CN104748326A - 一种冷冻水精密空调及其节能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷冻水精密空调及其节能控制方法，其中，包括冷冻水精密空调机组、连接于冷冻水精密空调机组的控制柜、设置于冷冻水精密空调机组内的回风温度传感器、可调速风机，冷冻水阀及冷冻水盘管，连接于冷冻水精密空调机组的冷冻水管路及冷冻水泵；通过控制柜控制在冷量需求增大时，优先开大冷冻水阀，其次再提高可调速风机转速；在冷量需求减小时，优先降低可调速风机转速，其次再关小冷冻水阀。本发明可有效避免传统方法只调节水阀开度的控制方法中,整个系统的节能完全依赖客户冷冻水系统是否变频以及水阀开度变化时水管路阻力变化对整个水系统节能影响的弊端，更避免了流量变化到压差变化的转化带来的误差控制和不精确性。

Description

一种冷冻水精密空调及其节能控制方法
技术领域
本发明涉及空调控制技术领域，尤其涉及一种冷冻水精密空调及其节能控制方法。
背景技术
冷冻水式精密空调机组被广泛应用各种中大型的数据机房，这类数据机房一般采用螺杆式冷水机组或离心式冷水机组给整个数据中心提供冷冻水源，配套冷冻水式精密空调给各数据机房的服务器或IT设备集中供冷，达到高度集成、集中维护和管理的目的。由于这类数据中心往往机房众多，IT设备更多，因此导致这类数据中心使用冷冻水精密空调的数量也非常多。
由于数据中心的发热量巨大，使用空调数据众多，经调查显示，空调能耗占数据中心总能耗的40%或以上，数字非常惊人。目前针对冷冻水式精密空调制冷量的调节，大都集中在水阀的开度调节上，通过调节水阀开度去调节冷冻水精密空调的冷量，达到空调冷量与IT设备发热负荷匹配的目的。但现有技术忽略了冷冻水精密空调送风量对制冷量调节的作用及影响（对于冷冻水精密空调，在冷冻水盘管内流量不变的情况下，风量变化与冷量变化成近似线性关系），更忽略了风机功率与风机转速成三次方的关系。
因此现有技术还有待进一步改善。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冷冻水精密空调及其节能控制方法，旨在解决现有技术中能耗较高的不足之处以及对水系统是否变频等因素的过份依赖的问题。
本发明的技术方案如下：
一种冷冻水精密空调，其中，包括冷冻水精密空调机组、连接于冷冻水精密空调机组的控制柜、设置于冷冻水精密空调机组内的回风温度传感器、可调速风机，冷冻水阀及冷冻水盘管，连接于冷冻水精密空调机组的冷冻水管路及冷冻水泵；通过控制柜控制在冷量需求增大时，优先开大冷冻水阀，其次再提高可调速风机转速；在冷量需求减小时，优先降低可调速风机转速，其次再关小冷冻水阀。
一种如上所述的冷冻水精密空调的节能控制方法，其中，包括步骤：
控制在冷量需求增大时，优先开大冷冻水阀，其次再提高可调速风机转速；在冷量需求减小时，优先降低可调速风机转速，其次再关小冷冻水阀。
所述的节能控制方法，其中，当冷量需求增大时，可调速风机按以下原则进行控制：当回风温度<温度设定值+死区+偏差时，可调速风机保持下限转速运行；在温度设定值+死区+偏差+固定值>回风温度>温度设定值+死区+偏差时，可调速风机按线性进行调节；在回风温度>温度设定值+死区+偏差+固定值时，可调速风机按上限转速进行运行。
所述的节能控制方法，其中，当冷量需求减小时，可调速风机按以下原则进行控制：当回风温度>设定温度+死区+偏差+固定值以上时，可调速风机按上限转速运行；当设定温度+死区<回风温度<设定温度+偏差时，可调速风机转速按线性进行调节，当回风温度<设定温度+死区时，可调速风机以下限转速进行运转。
所述的节能控制方法，其中，当冷量需求增大时，冷冻水阀按以下原则进行控制：当回风温度<温度设定值+死区时，冷冻水阀开度为0%；在温度设定值+死区+偏差>回风温度>温度设定值+死区时，冷冻水阀按线性进行调节；在回风温度>温度设定值+死区+偏差+固定值时，冷冻水阀开度输出100%。
所述的节能控制方法，其中，当冷量需求减小时，冷冻水阀按以下原则进行控制：当回风温度>设定温度+死区+偏差/2时，冷冻水阀按100%开度运行，当设定温度<回风温度<设定温度+死区+偏差/2时，冷冻水阀按线性进行调节；当回风温度<设定温度时，冷冻水阀开度为0%。
有益效果：本发明可有效避免传统方法只调节水阀开度的控制方法中，整个系统的节能完全依赖客户冷冻水系统是否变频以及水阀开度变化时水管路阻力变化对整个水系统节能影响的弊端，更避免了流量变化到压差变化的转化可能带来的误差控制和不精确性。
附图说明
图1为本发明一种冷冻水精密空调较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明中冷冻水阀控制的动作曲线图。
图3为本发明中可调速风机控制的动作曲线图。
图4为现有技术中冷冻水阀控制的动作曲线图。
图5为现有技术中可调速风机控制的动作曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种冷冻水精密空调及其节能控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明所提供的一种冷冻水精密空调，如图1所示，包括冷冻水精密空调机组110、连接于冷冻水精密空调机组110的控制柜180、设置于冷冻水精密空调机组110内的回风温度传感器120、可调速风机140，冷冻水阀150及冷冻水盘管130，连接于冷冻水精密空调机组110的冷冻水管路160及冷冻水泵170；其中冷冻水管路160和冷冻水泵170为水系统的部件，该冷冻水精密空调机组110为IDC数据机房进行供冷。
本发明通过控制柜实现冷冻水精密空调机组110在冷量需求增大时，优先开大冷冻水阀150，其次再提高可调速风机140转速；以及在机组冷量需求减小时，优先降低可调速风机140转速，其次再关小冷冻水阀150；
最终实现无论机组冷量需求增大还是冷量需求减小，均能达到整机节能的最大化目的。避免了传统控制方法只调水阀不调风速所带来的不够节能的弊端。
本发明所提供的一种冷冻水精密空调节能控制方法，包括以下具体的控制过程：
（1）控制柜实时检测机组的回风温度；
（2）当机组冷量需求增大时，可调速风机140按以下原则进行控制（具体如图2所示：风机动作曲线中2号曲线）：即回风温度<温度设定值+死区+偏差时，可调速风机140保持下限转速运行，在温度设定值+死区+偏差+固定值>回风温度>温度设定值+死区+偏差时，可调速风机140按线性方式进行调节，在回风温度>温度设定值+死区+偏差+固定值时，可调速风机140按上限转速进行运行；
（3）当机组冷量需求减小时，可调速风机140按以下原则进行控制（具体如图2所示：风机动作曲线中1号曲线运行），即：回风温度>设定温度+死区+偏差+固定值以上时，可调速风机140按上限转速运行，当设定温度+死区<回风温度<设定温度+偏差时，可调速风机140转速按线性进行调节，当回风温度<设定温度+死区时，可调速风机140以下限转速进行运转。
（4）当机组冷量需求增大时，冷冻水阀150按以下原则进行控制（具体如图3所示：水阀动作曲线中2号曲线），即冷冻水阀150在回风温度<温度设定值+死区时，冷冻水阀150保持关闭状态（开度为0%），在温度设定值+死区+偏差>回风温度>温度设定值+死区时，冷冻水阀150按线性进行调节，在回风温度>温度设定值+死区+偏差+固定值时，冷冻水阀150开度输出100%；
（5）当机组冷量需求减小时，冷冻水阀150按以下原则进行控制（如图3所示：水阀动作曲线中1号曲线），即：回风温度>设定温度+死区+偏差/2时，冷冻水阀150按100%开度运行，当设定温度<回风温度<设定温度+死区+偏差/2时，冷冻水阀150按线性进行调节，当回风温度<设定温度时，冷冻水阀150开度为0%。
而采用传统的方式进行调节时，如图4和图5所示，风机直接按照上限转速，而在水阀调节时，则是冷量需要增大或降低时，同时按照同一方式进行调节。整个系统的节能完全依赖客户冷冻水系统是否变频以及水阀开度变化时水管路阻力变化。
实验验证：
实验一：传统控制方法实验验证：
利用一台制冷量100KW，风机电机功率为3KW的冷冻水精密空调（风机转速固定不调节），连接一个带进出口定压差控制的变频冷冻水泵系统，水泵额定功率3KW，回风温度设定值为25℃，死区0.5℃,偏差2℃,实验结果如下：
实验二：本发明方法实验验证：
利用一台制冷量100KW，风机电机功率为3KW的冷冻水精密空调（风机电机转速可调），连接一个带进出口定压差控制的变频冷冻水泵系统，水泵额定功率3KW，回风温度设定值为25℃，死区0.5℃,偏差2℃,固定值1℃，风机下限转速为额定转速的50%,实验结果如下：
由实验一和实验二的对比验证不难得出，同等配置条件下，实验二比实验一更加节能，特别是在偏差以内的温度区域，节能效果更为明显，最大节能率达到81.9%。在偏差以外的区域，两者功耗相当。
本发明通过一定的控制策略，直接在冷冻水精密空调机组上实现节能的最大化，本发明实现了无论机组冷量需求增大还是冷量需求减小，均能达到整机节能的最大化目的。可有效避免传统方法只调节水阀开度的控制方法中, 整个系统的节能完全依赖客户冷冻水系统是否变频以及水阀开度变化时水管路阻力变化对整个水系统节能影响的弊端，更避免了流量变化到压差变化的转化可能带来的误差控制和不精确性。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种冷冻水精密空调，其特征在于，包括冷冻水精密空调机组、连接于冷冻水精密空调机组的控制柜、设置于冷冻水精密空调机组内的回风温度传感器、可调速风机，冷冻水阀及冷冻水盘管，连接于冷冻水精密空调机组的冷冻水管路及冷冻水泵；通过控制柜控制在冷量需求增大时，优先开大冷冻水阀，其次再提高可调速风机转速；在冷量需求减小时，优先降低可调速风机转速，其次再关小冷冻水阀。
2.一种如权利要求1所述的冷冻水精密空调的节能控制方法，其特征在于，包括步骤：
控制在冷量需求增大时，优先开大冷冻水阀，其次再提高可调速风机转速；在冷量需求减小时，优先降低可调速风机转速，其次再关小冷冻水阀。
3.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，当冷量需求增大时，可调速风机按以下原则进行控制：当回风温度<温度设定值+死区+偏差时，可调速风机保持下限转速运行；在温度设定值+死区+偏差+固定值>回风温度>温度设定值+死区+偏差时，可调速风机按线性进行调节；在回风温度>温度设定值+死区+偏差+固定值时，可调速风机按上限转速进行运行。
4.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，当冷量需求减小时，可调速风机按以下原则进行控制：当回风温度>设定温度+死区+偏差+固定值以上时，可调速风机按上限转速运行；当设定温度+死区<回风温度<设定温度+偏差时，可调速风机转速按线性进行调节，当回风温度<设定温度+死区时，可调速风机以下限转速进行运转。
5.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，当冷量需求增大时，冷冻水阀按以下原则进行控制：当回风温度<温度设定值+死区时，冷冻水阀开度为0%；在温度设定值+死区+偏差>回风温度>温度设定值+死区时，冷冻水阀按线性进行调节；在回风温度>温度设定值+死区+偏差+固定值时，冷冻水阀开度输出100%。
6.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，当冷量需求减小时，冷冻水阀按以下原则进行控制：当回风温度>设定温度+死区+偏差/2时，冷冻水阀按100%开度运行，当设定温度<回风温度<设定温度+死区+偏差/2时，冷冻水阀按线性进行调节；当回风温度<设定温度时，冷冻水阀开度为0%。
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