CN105352145B - 一种中央空调节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中央空调节能控制方法，空调系统热源处于启动过程中时，根据热源出口侧温度测量装置、热源进口侧温度测量装置实时监测到的温度确定热源水泵的转速，根据出口侧冷却水温度检测装置、进口侧冷却水温度检测装置实时监测到的温度确定冷却水泵的转速。在制冷模式下热源出口侧温度测量装置测得的温度值低于设定温度下限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置测得的温度值高于设定温度的上限时，控制器向热源发送停止指令，使热源停止运行，控制热源水泵的转速为能够保证热源启动的最低转速，控制冷却水泵停止运行。甚至还可以进一步控制热源水泵停止运行。因而，本发明能够大大节约能源。

Description

一种中央空调节能控制方法

技术领域

本发明涉及一种空气温度调节控制系统技术领域，具体地说，是涉及一种中央空调的节能控制方法。

背景技术

高层建筑物主要用中央空调系统进行通风和温度调节。现有的中央空调，无论热源处于何种状态，所有热源水泵和冷却水泵均是定频满负荷运行，导致驱动水泵电机的能源浪费；因为无论实际负荷的大小，水泵都是满负荷运行，这就导致了在末端进行了过多的无功热交换，则热源就需要提供这些热量，导致热源的能耗浪费。空调系统在设计选型时，驱动水泵的电机一般是高出所需最大功率20%为原则选定，这就加剧了电机功耗，也就是加剧了能源浪费。空调系统都是人工控制，没有实现自动化，因为人工调节的断续性使设备产生了大量能源浪费；人工控制方式无法实现智能化管理，由于没有连续数据的记录，无法做到基于运行数据的运行策略指定，也让设备产生大量能源浪费。现有空调系统热源的供回水温差保持一定或热源的回水温度保持一定,是为了保持空调末端温度一定,然而，在不同季节、不同时间段和不同环境温度时，人体的舒适温度是不一致的，因而，现有的空调系统会造成人体感觉上的过冷(热),从而浪费能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中央空调的节能控制方法，解决了现有中央空调控制方法存在能源浪费的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种中央空调节能控制方法，所述中央空调包括控制器、热源水泵变频器、冷却水泵变频器、气温检测装置9、热源、与热源通过热源管路连接的空调末端、以及用于冷却热源的冷却装置；所述控制器输出控制信号至热源水泵变频器和冷却水泵变频器；与所述热源输出端相接的热源管路上设置有热源流量测量装置3和热源出口侧温度测量装置5，与所述热源输入端相接的热源管路上设置有热源进口侧温度测量装置6，所述热源管路上设置有热源水泵1；所述冷却装置通过冷却管路向热源输送冷量，所述冷却管路上靠近所述热源输出端设置有出口侧冷却水温度检测装置7，所述冷却管路上靠近所述热源输入端设置有进口侧冷却水温度检测装置8，所述冷却管路上设置有冷却水流量测量装置4和冷却水泵2；所述热源流量测量装置3、热源出口侧温度测量装置5、热源进口侧温度测量装置6、出口侧冷却水温度检测装置7、进口侧冷却水温度检测装置8和冷却水流量测量装置4检测信号并传输至控制器，所述气温检测装置9检测信号并传输至控制器；所述控制方法为：

运行过程：

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值高于设定温度上限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值低于设定温度的下限时，控制器控制热源处于运行状态，控制器根据热源出口侧温度测量装置5、热源进口侧温度测量装置6实时监测到的温度确定热源水泵1的转速N3；控制器根据出口侧冷却水温度检测装置7、进口侧冷却水温度检测装置8实时监测到的温度确定冷却水泵2的转速N4；

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值低于设定温度下限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值高于设定温度的上限时，控制器向热源发送停止指令，使热源停止运行，此时控制器控制热源水泵1的转速为N5，所述转速N5为保证热源能够启动的最低转速；同时，控制器向冷却水泵2发出停止指令，使冷却水泵停止运行。

当热源出口侧温度测量装置5测得的温度值达到温度T1时，控制器向热源水泵1发出停止指令，使热源水泵1停止运行。温度T1低于制冷模式下的设定温度下限值或高于制热模式下的设定温度上限值，且是空调末端正常工作的温度范围内，由控制器通过气温检测装置9测得的气温值T2和建筑物热损失计算得到；其中T1的计算方式如下：

T1=T0-P（T2-23℃）

T0：设定温度下限值（制冷）或上限值（制热）；

P（建筑物热损失系数）=0.2～0.8；

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值高于设定温度上限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值低于设定温度的下限时，若热源水泵1的当前转速高于最低转速，则直接启动热源，若热源水泵1的当前转速低于最低转速则提高到最低转速后启动热源,控制器根据热源出口侧温度测量装置5、热源进口侧温度测量装置6实时监测到的温度确定热源水泵1的转速；控制器根据出口侧冷却水温度检测装置7、进口侧冷却水温度检测装置8实时监测到的温度确定冷却水泵2的转速。

如上所述的中央空调节能控制方法，所述控制器存储有设定温度上限和设定温度下限根据季节和/或环境温度和/或时间段的不同而不同的表格,运行过程中，控制器首先读取表格中对应的季节和/或环境温度和/或时间段对应的设定温度上限和设定温度下限。

如上所述的中央空调节能控制方法，所述控制方法包括启动过程：

通过控制器上的操作按钮发出启动指令，控制器向热源水泵变频器和冷却水泵变频器发送指令，控制器向热源水泵变频器和冷却水泵变频器发送指令，制冷模式下控制热源水泵以转速N1运行，控制冷却水泵以转速N2运行；制热模式下控制热源水泵以转速N1运行；控制器向热源发送启动指令使热源启动运行，其中，

N1=N0*P( T2-23℃)/23℃；

当N1计算值小于N5时，则取N1=N5；

N0:热源水泵电机额定转速

P（建筑物热损失系数）=0.5～1；

当T2≥Tmax时，

N2=N01

当T2小于Tmax时，

N2为热源运行所需的最小转速；

Tmax：热源允许的冷却水温度上限；

N01：冷却水泵的额定转速。

如上所述的中央空调节能控制方法，所述控制方法包括停止过程：

通过控制器上的操作按钮发出停机指令，控制器控制热源停止，热源完全停止后，制冷模式下再向冷却水泵变频器发出停止指令，在热源停止一段时间后向热源水泵变频器发出停止命令，使热源水泵1停止运行；制热模式下，在热源停止一段时间后向热源水泵变频器发出停止命令，使热源水泵1停止运行。

如上所述的中央空调节能控制方法，所述转速N3保证流量高于热源运行所必需的流量。

如上所述的中央空调节能控制方法，所述转速N4保证流量高于热源运行所必需的流量。

如上所述的中央空调节能控制方法，所述热源水泵1以转速N5运行一段时间后,根据热源出口侧温度测量装置5测得的温度由控制器自动进行调节。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明空调系统热源处于启动过程中时，根据热源出口侧温度测量装置、热源进口侧温度测量装置实时监测到的温度确定热源水泵的转速，根据出口侧冷却水温度检测装置、进口侧冷却水温度检测装置实时监测到的温度确定冷却水泵的转速。在制冷模式下热源出口侧温度测量装置测得的温度值低于设定温度下限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置测得的温度值高于设定温度的上限时，控制器向热源发送停止指令，使热源停止运行，控制热源水泵的转速为能够保证热源启动的最低转速，控制冷却水泵停止运行。甚至还可以进一步控制热源水泵停止运行。因而，本发明能够大大节约能源。

空调系统控制实现自动化，可以无人值守，同时运行数据连续记录，在达到运行过程节能的同时，也为基于运行数据的运行策略的指定提供了基础数据，还节约了人工成本。

本发明同时加入影响人体对于冷暖的感觉的外部因素:季节/气温/时间段，通过上述外部因素调整设定温度上限和设定温度下限，可以进一步节省能源。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明具体实施例1中央空调节能控制系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例提出了一种中央空调节能控制方法，首先对中央空调进行说明：

如图1所示，本实施例中央空调包括控制器、热源水泵变频器、冷却水泵变频器、气温检测装置9、热源、与热源通过热源管路连接的空调末端、以及用于冷却热源的冷却装置；控制器输出控制信号至热源水泵变频器和冷却水泵变频器；与热源输出端相接的热源管路上设置有热源流量测量装置3和热源出口侧温度测量装置5，与热源输入端相接的热源管路上设置有热源进口侧温度测量装置6，热源管路上设置有热源水泵1；冷却装置通过冷却管路向热源输送冷量，冷却管路上靠近热源输出端设置有出口侧冷却水温度检测装置7，冷却管路上靠近所述热源输入端设置有进口侧冷却水温度检测装置8，冷却管路上设置有冷却水流量测量装置4和冷却水泵2；热源流量测量装置3、热源出口侧温度测量装置5、热源进口侧温度测量装置6、出口侧冷却水温度检测装置7、进口侧冷却水温度检测装置8和冷却水流量测量装置4检测信号并传输至控制器，所述气温检测装置9检测信号并传输至控制器；

本实施例的控制方法为：

启动过程：

通过控制器上的操作按钮发出启动指令，控制器向热源水泵变频器和冷却水泵变频器发送指令，制冷模式下控制热源水泵以转速N1运行，控制冷却水泵以转速N2运行；制热模式下控制热源水泵以转速N1运行；控制器向热源发送启动指令使热源启动运行，其中，

N1=N0*P( T2-23℃)/23℃；

当N1计算值小于N5时，则取N1=N5；

N0:热源水泵电机额定转速

P（建筑物热损失系数）=0.5～1，热损失多则取大值；

当T2≥Tmax时，

N2=N01

当T2小于Tmax时，

N2为热源运行所需的最小转速，由热源生产商提供

Tmax：热源允许的冷却水温度上限；

N01：冷却水泵的额定转速。

运行过程：

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值高于设定温度上限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值低于设定温度的下限时，控制器控制热源处于运行状态，控制器根据热源出口侧温度测量装置5、热源进口侧温度测量装置6实时监测到的温度确定热源水泵1的转速N3，转速N3保证流量高于热源运行所必需的流量。控制器根据出口侧冷却水温度检测装置7、进口侧冷却水温度检测装置8实时监测到的温度确定冷却水泵2的转速N4；转速N4保证流量高于热源运行所必需的流量。

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值低于设定温度下限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值高于设定温度的上限时，控制器向热源发送停止指令，使热源停止运行，此时控制器控制热源水泵1的转速为N5，所述转速N5为保证热源能够启动的最低转速；同时，控制器向冷却水泵2发出停止指令，使冷却水泵停止运行。热源水泵1以转速N5运行一段时间后,根据热源出口侧温度测量装置5测得的温度由控制器自动进行调节。

当热源出口侧温度测量装置5测得的温度值达到温度T1时，控制器向热源水泵1发出停止指令，使热源水泵1停止运行。温度T1低于制冷模式下的设定温度下限值或高于制热模式下的设定温度上限值，且是空调末端正常工作的温度范围内，由控制器通过气温检测装置9测得的气温值T2和建筑物热损失计算得到；其中T1的计算方式如下：

T1=T0-P（T2-23℃）

T0：设定温度下限值（制冷）或上限值（制热）；

P（建筑物热损失系数）=0.2～0.8，热损失多则取小值；

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值高于设定温度上限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置5测得的温度值低于设定温度的下限时，若热源水泵1的当前转速高于最低转速，则直接启动热源，若热源水泵1的当前转速低于最低转速则提高到最低转速后启动热源,控制器根据热源出口侧温度测量装置5、热源进口侧温度测量装置6实时监测到的温度确定热源水泵1的转速；控制器根据出口侧冷却水温度检测装置7、进口侧冷却水温度检测装置8实时监测到的温度确定冷却水泵2的转速。

停止过程：

通过控制器上的操作按钮发出停机指令，控制器控制热源停止，热源完全停止后，制冷模式下再向冷却水泵变频器发出停止指令，在热源停止一段时间后向热源水泵变频器发出停止命令，使热源水泵1停止运行；制热模式下，在热源停止一段时间后向热源水泵变频器发出停止命令，使热源水泵1停止运行。

优选的，控制器存储有设定温度上限和设定温度下限根据季节和/或环境温度和/或时间段的不同而不同的表格,运行过程中，控制器首先读取表格中对应的季节和/或环境温度和/或时间段对应的设定温度上限和设定温度下限。

季节方面,人体的适应性和衣着会影响人体对于冷暖的感觉。像初春季节比较热的时候，因为人们衣物穿着还比较多，所以空调热源出口侧的设定温度上限、下限要比夏季比较热的时候调低。同样的，在进入初秋人们已经多少添加了一些厚一点的衣物，所以即使比较热的时候，要运行空调制冷也可以把热源出口侧的设定温度上限、下限调高。

外界气温和室温的差也会影响人体对于冷暖的感觉。如，外界气温28℃时,室温23℃则人体感觉比较舒适,但外界气温35℃时,室温23℃,则人体就会感觉有点冷。所以随着外界气温的上升,热源出口侧的设定温度上限、下限应该逐步提高。

时间段方面,如，在人进入熟睡的时间段(如晚上23点到次日6点)可以将热源出口侧的设定温度上限、下限调高。再如,宾馆等场所,在白天大多数客人不在房间的时间段，热源出口侧的设定温度上限、下限调高。

总之,就是利用季节、环境温度、时间段这3个外部因素的其中1个或组合来决定热源出口的冷冻(温)水的温度,并控制中央空调。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种中央空调节能控制方法，其特征在于：所述中央空调包括控制器、热源水泵变频器、冷却水泵变频器、气温检测装置（9）、热源、与热源通过热源管路连接的空调末端、以及用于冷却热源的冷却装置；所述控制器输出控制信号至热源水泵变频器和冷却水泵变频器；与所述热源输出端相接的热源管路上设置有热源流量测量装置（3）和热源出口侧温度测量装置（5），与所述热源输入端相接的热源管路上设置有热源进口侧温度测量装置（6），所述热源管路上设置有热源水泵（1）；所述冷却装置通过冷却管路向热源输送冷量，所述冷却管路上靠近所述热源输出端设置有出口侧冷却水温度检测装置（7），所述冷却管路上靠近所述热源输入端设置有进口侧冷却水温度检测装置（8），所述冷却管路上设置有冷却水流量测量装置（4）和冷却水泵（2）；所述热源流量测量装置（3）、热源出口侧温度测量装置（5）、热源进口侧温度测量装置（6）、出口侧冷却水温度检测装置（7）、进口侧冷却水温度检测装置（8）和冷却水流量测量装置（4）检测信号并传输至控制器，所述气温检测装置（9）检测信号并传输至控制器；所述控制方法为：

运行过程：

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值高于设定温度上限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值低于设定温度的下限时，控制器控制热源处于运行状态，控制器根据热源出口侧温度测量装置（5）、热源进口侧温度测量装置（6）实时监测到的温度确定热源水泵（1）的转速N3；控制器根据出口侧冷却水温度检测装置（7）、进口侧冷却水温度检测装置（8）实时监测到的温度确定冷却水泵（2）的转速N4；

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值低于设定温度下限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值高于设定温度的上限时，控制器向热源发送停止指令，使热源停止运行，此时控制器控制热源水泵（1）的转速为N5，所述转速N5为保证热源能够启动的最低转速；同时，控制器向冷却水泵（2）发出停止指令，使冷却水泵停止运行；

当热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值达到温度T1时，控制器向热源水泵（1）发出停止指令，使热源水泵（1）停止运行；温度T1低于制冷模式下的设定温度下限值或高于制热模式下的设定温度上限值，且是空调末端正常工作的温度范围内，由控制器通过气温检测装置（9）测得的气温值T2和建筑物热损失计算得到；其中T1的计算方式如下：

T1=T0-P（T2-23℃）；

T0：在制冷模式为设定温度下限值，在制热模式下为设定温度上限值；

P为建筑物热损失系数，取值为0.2～0.8；

当制冷模式下热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值高于设定温度上限时或制热模式下热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度值低于设定温度的下限时，若热源水泵（1）的当前转速高于最低转速，则直接启动热源，若热源水泵（1）的当前转速低于最低转速则提高到最低转速后启动热源,控制器根据热源出口侧温度测量装置（5）、热源进口侧温度测量装置（6）实时监测到的温度确定热源水泵（1）的转速；控制器根据出口侧冷却水温度检测装置（7）、进口侧冷却水温度检测装置（8）实时监测到的温度确定冷却水泵（2）的转速。

2.根据权利要求1所述的中央空调节能控制方法，其特征在于，所述控制器存储有设定温度上限和设定温度下限根据季节和/或环境温度和/或时间段的不同而调整的表格,运行过程中，控制器首先读取表格中对应的季节和/或环境温度和/或时间段对应的设定温度上限和设定温度下限。

3.根据权利要求1或2所述的中央空调节能控制方法，其特征在于：所述控制方法包括启动过程：通过控制器上的操作按钮发出启动指令，控制器向热源水泵变频器和冷却水泵变频器发送指令，制冷模式下控制热源水泵以转速N1运行，控制冷却水泵以转速N2运行；制热模式下控制热源水泵以转速N1运行；控制器向热源发送启动指令使热源启动运行，其中，

N1=N0*P( T2-23℃)/23℃；

当N1计算值小于N5时，则取N1=N5；

N0：热源水泵电机额定转速；

P为建筑物热损失系数,取值为0.5～1，热损失越大则取大值；

当T2≥Tmax时，

N2=N01；

当T2小于Tmax时，

N2为热源运行所需的最小转速；

Tmax：热源允许的冷却水温度上限；

N01：冷却水泵的额定转速。

4.根据权利要求1或2所述的中央空调节能控制方法，其特征在于，所述控制方法包括停止过程：通过控制器上的操作按钮发出停机指令，控制器控制热源停止，热源完全停止后，制冷模式下再向冷却水泵变频器发出停止指令，在热源停止一段时间后向热源水泵变频器发出停止命令，使热源水泵（1）停止运行；制热模式下，在热源停止一段时间后向热源水泵变频器发出停止命令，使热源水泵（1）停止运行。

5.根据权利要求1或2所述的中央空调节能控制方法，其特征在于，所述转速N3保证流量高于热源运行所必需的流量。

6.根据权利要求1或2所述的中央空调节能控制方法，其特征在于，所述转速N4保证流量高于热源运行所必需的流量。

7.根据权利要求1或2所述的中央空调节能控制方法，其特征在于，所述热源水泵（1）以转速N5运行一段时间后,根据热源出口侧温度测量装置（5）测得的温度由控制器自动进行调节。