CN103646179B - 虚拟传感器测量空调器制冷量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无需测量风量，送回风焓值等参数，仅通过记录空调房间内室温变化即可实现其制冷量的测量的虚拟传感器测量空调器制冷量的方法。本方法是建立基于相关参数的空调器制冷量虚拟传感器模型：，通过该模型获得空调器制冷量。
Description
技术领域
本发明涉及空调器制冷量测量，尤其涉及一种虚拟传感器测量空调器制冷量的方法。
背景技术
空调器制冷量是衡量空调器制冷能力大小的重要指标，制冷量衰减，将直接影响到空调房间内人的舒适度，增加空调器能耗，同时还意味着空调器存在故障需要检查维修，因此，测量制冷量大小，将对空调器的使用和维护具有重要意义。空调器铭牌制冷量是在额定制冷工况下（室内侧回风干球温度27℃，湿球温度24℃，室外侧进风干球温度35℃）100%负荷下运行下测量的，但空调器实际运行中的制冷量除了受自身运行性能影响外，还受室内外温度影响，然而由于测量器具的限制，实际运行中的制冷量难以直接测量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种虚拟传感器测量空调器制冷量的方法。该方法无需测量风量，送回风焓值等参数，仅通过记录空调房间内室温变化即可实现其制冷量的测量。
本发明的虚拟传感器测量空调器制冷量的方法是建立基于相关参数的的空调器制冷量虚拟传感器模型，通过该模型获得空调器制冷量：
或
若空调开机前房间处于热平衡状态，则有：
则:
由此，建立空调器制冷量虚拟传感器模型：
。
所述基于相关参数的空调器制冷量虚拟传感器模型的建立包括空调房间的换热过程分析，空调房间内空气温度变化是在包括各种外扰、内扰及建筑围护的热工特性因素综合作用下的结果，根据空调开机过程或关机过程空调房间温度变化曲线获取房间温度变化指数B：
(10)
本发明的方法通过空调器制冷量虚拟传感器模型，仅需记录夜间制冷模式下空调运行的室温变化，综合考虑室内设备和照明散热量，即可测量空调器运行中的制冷量，简化了测量过程和设备，简单、方便、可靠、实用，而且该测量的制冷量还将对空调器的使用和维护起到重要参考意义。
附图说明
图1 为本发明空调开机房间室温变化曲线。
具体实施方式
为了能进一步了解本发明的技术方案，藉由以下实施例结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的制冷量测量方法是综合相应的室内外环境及建筑围体的热工特性因素，建立基于室内外温度的空调器制冷量虚拟传感器模型，为此，先对空调房间的换热过程进行分析，建立室内温度随时间变化的理论模型。空调器房间内空气温度变化是房间在各种外扰（室外空气温度，太阳辐射、风速等）、内扰（室内设备、照明，空调器冷热量输出等）及建筑围护结构的热工特性等因素综合作用下的结果；本实施例以空调运行在夜间制冷模式，忽略太阳辐射，人体得热等干扰，室内温度随时间变化的理论模型如下：
式中t是室内温度，τ是采样时间，t0是室内初始温度，QE是室内设备散热量，QS是照明设备的散热量，QO为空调设备从房间去除的热量（即空调的制冷量），ρ为空气密度，c为空气比热容，V为房间体积，Fi为第i面墙、地板或天花板面积，Ki为第i面墙、地板或天花板传热系数，tsi为第i面墙、地板或天花板外表面温度，B定义为房间的温变指数，t∞作为建筑物特征温度、表示的是当时间趋于无穷时（即开或关机无限长时间后）室内空气的最终温度，实际使用过程中可视为房间达到热平衡时的温度；
或
若空调开机前房间处于热平衡状态，则有
则:
QE0和QS0是空调开机前室内设备和照明的散热量， 由此，联立式(6)和式(8)建立空调器制冷量虚拟传感器模型：
。
空调房间温度变化曲线包含了空调房间的换热过程，空调房间内空气温度变化是在包括各种外扰、内扰及建筑围护的热工特性因素综合作用下的结果，可以通过空调开机过程或关机过程空调房间温度变化曲线获取房间温度变化指数B：
(10)
通过空调开机过程（也可以通过空调关机过程）来采集房间温度变化相关数据，并由式(10)计算获得温度变化指数B。
为此，通过记录的空调运行在夜间制冷模式下的室温变化，室内设备和照明散热量，即可间接获得空调冷量大小，因此，只要将相关数据代入虚拟传感器模型即可计算出制冷量。
例如图1所示空调夜间开机房间室温变化曲线，空调所在房间体积为132m3（V=132），空调开机前室温稳定在30℃（t0=30），室内用电和照明设备在空调开机前后均处于关闭状态（QE0=0，QS0=0，QE=0，QS=0），空调开机23分钟以后室温稳定在25℃（t∞=25），通过t0、t∞以及期间各时刻温度采集点温度，由式(10)计算得到温度变化指数B=0.0015，将以上相关数据代入虚拟传感器模型(9)即可计算出空调当前制冷量为1.179kW。
Claims (2)
1.一种虚拟传感器测量空调器制冷量的方法，其特征是建立基于相关参数的的空调器制冷量虚拟传感器模型，通过该模型获得空调器制冷量：
t = t∞ - (t∞ - t0)e-Bτ (1)
t∞ = A / B (2)
A = (QE + QS + QO +ΣFiKitsi)/ρcV (3)
B =ΣFiKi/ρcV (4)
t∞ = (t - t0·e-Bτ)/(1 - e-Bτ) (5)
或
(6)
若空调开机前房间处于热平衡状态，则有：
（7）
则:
(8)
由此，建立空调器制冷量虚拟传感器模型：
上式中t是室内温度，τ是采样时间，t0是室内初始温度，QE是室内设备散热量，QS是照明设备的散热量，QO为空调设备从房间去除的热量，ρ为空气密度，c为空气比热容，V为房间体积，Fi为第i面墙、地板或天花板面积，Ki为第i面墙、地板或天花板传热系数，tsi为第i面墙、地板或天花板外表面温度，B定义为房间的温变指数，t∞作为建筑物特征温度，QE0和QS0是空调开机前室内设备和照明的散热量。
2.根据权利要求1所述虚拟传感器测量空调器制冷量的方法，其特征是所述基于相关参数的空调器制冷量虚拟传感器模型的建立包括空调房间的换热过程分析，空调房间内空气温度变化是在包括各种外扰、内扰及建筑围护的热工特性因素综合作用下的结果，根据空调开机过程或关机过程空调房间温度变化曲线获取房间温度变化指数B：
(10)
上式中t0是室内初始温度，t∞为建筑物特征温度。
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