出入口安装的红外传感器，所述室内人员实时数量信号采集单元对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器。对于集中送风空调***，所述室内人员实时数量信号获取单元采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

发热设备发热负荷获取单元用以获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出电耗值而获得。

新风负荷获取单元用以根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷。

组态软件与室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元连接，用以接收室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据。所述组态软件计算围护结构造成的空调负荷时，将围护结构外层与室内设定温度的温差作为平均温差，或者，将室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算。

【空调实际总能耗获取模块】

空调实际总能耗获取模块，用以根据空调设备的电表得到设定时间内的空调设备实际能耗累计值。

【能耗系数CEC获取模块】

能耗系数CEC获取模块用以获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

此外，本发明还可以获取空调机组的性能系数COP，空调机组的性能系数；其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。

以上介绍了本发明的中央空调***能效实时监测***，本发明在揭示上述实时监测***的同时，还揭示上述实时监测***的实时监测方法，所述方法包括如下步骤：

【步骤一】在室内设置空气质量传感器，获取室内的环境信息。

【步骤二】空调***实际总负荷获取步骤，获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值。

所述空调***实际总负荷获取步骤具体包括：

室外环境实时温度信号获取步骤，获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到一室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控；

室内人员实时数量信号获取步骤，在进出入口安装一红外传感器，对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得室内人员实时数量；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器；

发热设备发热负荷获取步骤，获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出电耗值获得；

新风负荷获取步骤，根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷；

所述空调***实际总负荷获取步骤中，通过一组态软件接收室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据。

所述组态软件计算围护结构造成的空调负荷时，将围护结构外层与室内设定温度的温差作为平均温差，或者，将室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算；对于集中送风空调***，所述室内人员实时数量信号获取单元采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

【步骤三】空调实际能耗获取步骤，根据空调设备的电表得到设定时间内的空调实际能耗累计值；

【步骤四】能耗系数CEC获取步骤，获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

【步骤五】空调机组的性能系数；其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。

综上所述，本发明提出的中央空调***能效实时监测***及方法，可获取空调***的实时能效。本发明可获取空调实时的负荷数据，使之与实时的能耗数据进行比较，即可获得实时的CEC值；可以进行每日、每周、每月或一年的累积值后再进行比较，即可获得实测的当日累积CEC值、本周累积CEC值、当月累积CEC值或年度CEC值。计算机可自动生成CEC值的实时曲线、历史累计值和相应的参考负载值，供用户参阅分析。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种中央空调***能效实时监测***，其特征在于，所述***包括：

室内空气质量传感器，用以获取室内的环境信息；

空调***实际总负荷获取模块，用以获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值；

空调实际总能耗获取模块，用以根据空调设备的电表得到设定时间内的空调设备实际总能耗累计值；

能耗系数CEC获取模块，与所述空调***实际总负荷获取模块、空调实际总能耗获取模块连接，用以获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

所述空调***实际总负荷获取模块包括：

室外环境实时温度信号获取单元，用以获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控；

室内人员实时数量信号获取单元，包括在进出入口安装的红外传感器，所述室内人员实时数量信号采集单元对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器；

发热设备发热负荷获取单元，用以获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出电耗值，而后以实际设备能耗值作为热量转化空调负荷值获得；

新风负荷获取单元，用以根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷。

2.根据权利要求1所述的中央空调***能效实时监测***，其特征在于：

所述空调实际总能耗获取模块包括组态软件，与室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元连接，用以接收室内温度传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员及设备发热负荷、新风负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据。

3.根据权利要求2所述的中央空调***能效实时监测***，其特征在于：

所述组态软件计算围护结构造成的空调负荷时，将围护结构外层与室内设定温度的温差作为平均温差，或者，将室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算；

对于集中送风空调***，所述室内人员实时数量信号获取单元采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

4.根据权利要求1所述的中央空调***能效实时监测***，其特征在于：

空调机组的性能系数； $\mathrm{COP}=\frac{Q}{\mathrm{\ΣP}}=\frac{c\×q_m(t_2-t_1)}{\mathrm{\ΣP}}$

其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。

5.一种中央空调***能效实时监测***，其特征在于，所述***包括：

室内空气质量传感器，用以获取室内的环境信息，包含温度湿度和二氧化碳传感器；

空调***实际总负荷获取模块，用以获取实时的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值；

空调实际总能耗获取模块，用以根据空调设备的电表得到实时的空调设备实际总能耗累计值；

能耗系数CEC获取模块，与所述空调***实际总负荷获取模块、空调实际总能耗获取模块连接，用以获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

使用实际测得的CEC值即可比较空调***的能效，但是必须在相同的空气质量标准下比较；

所述空调***实际总负荷获取模块包括：

室外环境实时温度信号获取单元，用以获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控；

室内人员实时数量信号获取单元，包括在进出入口安装的红外传感器，所述室内人员实时数量信号采集单元对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器；

发热设备发热负荷获取单元，用以获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出电耗值，而后以实际设备能耗值作为热量转化空调负荷值获得；

新风负荷获取单元，用以根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷；

所述空调***实际总负荷获取模块包括组态软件，与室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元连接，用以接收室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员及设备发热负荷、新风负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据；

空调机组的性能系数； $\mathrm{COP}=\frac{Q}{\mathrm{\ΣP}}=\frac{c\×q_m(t_2-t_1)}{\mathrm{\ΣP}}$

其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。

6.一种权利要求1至5之一所述的中央空调***能效实时监测***的实时监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

在室内设置一室内空气质量传感器，获取室内的环境信息；

空调***实际总负荷获取步骤，获取设定时间内的围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷，并将上述围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷、设备发热负荷、新风负荷相加，即为空调***实际总负荷累计值；

空调实际总能耗获取步骤，根据空调设备的电表得到设定时间内的空调设备实际总能耗累计值；

能耗系数CEC获取步骤，获取空调***能耗系数CEC；空调***能耗系数

所述空调***实际总负荷获取步骤具体包括：

室外环境实时温度信号获取步骤，获取室外环境实时的温度信号，在新风***进口安装温度传感器，通过有线或无线发射模块将温度信号发送到一室外环境实时温度信号获取单元，然后经有线或无线路由器进入建筑内部网或直接接入服务器，采用组态软件即可对信号进行监控；

室内人员实时数量信号获取步骤，在进出入口安装一红外传感器，对进出入人员的信号进行逻辑处理后获得室内人员实时数量；而后将室内人员实时数量信号发送至服务器；

发热设备发热负荷获取步骤，获取建筑内部发热设备产生的热量，通过安装智能电表输出实际电耗值，作为热量耗散的最终值获得；

新风负荷获取步骤，根据室内人员实时数量及空调设计常规的每人产生的二氧化碳量配置新风量，同时根据室内外环境的温差测得实际所需的新风负荷；

所述空调***实际总负荷获取步骤中，通过一组态软件接收室内空气质量传感器、室外环境实时温度信号获取单元、室内人员实时数量信号获取单元的数据，并按照空调设计规范对围护结构造成的空调负荷、人员发热负荷进行计算，即换算为实时的负荷数据。

7.根据权利要求6所述的中央空调***能效实时监测方法，其特征在于：

所述组态软件计算围护结构造成的空调负荷时，将围护结构外层与室内设定温度的温差作为平均温差，或者，将室外新风温度与室内设定温度的温差作为平均温差计算；

对于集中送风空调***，所述室内人员实时数量信号获取单元采用安装在回风管内的精密二氧化碳传感器信号来换算出室内人员的实时数量。

8.根据权利要求6所述的中央空调***能效实时监测方法，其特征在于：

空调机组的性能系数； $\mathrm{COP}=\frac{Q}{\mathrm{\ΣP}}=\frac{c\×q_m(t_2-t_1)}{\mathrm{\ΣP}}$

其中，Q为空调设备的总产冷量，∑P为空调设备的轴功率，即制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、风冷冷凝器风机的轴功率总和，q_m为冷冻水流量，c为冷冻水的比热容，t₁、t₂分别为冷冻水的进出温度。