楼宇节能控制方法及楼宇节能控制装置与流程

本技术涉及楼宇的供暖通风与空气调节(heating ventilation and airconditioning，hvac)，具体涉及一种楼宇节能控制方法及楼宇节能控制装置。

背景技术：

1、根据相关统计，中国楼宇运营总能耗约占整个社会能耗的22％，其中暖通空调(hvac)系统的能耗约占楼宇总能耗的50％，因此hvac系统的节能对于实现双碳目标具有重要意义。

2、目前商用楼宇的中央空调系统控制方法多为基于时刻表或固定规则的方法。基于固定规则的控制方法大多依赖于先验知识，当室内外环境发生变化时，控制规则不变，因此效果通常不是最节能的。另外，建筑的热过程影响因素众多、作用过程复杂，简单的先验知识或常规的线性解析法难以给出最优的策略。例如，难以通过实时感知楼宇内的人数而调整节能策略。

技术实现思路

1、本技术的至少一个实施例提供了一种楼宇节能控制方法及楼宇节能控制装置，能够基于室内外环境进行节能控制，在节能和热舒适度之间取得平衡。

2、根据本技术的一个方面，至少一个实施例提供了一种楼宇节能控制方法，包括：

3、基于目标楼宇的建筑房间模型和hvac系统中各设备模块对应的设备模块模型，构建所述目标楼宇的hvac模型，所述hvac系统包括水冷机组、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、新风机组、风机盘管、气体混合阀、液体混合阀和温控阀中的至少一种设备模块；

4、基于所述目标楼宇的hvac模型、室外天气信息和室内动态环境信息，构建所述目标楼宇的hvac仿真环境，并搭建包括所述hvac仿真环境和强化学习模型的hvac仿真模型；

5、通过所述hvac仿真模型，获得不同控制动作下所述目标楼宇的仿真结果；基于所述仿真结果，获取不同状态下的最优控制动作并生成hvac控制优化模型；

6、基于所述hvac控制优化模型控制所述目标楼宇的真实hvac系统的运行。

7、可选的，在构建所述目标楼宇的hvac模型之前，所述方法还包括：

8、生成所述目标楼宇的bim模型，所述bim模型包括多个ifc格式的建筑房间实体；

9、将所述ifc格式的建筑房间实体，转换为idf格式的建筑房间实体，并设置参数获取接口，得到所述目标楼宇的建筑房间模型，其中，所述参数获取接口用于获取建筑静态信息、室外天气信息和室内动态环境信息中的至少一种。

10、可选的，所述建筑静态信息包括所述建筑房间模型对应的建筑墙体窗户材料参数、通风渗透系数、人员作息时间表、设备热扰信息、房间位置信息、得热系数中的至少一种；

11、所述室外天气信息包括温度、湿度和光照强度中的至少一种；

12、所述室内动态环境信息包括所述建筑房间模型对应的室内温度、室内湿度、室内风量、二氧化碳浓度、区域人群密度、热舒适度和会议室预约时间中的至少一种。

13、可选的，基于目标楼宇的建筑房间模型和hvac系统中各设备模块对应的设备模块模型，构建所述目标楼宇的hvac模型，包括：

14、根据所述hvac系统的热传导介质的流动关系，链接所述目标楼宇的建筑房间模型和所述hvac系统的设备模块模型；

15、设置结果输出模块和交互接口模块，其中，所述结果输出模块用于输出室外天气信息和预设的设备模块模型的运行结果，所述交互接口模块用于接收强化学习模型输出的控制动作并提供给对应的设备模块模型。

16、可选的，通过所述hvac仿真模型，获得不同控制动作下所述目标楼宇的仿真结果，包括：

17、所述强化学习模型基于前一时间步长输出的控制动作和当前时间步长的hvac仿真环境输出的状态，计算前一时间步长的奖励，并根据前一时间步长的奖励，确定当前时间步的控制动作并输入至所述hvac仿真环境；

18、所述hvac仿真环境基于当前时间步长的控制动作，对所述目标楼宇的能耗进行仿真，获得下一时间步长的状态并输入所述强化学习模型，以使所述强化学习模块基于当前时间步长的控制动作和下一时间步长的状态，计算当前时间步长的奖励，并根据当前时间步长的奖励，确定下一时间步长的控制动作并输入至所述hvac仿真环境；

19、其中，所述状态包括室内温度、区域人群密度和热舒适度。

20、根据本技术的另一方面，至少一个实施例提供了一种楼宇节能控制装置，包括：

21、第一构建模块，用于基于目标楼宇的建筑房间模型和hvac系统中各设备模块对应的设备模块模型，构建所述目标楼宇的hvac模型，所述hvac系统包括水冷机组、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、新风机组、风机盘管、气体混合阀、液体混合阀和温控阀中的至少一种设备模块；

22、第二构建模块，用于基于所述目标楼宇的hvac模型、室外天气信息和室内动态环境信息，构建所述目标楼宇的hvac仿真环境，并搭建包括所述hvac仿真环境和强化学习模型的hvac仿真模型；

23、仿真模块，用于通过所述hvac仿真模型，获得不同控制动作下所述目标楼宇的仿真结果；基于所述仿真结果，获取不同状态下的最优控制动作并生成hvac控制优化模型；

24、控制模块，用于基于所述hvac控制优化模型控制所述目标楼宇的真实hvac系统的运行。

25、可选的，上述装置还包括：

26、第一生成模块，用于生成所述目标楼宇的bim模型，所述bim模型包括多个ifc格式的建筑房间实体；

27、第二生成模块，用于将所述ifc格式的建筑房间实体，转换为idf格式的建筑房间实体，并设置参数获取接口，得到所述目标楼宇的建筑房间模型，其中，所述参数获取接口用于获取建筑静态信息、室外天气信息和室内动态环境信息中的至少一种。

28、可选的，所述建筑静态信息包括所述建筑房间模型对应的建筑墙体窗户材料参数、通风渗透系数、人员作息时间表、设备热扰信息、房间位置信息、得热系数中的至少一种；

29、所述室外天气信息包括温度、湿度和光照强度中的至少一种；

30、所述室内动态环境信息包括所述建筑房间模型对应的室内温度、室内湿度、室内风量、二氧化碳浓度、区域人群密度、热舒适度和会议室预约时间中的至少一种。

31、可选的，所述第一构建模块，还用于：

32、根据所述hvac系统的热传导介质的流动关系，链接所述目标楼宇的建筑房间模型和所述hvac系统的设备模块模型；

33、设置结果输出模块和交互接口模块，其中，所述结果输出模块用于输出室外天气信息和预设的设备模块模型的运行结果，所述交互接口模块用于接收强化学习模型输出的控制动作并提供给对应的设备模块模型。

34、可选的，所述仿真模块，还用于：

35、所述强化学习模型基于前一时间步长输出的控制动作和当前时间步长的hvac仿真环境输出的状态，计算前一时间步长的奖励，并根据前一时间步长的奖励，确定当前时间步的控制动作并输入至所述hvac仿真环境；

36、所述hvac仿真环境基于当前时间步长的控制动作，对所述目标楼宇的能耗进行仿真，获得下一时间步长的状态并输入所述强化学习模型，以使所述强化学习模块基于当前时间步长的控制动作和下一时间步长的状态，计算当前时间步长的奖励，并根据当前时间步长的奖励，确定下一时间步长的控制动作并输入至所述hvac仿真环境；

37、其中，所述状态包括室内温度、区域人群密度和热舒适度。

38、根据本技术的另一方面，至少一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如上所述的方法的步骤。

39、与现有技术相比，本技术实施例提供的楼宇节能控制方法及楼宇节能控制装置，实现了一种基于bim和iot的楼宇hvac节能方案，能够快速将bim与iot数据融合起来构建一个数字孪生的hvac系统，为hvac节能仿真提供重要的楼宇环境感知数据(室内温度、区域人群密度和热舒适度等)，从而得到最优的节能策略。

技术特征：

1.一种楼宇节能控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在构建所述目标楼宇的hvac模型之前，所述方法还包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于目标楼宇的建筑房间模型和hvac系统中各设备模块对应的设备模块模型，构建所述目标楼宇的hvac模型，包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述hvac仿真模型，获得不同控制动作下所述目标楼宇的仿真结果，包括：

6.一种楼宇节能控制装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一构建模块，还用于：

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述仿真模块，还用于：

技术总结
本申请提供了一种楼宇节能控制方法及楼宇节能控制装置。其中，所述方法包括：基于目标楼宇的建筑房间模型和HVAC系统中各设备模块对应的设备模块模型，构建所述目标楼宇的HVAC模型；基于所述目标楼宇的HVAC模型、室外天气信息和室内动态环境信息，构建所述目标楼宇的HVAC仿真环境，并搭建包括所述HVAC仿真环境和强化学习模型的HVAC仿真模型；通过所述HVAC仿真模型，获得不同控制动作下所述目标楼宇的仿真结果；基于所述仿真结果，获取不同状态下的最优控制动作并生成HVAC控制优化模型；基于所述HVAC控制优化模型控制所述目标楼宇的真实HVAC系统的运行。本申请能够基于室内外环境进行节能控制，在节能和热舒适度之间取得平衡。

技术研发人员：包亦真,鲁时雨
受保护的技术使用者：株式会社日立制作所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5