技术领域
[0001] 本
发明涉及
空调节能控制领域，特别是一种基于
大数据、三阶段与精细分区控制的污
水源热泵系统的节能控制方法及系统。
背景技术
[0002] 空调和采暖设备是建筑能耗中的大户，占建筑总能耗40％～50％，西方发达国家更是占到了60％～70％。可见，建筑节能潜
力巨大。
[0003] 目前中国建筑市场中央空调系统设计十分粗糙，存在严重的
能源浪费现象，具体表现为：①盲目使用新能源技术，不注重能源供应系统和用能系统之间的匹配，造成整个空调系统运行效果较差，引起能源浪费和不必要的投资亏损；②中央空调系统初期设计时普遍采用负荷估
算法，采取极值负荷作为设计
基础数据，一般还会附加10％的裕量，导致设备容量增大20％～50％，出现“大
马拉小车”的现象；③中央空调系统90％的时间在70％负荷以下
波动运行，而现有的中央空调系统基本上还处于手动启停控制状态，无全局优化群控系统，导致机组和水泵运行效率低下，同时全人工管理模式，使得运营维护混乱，人工成本
费用增加。
[0004] 以冷热负荷为基础数据，进行系统设计，目前主要存在两个问题：①负荷计算不准确，冷热源系统选型过大，造成成本和能源的浪费；②负荷是动态变化的，
温度和冷冻/却水是强耦合关系，未能充分挖掘利用冷水机组、水泵和
风机的变频调速技术，现仅有的少数局部控制系统也是由电气专业设计，缺乏专业性、科学性。随着大数据和
物联网技术的快速发展，行业内普遍认同结合大数据技术采用负荷预测方法、变频调速技术和
先进控制策略是目前空调自控领域最重要的发展趋势。
[0005] 传统的压缩式制冷+
锅炉的冷热源方式，电力能耗、污染较大，节能潜力有限。污水水源热泵技术是一种
可再生能源技术的综合运用，但是中国目前污水水源热泵技术的运用主要存在以下问题：不能因地制宜的充分利用城市污水废热，污水源热泵装机容量小，有待进一步推广；污水
水处理不达标，降低设备使用寿命和工作性能；污水源热泵系统缺少全局优化控制，基本处于人工值守状态，运营维护混乱。以上问题导致污水源热泵系统整体工作性能下降，影响节能效率。
发明内容
[0006] 为了避免或减缓中央空调系统普遍存在的非线性、时变及大滞后特点对建筑设备用能和室内热舒适环境的影响，充分挖掘和利用可再生能源技术，本发明的目的在于提出一种基于大数据、三阶段与精细分区控制的污水源热泵系统的节能控制方法及系统，以降低建筑空调设备能耗，减小环境污染，改善空调设备运营管理混乱等现状。
[0007] 本发明的技术方案是：
[0008] 本发明之一种污水源热泵系统的节能控制方法，包括以下步骤：
[0009] S1：将污水源热泵系统所服务的
建筑物的内外环境信息进行采集；将采集的信息进行分析比对，结合中国五大
气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据，构成建筑标准冷热负荷
预测模型；
[0010] S2：综合考虑建筑功能、用能时间及负荷分布的差异，进行建筑精细化分区，通过建筑标准冷热负荷预测模型，生成建筑各子区冷热用能需求动态曲线，并根据预定的时间间隔更新一次动态曲线；
[0011] S3：污水源热泵系统的室内末端、冷冻水泵、
阀门单元、污水源侧水泵及热泵主机，及时响应中央主机所发的指令。根据用能需求动态曲线，综合考虑设备响应时间、启停特点、管路长度及
流体流速，将深湖水源热泵系统分成设备启动阶段、稳态运行阶段以及设备停机阶段，进行分阶段控制。
[0012] 进一步，S1中，所述中国五大气候区基础气象数据为室外气象参数；所述各类功能建筑物冷热标准能耗数据包括建筑功能、建筑体形系数、围护结构参数、空调面积、人员使用情况及建筑室内环境初始设计参数；或者所述建筑室内环境初始设计参数包括人体体感温度、墙体
辐射、湿度、风速。
[0013] 进一步，所述人体体感温度通过充分考虑人对环境的主观感受，在计算机内
嵌体感
温度计算模型，根据某时刻空气温度、辐射强度、湿度和风速的综合影响，生成动态体感温度曲线，指导负荷计算，其模型通过以下公式获得：
[0014] T＝T1×K1×K2
[0015] 式中：T为人体体感温度；T1为空调
室内设计温度；K1为地区修正系数；K2为季节修正系数；其中南方地区K1为0.8～0.92，北方地区K1为0.85～0.95；夏季K2为0.85～0.95，冬季K2为1.05～1.15，过渡季K2为1.0。
[0016] 进一步，其特征在于，S2中，所述建筑精细化分区是以区域冷热负荷为划分依据，根据建筑物内房间功能、用能人数、室外环境参数，当每平方米冷热负荷差异>30％时，就划分一个新的空调区域；新空调区域面积不小于500平方米，实现子区内温度独立控制。
[0017] 进一步，S3中，所述设备启动阶段的时间范围t1为1/6～2/3小时，冷热水流量控制为额定工况的1.1～1.5倍；稳态运行阶段的时间t2＝t0-t1-t3，其中t0为系统运行总时间，冷热水流量依据建筑冷热用能需求动态曲线执行；设备停机阶段的时间范围t3为1/3～1/2小时，冷热水流量依据建筑冷热用能需求动态曲线执行。时间t0、t1、t2和t3因系统形式而异，需要根据机组容量、水路设置等具体情况而定。
[0018] 进一步，其特征在于，S3中，所述设备启动阶段的控制方式包括以下步骤：
[0019] S301：根据环境参数决定最佳开机时间(主要由用能时间、室内外环境参数、系统容量和系统布置方式等共同所决定)；
[0020] S302：系统会进入开机模式界面；
[0021] S303：当选择夏季制冷模式时，先监测主机是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则监测污水源侧环路是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启水处理设备、一级污水泵和二级污水泵；开启后，检测污水源侧环路是否正常启动，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启冷冻水泵及阀门；再开启污水源热泵机组主机，从而完成夏季制冷模式的启动阶段；
[0022] S304：当选择冬季制热模式，先监测主机是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，检测冷冻水侧环路是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启冷水侧水泵及阀门；开启后，检测污水源侧环路是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启水处理设备、一级污水泵和二级污水泵；然后再开启污水源热泵机组主机，从而完成冬季制热模式的启动阶段。
[0023] 进一步，所述稳态运行阶段的控制方式包括以下步骤：
[0024] S311：开启污水源热泵机组后，先检测
蒸发器进出口水温，判断进出水口的温差ΔT1是否等于设定温差值，若等于，则按原状态运行；若不等于，则通过PID温差控制，调节冷冻水泵
频率及相关阀门开度；
[0025] S312：检测
蒸发器进出口水温，再次判断进出口的温差ΔT1是否等于设定温差值，若不等于，则继续进行PID温差调节；若调节后，ΔT1等于设定温差值，则在设定温差范围内运行；
[0026] S313：检测
冷凝器进出口水温，判断进出水口的温差ΔT2是否等于设定温差值，若不等于，则通过PID温差控制，调节污水水泵及相关阀门开度，直至ΔT2等于设定温差值，由此完成稳态运行阶段的运行。
[0027] 进一步，所述设备停机阶段的控制方式包括以下步骤：
[0028] S321：根据环境参数决定最佳关机时间(主要由用能结束时间、室内外环境参数、系统管道存水冷却能力共同决定)；
[0029] S322：如果关机时间到，则关闭污水源热泵机组主机；
[0030] S323：根据预定的时间间隔检测污水源热泵机组主机
信号，确认主机是否关机，若未关机，则向系统主机报警；若已关机，根据预定的时间间隔关闭一级污水泵；
[0031] S324：确认一级污水泵是否关闭，若未关闭，则向系统主机报警；若关闭，根据预定的时间间隔关闭二级污水泵，；
[0032] S325：确认二级污水泵是否关闭，若未关闭，则向系统主机报警；若关闭，根据预定的时间间隔关闭水处理设备；
[0033] S326：确认污水源侧是否全关闭，若未全关闭，则向系统主机报警；若关闭，根据预定的时间间隔关闭冷冻水泵；
[0034] S327：确认冷冻水泵是否关闭，若未关闭，则向系统主机报警；若关闭，再关闭水路所有阀门，从而完成停机阶段的运行。
[0035] 本发明之一种污水源热泵系统的节能控制系统，包括节能弱电控制系统和节能强电控制系统；
[0036] 所述节能弱电控制系统包括：
[0037]
传感器单元，用于实时采集建筑内外环境信息；
[0038]
数据采集系统，用于接收采集到的建筑内外环境信息；
[0039] 数据传输系统，用于将数据采集系统内的建筑内外环境信息传输至中央处理系统；
[0040] 中央主机，用于对接收到的数据进行综合分析和处理，根据所采集的建筑内外环境信息以及中国五大气候区基础气象数据和各类功能建筑物冷热标准能耗数据，构成建筑标准冷热负荷预测模型，并根据建筑精细化分区，生成建筑各子区冷热用能需求动态曲线，且每隔一定时间更新一次动态曲线；以及完成各项指令的下达；
[0041] 所述节能强电控制系统包括：
[0042]
变频器单元，用于控制各冷热水泵、污水源侧水泵的频率，控制方式根据中央控制柜发出指令进行独立或者联动执行；
[0043]
电动阀门单元，用于精细分区的分区支管管控；
[0044] 中央控制柜，用于接收与执行弱电控制系统发出的具体执行指令。
[0045] 进一步，污水引入污水源热泵机组的设备包括污水蓄水池、对污水进行过滤的水处理设备、用于将过滤后的污水泵送至污水源热泵机组的一级污水泵，所述一级污水泵与污水源热泵机组之间设有智能防阻机；污水源热泵机组的出水口经二级污水泵和智能防阻机排至排污干渠内。
[0046] 可以说，本发明的节能控制系统包括监测数据的上传、控制数据的下发和综合处理
服务器三部分，其中监测数据的上传是通过传感器单元实时采集数据，包括空调设备实时监测参数、空调水系统实时监测参数、污水实时监测参数、室内典型房间实时监测参数、室外环境实时监测参数；并将这些参数传送给数据采集系统，再由数据采集系统经数据传输系统发送给中央主机；控制数据的下发是指中央主机根据上传的监测数据，经过分析处理下发控制数据至中央控制柜，进行空调系统的优化管理，内容包括空调主机的启停与变频控制、各类水泵启停与变频控制、各电控阀门启停与流量调节控制等。中央主机是整个控制系统的核心，包括对数据的处理分析生成冷热负荷预测模型、控制数据的下发、报警预警系统、信息数据显示及
人机交互。
[0047] 本发明的有益效果：
[0048] (1)本发明提供的基于大数据的建筑标准冷热负荷预测模型，充分考虑了室外环境气象参数、建筑功能(即考虑建筑类型、建筑用途、使用特征、用能时间特征等)、建筑基本参数(体型系数、围护结构、空调面积、用能人数、室内环境设计参数等)，同时以丰富的传感器为
硬件支撑，采集存储空调运行时的各项参数，经过复杂的计算分析生成建筑负荷动态变化曲线，预测接下来某一时刻负荷变化趋势，提前调节冷热水流量。该模型极大程度上克服了建筑负荷变化的不确定性带来的控制调节困难，避免“大马拉小车”的现象，使系统总能效可以在原有系统效率基础上再提高5％-25％；缩短50％～75％的由空调系统滞后性带来的调节时间差，保证室内温度波动在1℃范围内；同时该模型具有
自学习功能，对存储的数据进行综合分析，寻找用能规律，不断更新，随着时间的的推移，负荷预测将越来越准确，由于
数据库记录了建筑全年能耗数据，为后期建筑节能分析提供了基础资料。
[0049] (2)本发明提供的基于大数据的建筑冷热标准能耗预测模型，将人体的体感温度作为重要的考量标准，参与建筑冷热负荷的计算。而当前的空调设计，采用不变的设计温度(如夏季26℃，冬季18℃)，没有考虑到湿度、辐射和风速对人感受的综合影响，相同的设计温度，在不同时刻给人带来的主观感受是不同的；而将体感温度纳入空调设计中，不仅保障了高品质的热环境，还可能有节能的潜力。
[0050] (3)本发明提供的建筑精细化分区的方法，避免了传统粗糙分区带来的弊端，充分考虑建筑特征、建筑功能、建筑冷热负荷、用能时间特征等，能够避免由于室内设计参数、建筑功能、人员使用情况、外界环境影响等差异引起的控制困难，同时在一定程度上达到节能目的，保证了室内热舒适环境品质，达到控制方便灵活、降低能耗和保障高品质热环境的目的。
[0051] (4)本发明提供的设备三阶段启停控制策略，启动阶段通过优化开机程序，降低不必要的设备启
动能耗，达到快速启动的目的；稳定运行阶段以负荷预测模型和精确控制手段，有效克服系统的滞后性，保障高品质室内环境；停机阶段充分考虑系统自身的冷却能力，提前停机，降低设备能耗。
[0052] (5)本发明采用的污水源热泵空调系统，属于可再生能源技术的综合开发利用。城市污
水体量大，为城市用水量的85％以上，同时取用灵活方便，且水温常年较为稳定，是良好的低温环境。污水源热泵在整个使用过程中不会产生任何有害物质，污染环境，并且与传统机械制冷+锅炉的冷热源方式相比，年均节能率在55％以上。
[0053] (6)在稳态运行阶段中，通过检测蒸发器和冷凝器的进出口水温，当进出口温差偏离设定值时，对水泵进行变频调节，通过调整流速，达到恒定污水进出口温度的目的，使得污水源热泵机组始终处于高效、稳定的运行状态。
[0054] (7)通过将构建建筑标准冷热负荷预测模型、精细分区控制与分阶段控制相结合，充分利用了大数据技术、物联网技术、变频调速技术和新能源技术，实现了中央空调系统的优化节能控制；与传统的机械制冷+锅炉的冷热源方式相比，降低建筑设备能耗55％～65％、降低维护运营成本费用60％～80％，同
时空调时间内室温波动不高于1℃。
附图说明
[0055] 图1是本发明
实施例污水池过滤系统结构示意图；
[0056] 图2是本发明实施例污水源热泵系统结构示意图；
[0057] 图3是本发明实施例污水源热泵系统开机阶段控制逻辑图；
[0058] 图4是本发明实施例污水源热泵系统运行阶段控制逻辑图；
[0059] 图5是本发明实施例污水源热泵系统停机阶段控制逻辑图；
[0060] 图6是本发明实施例建筑标准冷热负荷预测模型工作原理图。
具体实施方式
[0061] 以下将结合
说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0062] 一种污水源热泵系统的节能控制包括基于大数据分析处理的建筑标准冷热负荷预测模型、建筑精细化分区控制和空调设备三阶段启停控制三部分。
[0063] 本发明中，建筑标准冷热负荷预测模型，即建筑标准冷
热能耗数据库，主要包括中国五大气候区基础气象数据、设计阶段建筑原始数据(如建筑功能、建筑体形系数、围护结构参数、空调面积、人员使用情况及建筑室内环境初始设计参数等)、系统运行阶段实时数据采集与存储单元、数据综合处理单元四个部分。
[0064] 其中，中国五大气候区基础气象数据是指建筑当地与天气相关的各种数据，如
太阳辐射、温度、湿度、气压、风速、降雨量等，可通过相对应的传感器进行检测或通过天气预报作为参考。所述的建筑功能可以是建筑类型(如居住房屋、商场、学校、工厂等)、建筑用途(如居住、商业、教育、厂房等)、用能时间特征(如用能频率、时间)等。所述的建筑体形系数是指建筑物与室外空气
接触的外表面积与建筑体积的比值，该比值可通过相关
软件计算得出。所述的围护结构参数是指建筑及房间各面的围挡物，如门、窗、墙等，能够有效地抵御不利环境的相关设计参数，如
传热系数、遮阳系数、气密性等。所述的人员使用情况是指建筑内或不同层、不同区内的用能人数。所述的建筑室内环境初始设计参数包括人体体感温度、湿度、风速等相关参数。上述的设计阶段建筑原始数据共同构建而成的冷热负荷需求数据精确度达到全年逐时基准，其中建筑功能、建筑基本参数(包括建筑体型系数、围护结构参数、空调面积、人员使用情况)、建筑室内环境设计参数在节能系统运行初始，需根据实际情况重新设定参数。
[0065] 前述的人体体感温度，是指通过充分考虑人对环境的主观感受，在计算机内嵌体感温度计算模型，根据某时刻空气温度、辐射强度(综合考虑太阳辐射、墙体辐射及室内其他物体辐射等)、湿度和风速的综合影响，生成动态体感温度曲线，指导负荷计算。其简化模型可以看成是对空调室内设计温度(规范要求温度)加以修正，考虑地区和季节性带来的影响，简化计算公式如下:
[0066] T＝T1×K1×K2
[0067] 式中：T为人体体感温度(℃)；T1为空调室内设计温度(℃)；K1为地区修正系数(南方地区0.8～0.92，北方地区0.85～0.95)；K2为季节修正系数(夏季0.85～0.95，冬季1.05～1.15，过渡季1.0)。
[0068] 上述设计阶段建筑原始数据和系统运行阶段实时采集的数据均存储在存储单元中。根据设计阶段建筑原始数据和系统运行阶段实时采集的数据，数据综合处理单元自动完成计算生成冷热用能需求动态曲线，并能根据用户需求自主设定数据更新时间，一般以15～30min为宜。
[0069] 本发明的建筑标准冷热负荷预测模型能够很好的减缓空调系统的大滞后性，克服了负荷变化的不确定性，同时该模型具有自学习功能，对存储的数据进行综合分析，寻找用能规律，随着时间的的推移，负荷预测将越来越准确，由于数据库记录了建筑全年能耗数据，为后期建筑节能分析提供了基础资料。
[0070] 本发明中，建筑精细化分区控制是以区域冷热负荷为划分依据，根据建筑物内房间功能、用能人数、室外环境参数，当每平方米冷热负荷差异>30％时，就划分一个新的空调区域，并且新空调区域面积不宜小于500平方米，实现子区内温度独立控制。精细化分区的目的在于避免由于室内设计参数、建筑功能、人员使用情况、外界环境影响等差异引起的控制困难，同时在一定程度上达到节能目的，保证了室内热舒适环境品质。
[0071] 三阶段启停控制包括设备启动阶段、稳态运行阶段和设备停机阶段，该控制策略有别于传统的顺序控制。本发明的启动阶段要充分考虑设备的启动时间、启动顺序(污水源热泵机组、冷冻/却水水泵等)、系统水容量和管道的物理长度，给出精确地启停时间控制量。同时由于系统的滞后性和快速带走室内余热(进行室内预热)，在启动阶段加大冷热水流量(为额定流量的1.1～1.5倍)，达到快速启动的目的，从而快速进行室内原始冷热负荷排出。设备启动至稳态运行阶段的时间控制在0.5小时以内；第二阶段为稳态运行阶段，时间限定为用能系统工作时间减去第一阶段以及第三阶段的时间，冷热水流量依据标准冷热需求曲线执行。稳态运行阶段严格以负荷预测模型输出数据为依据，通过变频调速技术控制冷热水流量，达到节能目的。第三阶段为冷热主机系统关闭阶段，时间为t3，冷热水流量依据标准冷热需求曲线执行，即用能结束时间前t3小时，关闭冷热主机系统(时间t3由室内外环境参数和冷冻水管路存水冷却能力共同决定)。由于准确计算提前
开关机的时间量，减少了设备不必要的运行时间，达到节能目的。
[0072] 上述污水源热泵系统的节能控制方法具体包括以下步骤：
[0073] S101：将污水源热泵系统所服务的建筑物的内外环境信息，通过物联网技术进行采集；采集的信息上传至中央主机进行分析比对，中央主机内嵌了中国五大气候区基础气象数据、各类功能建筑物冷热标准能耗数据，构成基于大数据的建筑标准冷热负荷预测模型；
[0074] S102：根据建筑标准冷热负荷预测模型，进行建筑精细化分区，并生成建筑各子区冷热用能需求动态曲线，每15～30分钟更新一次；
[0075] S103:污水源热泵中央空调系统的室内末端、冷冻水泵、阀门、污水源侧水泵及热泵主机，及时响应中央主机所发的指令，按照建筑冷热用能需求动态曲线，并分阶段、考虑调节段长度与流体流速所导致的时间延后基础上，进行变流量调节，实现污水源热泵系统在设备启动阶段、稳态运行阶段以及设备停机阶段的整体节能控制。
[0076] 上述分阶段进行控制，能够保证空调时间内室内温度波动不高于1℃，使系统总能效在原有效率基础上再提高5％-25％；实时监测污水温度变化，当污水侧污水源热泵机组进水温差上下波动超过设定值时，变频调速控制水泵，调节水流量，从而保证污水源热泵机组冷凝器(夏季)进出口水温恒定，使得系统稳定高效运行。
[0077] 为达到上述目的，本发明还提供了一种以污水源热泵系统为基础的中央空调控制系统，包括监测数据的上传、控制数据的下发和综合处理服务器三部分，其中监测数据的上传需要各种传感器实时采集数据，其内容包括空调设备实时监测参数、空调水系统实时监测参数、污水实时监测参数、室内典型房间实时监测参数、室外环境实时监测参数；控制数据的下发是指综合处理服务器根据上传的监测数据，经过分析处理下发控制数据进行空调系统的优化管理，内容包括空调主机的启停与变频控制、各类水泵启停与变频控制、各电控阀门启停与流量调节控制等；综合处理服务器是整个控制系统的核心，包括对数据的处理分析生成冷热负荷预测模型、控制数据的下发、报警预警系统、信息数据显示及人机交互。
[0078] 以下为本发明的一个优选实施例：
[0079] 本案例为实际工程项目：长沙市某办公建筑污水源热泵中央空调系统设计。
[0080] 该项目位于长沙市天心区，是一栋小型五层办公建筑空调方案设计。建筑占地面积680平方米，空调区面积2550平方米，功能房间主要有事务大厅、办公室、会议室、接待室等。经过实地勘察调研和工程技术经济分析，确定采用污水源热泵系统为用户提供制冷和采暖，夏季设计冷水供回水温度7/12℃，冬季设计热水供回水温度40/45℃。相应的设计参数见表1、表2：
[0081] 表1.室外环境设计参数
[0082]
[0083] 注：长沙属于夏热冬冷地区。
[0084] 表2.室内环境设计参数
[0085]
[0086] 经过计算，夏季空调总冷负荷为165.75kw；冬季空调热负荷为132.60kw(包括新风负荷)。
[0087] 根据实地调研发现，在距离建筑400米的地方有城市污水干渠经过，该污水主要来自上游工业园区的生产
废水，其中只有少量生活污水。整体而言，污水水质较为干净，悬浮物、颗粒物含量较少，PH值检测为8.7，同时由于是工业排水，其水中
微生物含量较少。经过检测及相关部门提供的数据资料，相关信息如见表3：
[0088] 表3.污水检测数据信息表
[0089]
[0090] 经过对比和技术分析，发现夏季污水温度平均低于空气温度10℃左右，冬季水温平均高于空气温度10℃，且排水量稳定、充足，是非常好的低温热源。通过与市政部门及专家的沟通，可以直接在污水干渠上取水，进行相关污水源热泵系统设计。如图1所示：排污干渠1内的污水通过重力自然引流至污水蓄水池2，依次对污水蓄水池2的取水口进行粗过滤、污水蓄水池沉淀过滤和格栅过滤，使过滤后的污水进入一级污水泵3，一级污水泵3与污水源热泵机组之间设有智能防阻机4，过滤后的污水泵入污水源热泵机组的蒸发器/冷凝器内。污水源热泵机组的出水口经二级污水泵5和智能防阻机4排至排污干渠1内。本发明通过对污水进行有效过滤，能够保证热泵机组的稳定运行。其中污水蓄水池(提升井)长宽高分别为5m、3m、2.8m，为
钢筋
混凝土结构，其中池中间设置过滤格栅，污水蓄水池的底部坡度为25°。可以理解的是，上述过滤结构仅是本发明的一个优选实施例，并不具体限定本发明。
[0091] 如图2所示：经工程技术经济分析，决定采用原生污水源热泵系统，在排污干管上直接通过重力引流作用取水；热泵机组采用专用原生污水泵，冬夏季工况切换采用内切法(即通过四通换向阀改变冷剂流向，避免外切换带来的污水二次污染，保证蒸发器侧的高效运行)；用户末端采用风机盘管+新风机组的形式，在每层设置一台新风机组。本实施例包括65台风机盘管、5台新风机组和冷冻水泵6。由于各部件之间的连接关系已是
现有技术，此处不再赘述。
[0092] 考虑0.8的同时使用系数，综合上述分析，其中主要设备选型见表4、5、6。
[0093] 表4.污水源热泵机组设备参数
[0094]
[0095] 表5.水泵选型具体参数表
[0096]
[0097] 表6.智能防阻机选型参数表
[0098]
[0099] 根据建筑内房间使用功能、使用时间和负荷分布上的差异，采用建筑精细化分区控制的思想。其中一层事务大厅为一个分区；二、三、四层主要为办公室，用能时间较为统一，负荷占比均匀，为一个空调区；五层主要为会议室和档案室，空间较大，使用时间短且不固定，划分为一个空调区。
[0100] 为了达到节能与精确控制的目的，该系统还有一套完整的监测和控制系统：在建筑四侧外墙上分别预埋1个温
湿度传感器，在南侧外墙上设置1台太阳辐照仪，在典型代表房间(如办公室、会议室、接待室等)各设置1个温湿度传感器和1个CO2浓度检测传感器，在事务大厅设置2个温湿度传感器和2个CO2浓度检测传感器；所有水泵采用变频水泵，阀门采用电动
控制阀，整个水路系统流量可以在30％～100％之间实现无极调节；在冷冻水进出水干管上分别设置流量传感器、温度传感器、
压力传感器，在供回水旁通管上设置压力平衡阀；在污水侧进出水干管上分别设置流量传感器、温度传感器、压力传感器；在新风机组和风机盘管上分别设置电动二通阀；进行污水温度变化检测，智能调节污水流量，保障热泵系统高效、稳定和安全运行。
[0101] 本实施例中，监测参数主要包括空调设备实时监测参数、空调水系统实时监测参数、污水实时监测参数、室内典型房间实时监测参数、室外实时监测参数。其中空调设备实时监测参数包括各类水泵转速与电力参数、各类阀门开度检测、空调主机电力参数。空调水系统实时监测参数包括压力、温度、液位、压力流速、压力温度等参数。污水实时监测参数包括温度、流量等参数。室内典型房间实时监测参数包括湿度、温度、CO2浓度等参数。室外实时监测参数包括辐照强度、湿度、风速、温度等参数。将上述各参数均上传至数据采集器，数据采集器可以是多个。数据采集器通过集中器与服务器和客户端进行通信，服务器与客户端进行通信，它们之间的连接可以是有线和/或无线通信方式。数据采集器中上传的检测数据可通过集中器传输至服务器进行存储、分析和计算。客户端设有上位机界面，操作者可下达指令经服务器和集中器发送给中央控制柜，由中央控制柜控制各系统动作，包括污水源热泵机组的启停控制、主机变频控制、各类水泵启停与变频控制、各类变频器的控制以及各电控阀门开停与流量调节控制等，从而能够实现远程群控和一键启停的模式。
[0102] 本实施例中，三阶段控制是该污水源热泵系统的核心控制策略，其算法在服务器内进行。主要包括启动阶段、稳态运行阶段和停机阶段。
[0103] 如图3所示：启动阶段的控制方式包括以下步骤：
[0104] S201：根据环境参数决定最佳开机时间(由设定的室内参数、监测的室外参数、主机容量和管路设置方式等共同决定，通过参数的描述，控制系统内嵌计算机准确预测从开机至达到室内要求的温度所需要的时间τ1，由设定的用能工作时间(如上午8:00)减去提前开机时间τ1，即得到最佳开机时间)。
[0105] S202：监测污水水温是否在设定范围内，若不是，则结束；若是，则选择开机模式；
[0106] S203：开机模式界面包括夏季制冷和冬季制热，或者只设置一个模式，如夏季制冷，夏季制冷的下侧设有“是”按键和“否”按键，选择“是”，则进入夏季制冷模式，选择“否”，则进入冬季制热模式。
[0107] S204：当选择夏季制冷模式时，如选择“是”按键，先监测主机是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则监测污水源侧环路是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启智能防阻机、一级污水泵和二级污水泵；开启后，检测污水源侧环路是否正常启动，若否，则向系统报警并结束；若是，则开启冷冻水泵及阀门；再开启污水源热泵机组主机，从而完成夏季制冷模式的启动阶段。
[0108] S204：若选择“否”按键，则通过四通换向阀换向，转至冬季制热模式，具体包括：先监测主机是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，检测冷冻水侧环路是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启冷水侧水泵及阀门；开启后，检测污水源侧环路是否异常，若异常，则向系统报警并结束；若正常，则开启智能防阻机、一级污水泵和二级污水泵；然后再开启污水源热泵机组主机，从而完成冬季制热模式的启动阶段。
[0109] 如图4所示：稳态运行阶段的控制方式包括以下步骤：
[0110] S301：开启污水源热泵机组后，先检测蒸发器进出口水温，判断进出口的温差ΔT1是否等于设定温差值(如5℃)，若等于，则按原状态运行；若不等于，则通过PID温差控制，调节冷冻水泵频率及相关阀门开度；
[0111] S302：检测蒸发器进出口水温，再次判断进出口的温差ΔT1是否等于设定温差值，若不等于，则继续进行PID温差调节；直至ΔT1等于设定温差值，则在设定温差范围内运行；
[0112] S303：检测冷凝器进出口水温，判断进出水口的温差ΔT2是否等于设定温差值，若等于，则在设定温差范围内运行；若不等于，则通过PID温差控制，调节一二级污水水泵频率及相关阀门开度，直至ΔT2等于设定温差值，由此完成稳态运行阶段的运行。
[0113] 通过检测蒸发器和冷凝器的进出口水温，当进出口温差偏离设定值时，对水泵进行变频调节，通过调整流速，达到恒定进出口温度的目的，使得污水源热泵机组始终处于高效、稳定的运行状态。
[0114] 如图5所示：停机阶段的控制方式包括以下步骤：
[0115] S401：根据环境参数决定最佳关机时间(由设定的室内参数、监测的室外参数、管道存水冷却能力等共同决定，通过参数的描述，控制系统内嵌计算机准确预测当前管道存水维持设定室内环境的时间τ2，由设定的用能停止时间(如下午6：00)减去提前关机时间τ2，即得到最佳关机时间)；
[0116] S402：如果关机时间到，则关闭污水源热泵机组主机；
[0117] S403：3min后检测污水源热泵机组主机信号，确认主机是否关机，若未关机，则向系统主机报警；若已关机，隔15s后关闭一级污水泵；
[0118] S404：确认一级污水泵是否关闭，若未关闭，则向系统主机报警；若关闭，隔2min后关闭二级污水泵；
[0119] S405：确认二级污水泵是否关闭，若未关闭，则向系统主机报警；若关闭，隔2min后关闭智能防阻机；
[0120] S406：确认污水源侧是否全关闭，若未全关闭，则向系统主机报警；若关闭，隔20min后关闭冷冻水泵；
[0121] S407：确认冷冻水泵是否关闭，若未关闭，则向系统主机报警；若关闭，再关闭水路所有阀门，从而完成停机阶段的运行。
[0122] 如图6所示，本实施例建筑标准冷热负荷预测模型的原理为：将初始设计原始资料和室内外实时监测数据录入服务器内，形成建筑标准冷热负荷预测模型，然后生成建筑冷热负荷预测动态曲线，再根据实际需求的冷热负荷，将这种实际建筑能耗存储至建筑标准负荷预测模型内，再次生成新的建筑冷热负荷预测动态曲线，如此更新。这样，能够很好的减缓空调系统的大滞后性，克服了负荷变化的不确定性，同时该模型具有自学习功能，对存储的数据进行综合分析，寻找用能规律，随着时间的的推移，负荷预测将越来越准确，由于数据库记录了建筑全年能耗数据，为后期建筑节能分析提供了基础资料。
[0123] 综上所述，本实施例基于这种大数据、三阶段与精细分区控制的污水源热泵系统节能控制方法，该污水源热泵系统已经稳定运行超过1年。在运行期间，设备和控制系统无任何故障，节能效果明显，室内热环境品质高，具体表现在：与常规控制相比，设备从开机到室内温度稳定的时间缩短了20分钟，通过系统的自身冷却能力，可提前30分钟停机，而不影响室内温度变化，在负荷预测模型的支持下，系统变流量运行，有效克服了空调系统普遍存在的大滞后性，时间调节差缩短80％；室内环境在空调时间能一直保持良好的热舒适性，温度变化幅度不超过0.8℃，新风量及CO2浓度满足相应标准规定的卫生要求；与机械制冷+锅炉的传统冷热源方式相比，综合节能63％；完全实现自动化远程控制，人工管理成本费用降低75％；具有良好的社会效益，整个过程无污染、零排放，受到政府和用户的充分肯定。
[0124] 以上所述的具体实施案例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施案例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
