CN105465946A - 一种中央空调制冷站能耗分析的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调制冷站能耗分析的方法和系统。中央空调制冷站各子系统之间存在相互关联，为了能够使整个中央空调综合能耗指标和能效比指标达到最优，各子系统的必须相互匹配。该方法通过其收集的冷冻机用电、冷冻泵用电、冷却泵用电、冷却塔用电和总制冷量等主要参数，可对空调冷站系统节能潜力进行在线实时分析。采用本发明技术方案，只需收集输入冷冻机用电、冷冻泵用电、冷却泵用电、冷却塔用电、总制冷量和总建筑面积，通过节能潜力分析模型，即可直接获取节能点和节能潜力大小，避免了过于复杂的节能分析方法，极大减少了专业人员与时间的投入。

Description

一种中央空调制冷站能耗分析的方法和系统

技术领域

本发明涉及节能领域，尤其涉及一种中央空调制冷站能耗分析的方法和系统。

背景技术

随着国家对公共建筑节能的大力推进，公共建筑里因中央空调是主要的高耗能系统而引起重视。其中，中央空调冷冻站系统占耗能近70％以上，是最具节能潜力的部分。因此，如何分析节能潜力成为实施节能的关键点。目前，现有的节能分析方法主要存在以下问题：第一，现有中央空调冷站系统大部分都安装用电实时计量仪表，但是大部分都只能做简单数据统计、汇总分析，无法对空调冷站系统节能潜力进行在线实时分析。第二，目前行业中针对中央空调整体的节能分析方法过于复杂，为收集各种参数，需安装各种类型的传感器，使得分析系统可靠性降低且前期投入过大，无法扩大使用范围，而且现有节能分析方法分析相关因素多，任何一个因素不稳定或错误，都会导致分析误判，其稳定性与可靠性不强。

发明内容

本发明提供了一种中央空调制冷站能耗分析的方法和系统，其通过对制冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备用电参数以及空调总制冷量参数等实时采集，分别计算各能耗子单元的能耗指标和能效比指标，判断节能空间大小。通过该方法，可简单快捷判断空调制冷站系统的节能潜力关键点，迅速计算出各子系统节能潜力。

为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：

一方面采用一种中央空调制冷站能耗分析的方法，包括：

获取中央空调制冷站和制冷站的能耗子单元的用电数据；

判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量；

若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个所述能耗子单元对应的单位面积的用电量；

若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个能耗子单元对应的能效指标；

其中，所述能效指标为总制冷量除以能耗子单元的用电量；所述能耗子单元包括制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔。

其中，所述判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量之后，还包括：

若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，估算所述中央中央空调制冷站的第一节能空间；

若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，估算所述中央空调制冷站的第二节能空间；

其中，所述第一节能空间＝(E_hs-E_hb)×S；所述 E_hs表示单位面积的实际制冷量，E_hb表示单位面积的参考制冷量，E_xb表示单位用电量的参考制冷量，E_xs表示单位用电量转换成的实际制冷量，ε_xb为标准的能效比值，ε_xs为实际的能效比值，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，所述单位面积的实际制冷量＝Q_c/S；

其中，Q_c表示总制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，

$Q_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c{\mathrm{\Δt}}_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c(T_{c,\stackrel{\·}{i}n}-T_{c,out});$

其中，G_c表示冷冻水的流量；c_P表示水的定压比热容；T_c，in表示冷冻水进口的水温；T_c，out表示冷冻水出口的水温；Δt_c表示冷冻水供回水温差。

其中，所述用电数据通过智能电表采集。

另一方面采用一种中央空调制冷站能耗分析的系统，包括：

数据采集单元，用于获取中央空调制冷站和制冷站的能耗子单元的用电数据；

第一判断单元，用于判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量；

第一计算单元，用于若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个所述能耗子单元对应的单位面积的用电量；

第二计算单元，用于若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个能耗子单元对应的能效指标；

其中，所述能效指标为总制冷量除以能耗子单元的用电量；所述能耗子单元包括制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔。

其中，所述装置，还包括：

第一估算单元，用于若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，估算所述中央中央空调制冷站的第一节能空间；

第二估算单元，用于若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，估算所述中央空调制冷站的第二节能空间；

其中，所述第一节能空间＝(E_hs-E_hb)×S；所述 E_hs表示单位面积的实际制冷量，E_hb表示单位面积的参考制冷量，E_xb表示单位用电量的参考制冷量，E_xs表示单位用电量转换成的实际制冷量，ε_xb为标准的能效比值，ε_xs为实际的能效比值，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，所述单位面积的实际制冷量＝Q_c/S；

其中，Q_c表示总制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，

$Q_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c{\mathrm{\Δt}}_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c(T_{c,in}-T_{c,out});$

其中，G_c表示冷冻水的流量；c_P表示水的定压比热容；T_c，in表示冷冻水进口的水温；T_c，out表示冷冻水出口的水温；Δt_c表示冷冻水供回水温差。

其中，所述用电数据通过智能电表采集。

本发明的有益效果为：通过对制冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备用电参数以及空调总制冷量参数等实时采集，分别计算各能耗子单元的能耗指标和能效比指标，判断节能空间大小。通过该方法，简单、快捷的判断空调制冷站系统的节能潜力大小以及迅速查找各子系统节能点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1A是本发明具体实施方式中提供的一种中央空调制冷站能耗分析的方法的实施例的方法流程图。

图1B是本发明具体实施方式中提供的一种中央空调制冷站能耗分析的方法的实施架构图。

图1C是本发明具体实施方式中提供的一种中央空调制冷站能耗分析的方法的硬件分布图。

图2是本发明具体实施方式中提供的一种中央空调制冷站能耗分析的系统的实施例的结构方框图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，其是本发明具体实施方式中提供的一种中央空调制冷站能耗分析方法的实施例的方法流程图。如图所示，该方法，包括：

步骤S101：获取中央空调制冷站和制冷站的能耗子单元的用电数据。

随着电子技术的发展，用电数据的检测速度和精确度越来越高，特别是智能电表，所述用电数据通过智能电表采集，能够快速通过采集和传输，尽快得到中央空调的能耗分析结果。

对于中央空调制冷站而言，其实现制冷功能主要包括制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔，而制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔也是中央空调制冷站的主要耗能结构。

单位面积的实际用电量(KWh/m²)＝总用电量/制冷区域总建筑面积，单位面积的实际用电量根据用电总量的波动而波动，用电总量在步骤S101中检测得知，而制冷区域总建筑面积是明确的，直接计算即可。参考用电量是根据建筑类型制定的能耗标准，例如体育馆、医院、图书馆、餐厅等，参考用电量各不相同。

步骤S102：判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量。

单位面积的实际制冷量(W/m²)用于描述中央空调制冷站的能耗指标；用电量转换成的实际制冷量(W/KWh)用于描述中央空调制冷站的能效指标；能耗指标和能效指标同样有对应的行业标准作为参考值，也就是单位面积的参考制冷量和单位用电量的参考制冷量。

步骤S103：若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个所述能耗子单元对应的单位面积的用电量。

各个能耗子单元对应的单位面积的用电量的计算方式相同，用各自的总用电量除以制冷区域总建筑面积即可。

同时，若所述中央空调制冷站的单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，估算所述中央中央空调制冷站的第一节能空间。

因为单位面积制冷量高于参考制冷量，说明能耗水平没有优化到最佳状态，还有改进空间，可以估算可供改进的第一节能空间。

在这一状态下，具体的第一节能空间＝(E_hs-E_hb)×S；E_hs表示单位面积的实际制冷量，E_hb表示单位面积的参考制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

步骤S104：若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个能耗子单元对应的能效指标。

同时，还估算E_xb表示单位用电量的参考制冷量，E_xs表示单位用电量转换成的实际制冷量，ε_xb为标准的能效比值，ε_xs为实际的能效比值，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，各个能耗子单元的能效指标为总制冷量除以能耗子单元的用电量。

其中，所述单位面积的实际制冷量＝Q_c/S；

其中，Q_c表示总制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，

$Q_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c{\mathrm{\Δt}}_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c(T_{c,in}-T_{c,out});$

其中，G_c表示冷冻水的流量；c_P表示水的定压比热容；T_c，in表示冷冻水进口的水温；T_c，out表示冷冻水出口的水温；Δt_c表示冷冻水供回水温差。

中央空调制冷站各子系统之间存在相互关联，为了能够使整个中央空调综合能耗指标和能效比指标达到最优，各子系统的功耗状态必须相互匹配。该方法通过其收集的冷冻机用电、冷冻泵用电、冷却泵用电、冷却塔用电和总制冷量可对空调冷站系统节能潜力进行在线实时分析；采用本发明技术方案，只需收集输入冷冻机用电、冷冻泵用电、冷却泵用电、冷却塔用电、总制冷量和总建筑面积，通过节能潜力分析模型，即可直接获取节能点和节能潜力大小，避免了过于复杂的节能分析方法，极大减少了人员与时间的投入。

上述过程具体映射到各个子系统中如图1B所示，所有的子系统组成如图1C所示的架构。设备层主要包括实现中央空调制冷站功能的硬件结构，包括冷却塔11、冷却泵12、冷冻机13、冷冻泵14和空调机组10；计量仪表包括各个硬件结构对应的用于检测用电数据的仪表冷却塔电表21、冷却泵电表22、冷冻机电表23、冷冻泵电表24和空调机组电表20；最后所有的数据通过数据流发送到数据中心30采用上述的方法实施例进行节能潜力分析。

综上所述，通过对制冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备用电参数以及空调总制冷量参数等实时采集，分别计算各能耗子单元的能耗指标和能效比指标，判断节能空间大小。通过该方法，简单、快捷的判断空调制冷站系统的节能潜力大小以及迅速查找各子系统节能点。

以下为本方案一种中央空调制冷站能耗分析的系统的实施例，系统的实施例基于方法的实施例实现，在系统的实施例中未尽的描述，请参考方法的实施例。

请参考图2，其是本发明具体实施方式中提供的一种中央空调制冷站能耗分析的系统的实施例的结构方框图。如图所示，该系统，包括：

数据采集单元210，用于获取中央空调制冷站和制冷站的能耗子单元的用电数据；

第一判断单元220，用于判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量；

第一计算单元230，用于若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个所述能耗子单元对应的单位面积的用电量；

第二计算单元240，用于若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个能耗子单元对应的能效指标；

其中，所述能效指标为总制冷量除以能耗子单元的用电量；所述能耗子单元包括制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔。

其中，所述装置，还包括：

第一估算单元250，用于若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，估算所述中央中央空调制冷站的第一节能空间；

第二估算单元260，用于若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，估算所述中央空调制冷站的第二节能空间；

其中，所述第一节能空间＝(E_hs-E_hb)×S；所述 E_hs表示单位面积的实际制冷量，E_hb表示单位面积的参考制冷量，E_xb表示单位用电量的参考制冷量，E_xs表示单位用电量转换成的实际制冷量，ε_xb为标准的能效比值，ε_xs为实际的能效比值，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，所述单位面积的实际制冷量＝Q_c/S；

其中，Q_c表示总制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

其中，

$Q_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c{\mathrm{\Δt}}_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c(T_{c,in}-T_{c,out});$

其中，G_c表示冷冻水的流量；c_P表示水的定压比热容；T_c，in表示冷冻水进口的水温；R_c，out表示冷冻水出口的水温；Δt_c表示冷冻水供回水温差。

其中，所述用电数据通过智能电表采集。

综上所述，通过对制冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等设备用电参数以及空调总制冷量参数等实时采集，分别计算各能耗子单元的能耗指标和能效比指标，判断节能空间大小。通过该方法，简单、快捷的判断空调制冷站系统的节能潜力大小以及迅速查找各子系统节能点。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中央空调制冷站能耗分析的方法，其特征在于，包括：

获取中央空调制冷站和制冷站的能耗子单元的用电数据；

判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量；

若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个所述能耗子单元对应的单位面积的用电量；

若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个能耗子单元对应的能效指标；

其中，所述能效指标为总制冷量除以能耗子单元的用电量；所述能耗子单元包括制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量之后，还包括：

若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，估算所述中央中央空调制冷站的第一节能空间；

若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，估算所述中央空调制冷站的第二节能空间；

其中，所述第一节能空间＝(E_hs-E_hb)×S；

其中E_hs表示单位面积的实际制冷量，E_hb表示单位面积的参考制冷量，E_xb表示单位用电量的参考制冷量，E_xs表示单位用电量转换成的实际制冷量，ε_xb为标准的能效比值，ε_xs为实际的能效比值，S表示制冷区域总建筑面积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单位面积的实际制冷量＝Q_c/S；

其中，Q_c表示总制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

$Q_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c{\mathrm{\Δt}}_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c(T_{c,in}-T_{c,out});$

其中，G_c表示冷冻水的流量；c_P表示水的定压比热容；T_c，in表示冷冻水进口的水温；T_c，out表示冷冻水出口的水温；Δt_c表示冷冻水供回水温差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用电数据通过智能电表采集。

6.一种中央空调制冷站能耗分析的系统，其特征在于，包括；

数据采集单元，用于获取中央空调制冷站和制冷站的能耗子单元的用电数据；

第一判断单元，用于判断单位面积的实际制冷量是否高于单位面积的参考制冷量，判断单位用电量转换成的实际制冷量是否低于单位用电量的参考制冷量；

第一计算单元，用于若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个所述能耗子单元对应的单位面积的用电量；

第二计算单元，用于若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，根据所述能耗子单元的用电数据计算各个能耗子单元对应的能效指标；

其中，所述能效指标为总制冷量除以能耗子单元的用电量；所述能耗子单元包括制冷机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述装置，还包括：

第一估算单元，用于若所述单位面积的实际制冷量高于单位面积的参考制冷量，估算所述中央中央空调制冷站的第一节能空间；

第二估算单元，用于若单位用电量转换成的实际制冷量低于单位用电量的参考制冷量，估算所述中央空调制冷站的第二节能空间；

其中，所述第一节能空间＝(E_hs-E_hb)×S； E_hs表示单位面积的实际制冷量，E_hb表示单位面积的参考制冷量，E_xb表示单位用电量的参考制冷量，E_xs表示单位用电量转换成的实际制冷量，ε_xb为标准的能效比值，ε_xs为实际的能效比值，S表示制冷区域总建筑面积。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述单位面积的实际制冷量＝Q_c/S；

其中，Q_c表示总制冷量，S表示制冷区域总建筑面积。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

$Q_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c{\mathrm{\Δt}}_c=\frac{1}{3600}{c}_P{\mathrm{\ρG}}_c(T_{c,in}-T_{c,out});$

其中，G_c表示冷冻水的流量；c_P表示水的定压比热容；T_c，in表示冷冻水进口的水温；T_c，out表示冷冻水出口的水温；Δt_c表示冷冻水供回水温差。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用电数据通过智能电表采集。