CN101424436A

CN101424436A - 一种中央空调智能优化控制系统及方法

Info

Publication number: CN101424436A
Application number: CNA2008102179167A
Authority: CN
Inventors: 肖冰
Original assignee: AOYU CONTORL SYSTEM Co Ltd SHENZHEN CITY
Current assignee: Shenzhen Aoyu Low Carbon Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2008-11-29
Filing date: 2008-11-29
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-11-29
Also published as: CN101424436B

Abstract

本发明适用于中央空调控制技术领域，提供了一种中央空调智能优化控制系统及其方法，所述系统包括传感器，智能控制器、系统设备控制装置；所述传感器用于获取各个系统的运行参数信息；所述智能控制器根据所述传感器获取的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测；所述智能控制器根据得出的负荷预测结果控制所述系统设备控制装置。本发明通过采集各个系统的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态分析预测，并对预测结果、设备运行参数等利用智能数据库进行分析，提出优化运行方案并实行控制，使中央空调节能潜力得到最大发挥，获取最大经济效益。

Description

一种中央空调智能优化控制系统及方法

技术领域

本发明属于中央空调控制技术领域，尤其涉及一种中央空调智能优化控制系统及方法。

背景技术

近年来随着建筑能耗占全部能耗的比例不断提高，全社会对建筑节能的关注越来越大，而中央空调又占据了建筑能耗的大部分，因此，如何降低中央空调的能量消耗是中央空调重点研究的技术之一。

现有技术中央空调节能技术中，包括水泵变频技术、冷冻水系统模糊控制技术等已普遍应用于各类中央空调技术改造工程中，并取得比较可观的节能效果。

但是，这些技术存在的一个主要问题是只着重中央空调某个单独设备或局部小系统的节能，没有对其全局进行考虑，因此节能效果受限，有时还会出现某种设备节能，而影响另外设备耗能增加，最终可能出现整体负效益结果。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种中央空调智能优化控制系统，旨在解决现有技术中由于只着重中央空调某个单独设备或局部小系统的节能，没有对其全局进行考虑，因此节能效果受限的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种中央空调智能优化控制系统，所述系统包括传感器，智能控制器、系统设备控制装置：

所述传感器用于获取各个系统的运行参数信息；

所述智能控制器根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测；

所述智能控制器根据得出的负荷预测结果控制所述系统设备控制装置。

本发明实施例的另一目的在于提供一种中央空调智能优化控制方法，所述方法包括：

获取各个系统的运行参数信息；

根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测；

根据得出的负荷预测结果控制相应的装置。

本发明实施例通过采集各个系统的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态分析预测，并对预测结果、设备运行参数等利用智能数据库进行分析，提出优化运行方案并实行控制，使中央空调节能潜力得到最大发挥，获取最大经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的中央空调智能优化控制系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的实测综合COP变化及设备耗能示意图；

图3是本发明实施例提供的中央空调智能优化控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过采集各个系统的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态分析预测，并对预测结果、设备运行参数等利用智能数据库进行分析，提出优化运行方案并实行控制。

请参阅图1，本发明实施例提供的中央空调智能优化控制系统包括传感器，智能控制器、系统设备控制装置。

其中，所述系统设备控制装置包括：冷却水泵控制柜、冷冻水泵控制柜以及冷却塔控制柜。

所述传感器用于获取各个系统的运行参数信息，传感器主要采集室外环境温湿度、室内温湿度、冷冻水流量、冷冻进回水温度、冷却进回水温度、最不利末端用户冷水压差、冷冻主机设定出水温度等。

所述传感器通过通讯接口与智能控制器连接，在获取以上数据后，经通讯接口传输给智能控制器。

所述智能控制器根据所述传感器获取的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测。

优选的，所述智能控制器根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态分析预测时，使用以下公式：

Q(t)＝cpGtΔTt

Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]，

其中，Q(t)为t时刻空调负荷；

Cp为水定压比热；

Gt为t时刻冷冻水流量；

ΔTt为t时刻冷冻送回水温差；

负荷预测值为：Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]

式中：Q(t+dt)---下一检测周期空调负荷预测值

Q(t-dt)---上一检测周期实测空调负荷值。

在得到负荷预测值后，所述智能控制器根据得出的负荷预测结果控制相应的冷却水泵控制柜、冷冻水泵控制柜以及冷却塔控制柜的运行。

在具体实施过程中，可以根据智能数据库以及得到的负荷预测值提出运行方案，对系统各组成设备施行控制，作用包括以下三方面：

1、群控：按照分析出的用户的需求，优化组合启停运行设备，使其在高效区工作，最大限度发挥各设备潜能，系统效率最高：

中央空调一般是由多台冷水机组和配套水泵以及冷却水塔组成，且空调负荷随时在变化，冷水机组供冷量也随之调整，由于每台机组在各负荷状态下性能指标有很大差异，即随着负荷的变化，机组所对应的效率是不同的，每台机组都有固定高效区。在运行过程中，通过优化组合安排调整冷源设备始终在其高效区工作，就能大幅度降低供冷能耗。

本发明实施例可以根据预测的空调负荷值，配置机组在高效区运行，使得单位供冷能耗最小，极大的优化了能源的使用。

2、优化主机配置：根据得出的用户负荷需求及环境分析，控制冷水机组出水温度与冷却水进水温度，保证主机在满足要求前提下，高效运行：

中央空调冷水机组的标准运行条件为冷水温度7℃/12℃，冷却水温度30℃/35℃，这组参数可以满足空调系统各类需求，但是，中央空调负荷随机变化幅度较大，如果按照固定运行参数供冷，将会造成浪费能源的现象，根据理论计算和实测分析，冷水机组出水温度每调高1℃，其供冷能耗可降低3％左右，由于机组出水温度是由空调潜热负荷决定的，而潜热负荷主要是由室内人员和新风引起，对于人员流动较大的商业建筑、会议室、体育场馆等用户潜热负荷随机波动很大，因此要适时做出运行调整，使整个空调系统能耗水平有很大改善。本发明实施例可以按照前述负荷预测，按照检测数据与智能数据库作对比，给出优化方案，动态调整冷水机组出水温度，节省了能耗。

而且，冷水机组冷却水温每降低1℃，同样也可降低3％左右能耗，而冷却水温是与环境湿球温度和冷却塔运行有关。本发明实施例可以按照计算出的负荷值，适时调整冷却风机转速或增减冷却塔运行数量，使主机高效工作。

3、设备协调运行：依据综合COP最大原则，控制冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机运行频率，使系统能耗最低：

中央空调冷却、冷冻水泵、冷却塔风机变频调速技术是根据进回水温差或压差，利用比例积分微分(Proportion Integral Derivative，PID)或比例积分(Proportion Integral，)PI方法对设备实施变频调速控制，以达到变风量变水量降低能耗目的，这项技术被广泛应用于节能改造工程中，并取得较好的效果。但是这项技术的一个不足是仅考虑调控单体设备，而中央空调是一个复杂系统，单个设备节能效果对系统来讲不一定最佳，某种情况下还会出现负效益。如在变水量调节过程中，水泵调节可以节能，而主机经理论和实测均证明能耗有所增加，因此要看系统整体效果如何。本发明实施例引入系统综合COP概念，定义为：

综合

COP = \frac{Q}{N_{j} + N_{l} + N_{d} + N_{t}}

式中：Q----空调供冷量

N_j------主机耗电

N_l------冷却水泵耗电

N_d-----冷冻水泵耗电

N_i-----冷却塔耗电

根据实测综合COP变化及设备耗能请参阅图2：

其中，主机能耗与水泵能耗的交叉点为综合COP的极值点，其系统综合效益最大。本发明智能数据库存储大量数据，结合现场检测可找到该极值点，达到最优结果

本发明实施例还提供一种中央空调智能优化控制方法，请参阅图3。

在步骤01中，获取各个系统的运行参数信息。

在步骤02中，根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测；

根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态分析预测时，使用以下公式：

Q(t)＝cpGtΔTt

Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]，

其中，Q(t)为t时刻空调负荷；

Cp为水定压比热；

Gt为t时刻冷冻水流量；

ΔTt为t时刻冷冻送回水温差；

负荷预测值为：Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]

式中：Q(t+dt)---下一检测周期空调负荷预测值

Q(t-dt)---上一检测周期实测空调负荷值。

在步骤03，根据预测结果判断系统当前运行状态。当所述负荷出现正趋势时，进行步骤04；当所述负荷出现负趋势时，进行步骤05；当所述负荷不变时，进行步骤06；

步骤04，提示控制中心增加机组；

步骤05，提示控制中心减少机组

步骤06，提示控制中心维持机组不变。

所述系统设备控制装置包括：冷却水泵控制柜、冷冻水泵控制柜以及冷却塔控制柜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种中央空调智能优化控制系统，其特征在于，所述系统包括传感器，智能控制器、系统设备控制装置：

所述传感器用于获取各个系统的运行参数信息；

所述智能控制器根据所述传感器获取的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测；

2、根据权利要求1所述的中央空调智能优化控制系统，其特征在于，所述智能控制器根据得出的负荷预测结果控制所述系统设备控制装置时，包括：群控、优化主机配置以及设备协调运行。

3、根据权利要求1所述的中央空调智能优化控制系统，其特征在于，所述智能控制器根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态分析预测时，使用以下公式：

Q(t)＝cpGtΔTt

Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]，

其中，Q(t)为t时刻空调负荷；

Cp为水定压比热；

Gt为t时刻冷冻水流量；

ΔTt为t时刻冷冻送回水温差；

负荷预测值为：Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]；

式中：Q(t+dt)---下一检测周期空调负荷预测值；

Q(t-dt)---上一检测周期实测空调负荷值。

4、根据权利要求1所述的中央空调智能优化控制系统，其特征在于，所述传感器通过通讯接口与智能控制器连接。

5、根据权利要求1所述的中央空调智能优化控制系统，其特征在于，所述系统设备控制装置包括：冷却水泵控制柜、冷冻水泵控制柜以及冷却塔控制柜。

6、一种中央空调智能优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取各个系统的运行参数信息；

根据所述传感器获取的运行参数信息，对用户用冷需求进行动态负荷分析预测；

根据得出的负荷预测结果控制相应的装置。

7、根据权利要求6所述的中央空调智能优化控制方法，其特征在于，根据得出的负荷预测结果控制相应的装置时，包括：群控、优化主机配置以及设备协调运行。

8、根据权利要求6所述的中央空调智能优化控制方法，其特征在于，所述对用户用冷需求进行动态负荷分析预测时，包括：

当所述负荷出现正趋势时，提示控制中心增加机组；

当所述负荷出现负趋势时，提示控制中心减少机组

当所述负荷不变时，提示控制中心维持机组不变。

9、根据权利要求6所述的中央空调智能优化控制方法，其特征在于，根据所述传感器获取的多种参数与运行数据，对用户用冷需求进行动态分析预测时，使用以下公式：

Q(t)＝cpGtΔTt

Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]，

其中，Q(t)为t时刻空调负荷；

Cp为水定压比热；

Gt为t时刻冷冻水流量；

ΔTt为t时刻冷冻送回水温差；

负荷预测值为：Q(t+dt)＝Q(t)+[Q(t)-Q(t-dt)]；

式中：Q(t+dt)---下一检测周期空调负荷预测值；

Q(t-dt)---上一检测周期实测空调负荷值。

10、根据权利要求6所述的中央空调智能优化控制方法，其特征在于，所述系统设备控制装置包括：冷却水泵控制柜、冷冻水泵控制柜以及冷却塔控制柜。