CN105674489A - 一种中央空调水泵的优化控制方法及系统 - Google Patents

一种中央空调水泵的优化控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于中央空调控制领域，提供一种中央空调水泵的优化控制方法及系统，所述中央空调水泵包括冷冻水泵和冷却水泵，所述方法包括：定时检测冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值；若是，则根据冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对冷冻水泵的频率进行PID调节；定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值；若是，则根据冷却水泵的预设供回水温差，对冷却水泵的频率进行PID调节；若否，则检测冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节冷却水泵的频率。本发明可对冷冻水泵和冷却水泵的频率进行动态调节，在有效提高中央空调系统制冷/制热效率的同时降低其能耗。

Description

一种中央空调水泵的优化控制方法及系统
技术领域
本发明属于中央空调控制领域，尤其涉及一种中央空调水泵的优化控制方法及系统。
背景技术
现有的中央空调系统都存在空调冷冻水系统和冷却水系统大流量小温差的问题。例如，写字楼的中央空调系统，在夏季供冷季节通常将其冷冻水系统的供回水温差设计为5℃，然而在实际运行中，整个夏季供冷季节，冷冻水系统的供回水最大温差仅为3℃。由于在大多数时间，中央空调系统的冷却水系统不用全部运行，就已经可以满足制冷需求，因此，现有的中央空调系统在满负荷状态下运行的时间很短，导致所有冷冻水系统大部分时间都在大流量小温差情况下运行，制冷效率较低，且造成严重的能源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中央空调水泵的优化控制方法及系统，旨在解决现有的中央空调系统在满负荷状态下运行的时间很短，导致所有冷冻水系统大部分时间都在大流量小温差情况下运行，制冷效率较低，且造成严重的能源浪费的问题。
本发明是这样实现的，一种中央空调水泵的优化控制方法，所述中央空调水泵包括冷冻水泵和冷却水泵，所述方法包括：
定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值；
若是，则根据所述冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对所述冷冻水泵的频率进行PID调节；
定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值；
若是，则根据所述冷却水泵的预设供回水温差，对所述冷却水泵的频率进行PID调节；
若否，则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率。
优选的，所述定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值之后，还包括：
若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵。
本发明还提供一种中央空调水泵的优化控制系统，所述中央空调水泵包括冷冻水泵和冷却水泵，所述系统包括：
冷冻泵出水温差检测模块，用于定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值；
冷冻泵PID调节模块，用于若所述冷冻水泵的出水温度大于预设出水温度最低值，则根据所述冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对所述冷冻水泵的频率进行PID调节；
湿球温度检测模块，用于定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值；
冷却泵PID调节模块，用于若所述当前湿球温度小于/等于预设湿球温度最小值，则根据所述冷却水泵的预设供回水温差，对所述冷却水泵的频率进行PID调节；
冷却泵频率调节模块，用于若所述当前湿球温度大于预设湿球温度最小值，则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率。
优选的，所述系统还包括：
冷冻泵频率调节模块，用于若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
通过定时检测冷冻水泵的出水温度及中央空调的当前湿球温度，并分别根据冷冻水泵的出水温度及中央空调的当前湿球温度，对冷冻水泵和冷却水泵的频率进行动态调节，可在有效提高中央空调系统制冷/制热效率的同时降低其能耗。
附图说明
图1是本发明实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法的流程框图；
图2是本发明一实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法的流程框图；
图3是本发明另一实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法的流程框图；
图4是本发明实施例提供的中央空调水泵的优化控制系统的结构框图；
图5是本发明实施例提供的冷却泵频率调节模块的结构框图；
图6是本发明实施例提供的第二冷却泵频率调节单元的结构框图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法的流程框图。
本实施例提供的中央空调水泵包括冷冻水泵和冷却水泵。
如图1所示，本实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法包括：
步骤S101：定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值。
预设出水温度最低值，即预先设置的所述冷却水泵的出水温度最低值。
在一优选实施例中，步骤S101之前还包括：设置所述冷冻水泵的出水温度最低值。
在具体应用中，所述预设出水温度最低值可以根据实际需要设置，本实施例中优选所述预设出水温度最低值为5℃。
在一优选实施例中，步骤S101之前，还包括：控制所述冷冻水泵进入节能模式。
在一优选实施例中，步骤S101之后，还包括：若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵。
在具体应用中，所述最高频率为预先设置的所述冷冻水泵的运行频率的最高值。对应的，所述若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵之前，还包括步骤：预先设置所述冷冻水泵的最高频率。
步骤S102：若是(即，若所述冷冻水泵的出水温度大于预设出水温度最低值)，则根据所述冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对所述冷冻水泵的频率进行PID调节。
PID即ProportionIntegrationDifferentiation，比例积分微分控制器。
预设供回水温差，即预先设置的供回水温差；预设供回水压差，即预先设置的供回水压差；预测负荷，即预先根据冷冻水泵的运行情况估测的负荷。
在一优选实施例中，步骤S102之前还包括：设置所述冷冻水泵的供回水温差或供回水压差或负荷。
在具体应用中，所述预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷均可根据实际需要进行设置，本实施例中，优选所述预设供回水温差为5℃、所述预设供回水压差为150KPA(千帕)。
步骤S103：定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值。
预设湿球温度最小值，即预先设置的湿球温度最小值。
在一优选实施例中，所述步骤S103之前还包括：设置湿球温度最小值。
在一优选实施例中，所述步骤S103之前还包括：读取当前湿球温度。
在一优选实施例中，所述步骤S103之前还包括：控制所述冷却水泵进入智能模式。
步骤S104：若是(即，若所述当前湿球温度小于/等于预设湿球温度最小值)，则根据所述冷却水泵的预设供回水温差，对所述冷却水泵的频率进行PID调节。
预设供回水温差，即预先设置的供回水温差。
在一优选实施例中，步骤S104之前还包括：设置所述冷却水泵的供回水温差。
步骤S105：若否(即，若当前湿球温度大于预设湿球温度最小值)，则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率。
在一优选实施例中，步骤S105之前还包括：读取所述冷却水泵的当前出水温度。
步骤S101和步骤S103中的定时检测，是指每间隔一定的时间段重新检测一次。在具体应用中，可以根据实际需要设定检测的间隔时间段，所述间隔时间段可以是1分钟、5分钟、10分钟等。
图2是本发明一实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法的流程框图。
如图2所示，本实施例是对图1所示的步骤S105的进一步扩展，在本实施例中所述步骤S105具体包括：
步骤S201：检测所述当前出水温度是否小于预设出水温度最高值。
预设出水温度最高值，即预先设置的所述冷却水泵的出水温度最高值。
在具体应用中，所述预设出水温度最高值可根据实际需要进行设置。
在一优选实施例中，步骤S201之前还包括：设置所述冷却水泵的出水温度最高值。
步骤S202：若否(即，若当前出水温度大于/等于预设出水温度最高值)，则按照预设最高频率运行所述冷却水泵。
所述预设最高频率，即为预先设置的所述冷却水泵的运行频率的最高值。
在一优选实施例中，步骤S202之前还包括：预先设置所述冷却水泵的最高频率。
在一优选实施例中，步骤S202之前还包括：控制所述冷却水泵进入安全模式。
步骤S203：若是(即，若所述当前湿球温度大于预设湿球温度最小值)，则读取所述冷却水泵的当前冷负荷及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前COP值。
COP(即CoefficientOfPerformance，制热能效比)值，表示能量与热量之间的转换比率。
在一优选实施例中，读取所述冷却水泵的当前冷负荷及当前电功率的步骤也可以放在步骤S103之前。
步骤S204：根据所述当前COP值调节所述冷却水泵的频率。
图3是本发明另一实施例提供的中央空调水泵的优化控制方法的流程框图。
如图3所示，本实施例是对图2所示的步骤S204的进一步扩展，在本实施例中所述步骤S204具体包括：
步骤S301：读取所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷、当前主机编号及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前输出频率。
在一优选实施例中，读取所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷、当前主机编号及当前电功率的步骤也可以放在步骤S103之前。
步骤S302：判断所述当前COP值是否在预设COP值范围内，所述预设COP值范围为上一次记录的COP值±偏差系数。
在具体应用中，所述偏差系数可以根据实际情况进行设置，在本实施例中所述偏差系数优选为0.03。
在一优选实施例中，步骤S302之前还包括：设置所述冷却水泵的预设COP值范围。
在一优选实施例中，步骤S302之后还包括：若所述当前COP值在预设COP值范围内，且所述当前输出频率与上一次记录的输出频率的调节方向不同，则根据所述当前输出频率调节所述冷却水泵的频率。
步骤S303：若所述当前COP值不在预设COP值范围内，则记录所述当前输出频率。
步骤S304：判断所述当前COP值是否在最优COP值范围内。
在具体应用中，所述最优COP值可以根据所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷查表得到。
在一优选实施例中，步骤S304之前还包括：根据所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷查表得到所述最优COP值。
步骤S305：若是(即，若所述当前COP值在最优COP值范围内)，则记录所述当前COP值。
步骤S306：若否，(即，若所述当前COP值不在最优COP值范围内)则记录所述当前湿球温度、当前冷负荷、当前主机编号、当前电功率及所述当前COP值，并将所述最优COP值更新为所述当前COP值。
图4是本发明实施例提供的中央空调水泵的优化控制系统的结构框图。
如图4所示，本实施例提供的中央空调水泵的优化控制系统，包括：
冷冻泵出水温差检测模块101，用于定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值。
在一优选实施例中，系统还包括：冷冻泵出水温度设置模块，用于设置所述冷冻水泵的出水温度最低值。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷冻泵模式控制模块，用于控制所述冷冻水泵进入节能模式。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷冻泵频率调节模块，用于若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷冻泵频率设置模块，用于预先设置所述冷冻水泵的最高频率。
冷冻泵PID调节模块102，用于若所述冷冻水泵的出水温度大于预设出水温度最低值，则根据所述冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对所述冷冻水泵的频率进行PID调节。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷冻泵供回水温差设置模块，用于设置所述冷冻水泵的供回水温差；供回水压差设置模块，用于设置所述冷冻水泵的供回水温差；负荷设置模块，用于设置所述冷冻水泵的负荷。
湿球温度检测模块103，用于定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值。
在一优选实施例中，所述系统还包括：湿球温度设置模块，用于设置所述湿球温度最小值。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷却泵数据读取模块，用于读取所述当前湿球温度。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷却泵模式控制模块，用于控制所述冷却水泵进入智能模式。
冷却泵PID调节模块104，用于若所述当前湿球温度小于/等于预设湿球温度最小值，则根据所述冷却水泵的预设供回水温差，对所述冷却水泵的频率进行PID调节。
在一优选实施例中，所述系统还包括：冷却泵供回水温差设置模块，用于设置所述冷却水泵的供回水温差。
冷却泵频率调节模块105，用于若所述当前湿球温度大于预设湿球温度最小值，则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率。
在一优选实施例中，所述冷却泵数据读取模块，还用于读取所述冷却水泵的当前出水温度。
图5是本发明实施例提供的冷却泵频率调节模块的结构框图。
如图5所示，本实施例提供的冷却泵频率调节模块105，具体包括：
冷却泵出水温度检测单元201，用于若所述当前湿球温度大于预设湿球温度最小值，则进一步检测所述当前出水温度是否小于预设出水温度最高值。
在一优选实施例中，所述冷却泵频率调节模块105还包括：冷却泵出水温度设置单元，用于设置所述冷却水泵的出水温度最高值。
第一冷却泵频率调节单元202，用于若所述当前出水温度大于预设出水温度最高值，则按照预设最高频率运行所述冷却水泵。
在一优选实施例中，所述冷却泵频率调节模块105还包括：冷却泵频率设置单元，用于设置所述冷却水泵的最高频率。
在一优选实施例中，冷却泵模式控制模块，还用于控制所述冷却水泵进入安全模式。
冷却泵COP值计算单元203，用于若所述当前出水温度小于/等于预设出水温度最高值，则读取所述冷却水泵的当前冷负荷及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前COP值。
在一优选实施例中，所述冷却泵数据读取模块，还用于读取所述冷却水泵的当前冷负荷及当前电功率。
第二冷却泵频率调节单元204，用于根据所述当前COP值调节所述冷却水泵的频率。
图6是本发明实施例提供的第二冷却泵频率调节单元的结构框图。
如图6所示，本实施例提供的第二冷却泵频率调节单元204，具体包括：
冷却泵频率计算子单元301，用于读取所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷、当前主机编号及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前输出频率。
在一优选实施例中，所述冷却泵数据读取模块，还用于读取所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷、当前主机编号及当前电功率。
冷却泵COP值判断子单元302，用于判断所述冷却水泵的当前COP值是否在预设COP值范围内，所述预设COP值范围为上一次记录的COP值±偏差系数。
在一优选实施例中，第二冷却泵频率调节单元204还包括：冷却泵COP值设置子单元，用于设置所述冷却水泵的预设COP值范围。
在一优选实施例中，第二冷却泵频率调节单元204，还用于若所述当前COP值在预设COP值范围内，且所述当前输出频率与上一次记录的输出频率的调节方向不同，则根据所述当前输出频率调节所述冷却水泵的频率。
冷却泵频率记录子单元303，用于若所述当前COP值不在预设COP值范围内，则记录所述当前输出频率。
冷却泵最优COP值判断子单元304，用于判断所述当前COP值是否在最优COP值范围内。
在一优选实施例中，第二冷却泵频率调节单元204还包括：冷却泵最优COP值查询子单元，用于根据所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷查表得到所述最优COP值。
冷却泵COP值记录子单元305，用于若所述当前COP值在最COP值范围内，则记录所述当前COP值。
冷却泵COP参数记录更新子单元306，用于若所述当前COP值不在最优COP值范围内，则记录所述当前湿球温度、当前冷负荷、当前主机编号、当前电功率及当前COP值，并将所述最优COP值更新为所述当前COP值。
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 (10)

1.一种中央空调水泵的优化控制方法，所述中央空调水泵包括冷冻水泵和冷却水泵，其特征在于，所述方法包括：
定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值；
若是，则根据所述冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对所述冷冻水泵的频率进行PID调节；
定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值；
若是，则根据所述冷却水泵的预设供回水温差，对所述冷却水泵的频率进行PID调节；
若否，则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率。
2.如权利要求1所述的中央空调水泵的优化控制方法，其特征在于，在所述定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值之后，还包括：
若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵。
3.如权利要求1所述的中央空调水泵的优化控制方法，其特征在于，所述则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率，具体包括：
检测所述当前出水温度是否小于预设出水温度最高值；
若否，则按照预设最高频率运行所述冷却水泵；
若是，则读取所述冷却水泵的当前冷负荷及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前COP值；
根据所述当前COP值调节所述冷却水泵的频率。
4.如权利要求3所述的中央空调水泵的优化控制方法，其特征在于，所述根据所述当前COP值调节所述冷却水泵的频率，具体包括：
读取所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷、当前主机编号及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前输出频率；
判断所述当前COP值是否在预设COP值范围内，所述预设COP值范围为上一次记录的COP值±偏差系数；
若所述当前COP值不在预设COP值范围内，则记录所述当前输出频率；
判断所述当前COP值是否在最优COP值范围内；
若是，则记录所述当前COP值；
若否，则记录所述当前湿球温度、当前冷负荷、当前主机编号、当前电功率及所述当前COP值，并将所述最优COP值更新为所述当前COP值。
5.如权利要求4所述的中央空调水泵的优化控制方法，其特征在于，在所述判断所述当前COP值是否在预设COP值范围内之后，还包括：
若所述当前COP值在预设COP值范围内，且所述当前输出频率与上一次记录的输出频率的调节方向不同，则根据所述当前输出频率调节所述冷却水泵的频率。
6.一种中央空调水泵的优化控制系统，所述中央空调水泵包括冷冻水泵和冷却水泵，其特征在于，所述系统包括：
冷冻泵出水温差检测模块，用于定时检测所述冷冻水泵的出水温度是否大于预设出水温度最低值；
冷冻泵PID调节模块，用于若所述冷冻水泵的出水温度大于预设出水温度最低值，则根据所述冷冻水泵的预设供回水温差或预设供回水压差或预测负荷，对所述冷冻水泵的频率进行PID调节；
湿球温度检测模块，用于定时检测当前湿球温度是否小于/等于预设湿球温度最小值；
冷却泵PID调节模块，用于若所述当前湿球温度小于/等于预设湿球温度最小值，则根据所述冷却水泵的预设供回水温差，对所述冷却水泵的频率进行PID调节；
冷却泵频率调节模块，用于若所述当前湿球温度大于预设湿球温度最小值，则检测所述冷却水泵的当前出水温度，并根据所述当前出水温度调节所述冷却水泵的频率。
7.如权利要求6所述的中央空调水泵的优化控制系统，其特征在于，所述系统还包括：
冷冻泵频率调节模块，用于若所述冷冻水泵的出水温度不大于所述预设出水温度最低值，则按照最高频率运行所述冷冻水泵。
8.如权利要求6所述的中央空调水泵的优化控制系统，其特征在于，所述冷却泵频率调节模块，具体包括：
冷却泵出水温度检测单元，用于若所述当前湿球温度大于预设湿球温度最小值，则进一步检测所述当前出水温度是否小于预设出水温度最高值；
第一冷却泵频率调节单元，用于若所述当前出水温度大于预设出水温度最高值，则按照预设最高频率运行所述冷却水泵；
冷却泵COP值计算单元，用于若所述当前出水温度小于/等于预设出水温度最高值，则读取所述冷却水泵的当前冷负荷及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前COP值；
第二冷却泵频率调节单元，用于根据所述当前COP值调节所述冷却水泵的频率。
9.如权利要求8所述的中央空调水泵的优化控制系统，其特征在于，所述第二冷却泵频率调节单元，具体包括：
冷却泵频率计算子单元，用于读取所述当前湿球温度和所述冷却水泵的当前冷负荷、当前主机编号及当前电功率，并计算所述冷却水泵的当前输出频率；
冷却泵COP值判断子单元，用于判断所述冷却水泵的当前COP值是否在预设COP值范围内，所述预设COP值范围为上一次记录的COP值±偏差系数；
冷却泵频率记录子单元，用于若所述当前COP值不在预设COP值范围内，则记录所述当前输出频率；
冷却泵最优COP值判断子单元，用于判断所述当前COP值是否在最优COP值范围内；
冷却泵COP值记录子单元，用于若所述当前COP值在最COP值范围内，则记录所述当前COP值；
冷却泵COP参数记录更新子单元，用于若所述当前COP值不在最优COP值范围内，则记录所述当前湿球温度、当前冷负荷、当前主机编号、当前电功率及当前COP值，并将所述最优COP值更新为所述当前COP值。
10.如权利要求9所述的中央空调水泵的优化控制系统，其特征在于，所述第二冷却泵频率调节单元具体还包括：
冷却泵频率调节子单元，用于若所述当前COP值在预设COP值范围内，且所述当前输出频率与上一次记录的输出频率的调节方向不同，则根据所述当前输出频率调节所述冷却水泵的频率。
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