CN105972769B

CN105972769B - 热回收多联机系统运行控制方法、装置及多联机系统

Info

Publication number: CN105972769B
Application number: CN201610369965.7A
Authority: CN
Inventors: 范波
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea HVAC Equipment Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; Guangdong Midea HVAC Equipment Co Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2018-12-14
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: CN105972769A

Abstract

本发明涉及中央空调控制领域，公开了一种热回收多联机系统运行控制方法、装置及多联机系统。该方法包括：获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力，用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力，以及第二区域制冷所需的总热负荷；根据总热负荷和内机制冷能力，计算用于对第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷；基于总制热能力、总热负荷、内机制冷能力以及冷水机组热负荷，确定多联机系统的性能系数；以及调整第二组内机中工作内机的组合，以使性能系数最大的组合控制多联机系统运行。通过上述技术方案，确定多联机系统的性能系数，并调整第二组内机中工作内机的组合，能够实现多联机系统机组的高效运行。

Description

热回收多联机系统运行控制方法、装置及多联机系统

技术领域

本发明涉及中央空调控制领域，具体地，涉及一种多联机系统热回收运行控制方法、装置及多联机系统。

背景技术

传统数据中心空调一般采用蒸汽压缩制冷技术，全天候制冷运行，电能消耗巨大，在这一过程中数据中心产生的热量都会被浪费，无法产生有效的价值。在冬季及春秋过渡的低温季节，室外空气温度较低，但是由于数据中心对空气的质量以及含湿量要求很高，无法直接应用室外空气这种自然冷源，而过滤空气会增加设备的运行和维护成本。

为了解决上述问题，提出了两管制热回收多联机的解决方案。两管制热回收多联机能够同时制冷和制热，在一定程度上实现系统的冷凝热回收，同时无需冷空气直接进入数据中心，减少了对于空气过滤的成本。对于同时存在水冷和风冷的数据中心空调系统，两管制热回收多联机系统能够作为数据中心冷源的补充，达到节能的目的。然而多联机系统中包括多种不同类型的内机，各个内机的能力不同，因此如何配置多联机系统热回收运行成为本领域中亟待解决的问题。

针对上述技术问题，现有技术中尚无良好解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法及装置，该方法及装置能够实现多联机系统机组的高效运行。

为了实现上述目的，本发明提供一种热回收多联机系统运行控制方法，该方法包括：

获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力，用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力，以及所述第二区域制冷所需的总热负荷；

根据所述总热负荷和所述内机制冷能力，计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷；

基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数；以及

调整所述第二组内机中工作内机的组合，以使所述性能系数最大的组合控制所述多联机系统运行。

进一步地，所述获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力的步骤包括：获取室外环境温度、所述第一区域温度、以及所述第一组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第一组内机中工作内机的每一个的制热能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制热能力求和得到所述总制热能力。

进一步地，所述获取用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力的步骤包括：获取室外环境温度、所述第二区域温度、以及所述第二组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第二组内机中工作内机的每一个的制冷能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制冷能力求和得到所述内机制冷能力。

进一步地，该方法包括通过以下公式计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷Qe_2-i：

Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}

其中，Qsum为所述总热负荷，Qe_{1_i}为所述内机制冷能力，i为所述第二组内机中工作内机的数量。

进一步地，所述基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数的步骤包括：

利用所述内机制冷能力和所述冷水机组热负荷查表得到对应的内机机组功率和冷水机组功率；以及

通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qsum)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

其中，Qc2为所述总制热能力，Qsum为所述总热负荷，Power_{VRF_i}为所述内机机组功率，Power_{ch_i}为所述冷水机组功率，以及i为所述第二组内机中工作内机的数量。

进一步地，所述获取所述第二区域制冷所需的总热负荷的步骤包括：

检测所述第二区域中的发热量；以及根据所述发热量得到所述第二区域制冷所需的总热负荷，其中所述总热负荷大于或等于所述发热量。

本发明的另一个方面，提供了一种热回收多联机系统运行控制装置，该装置包括：

能力及负荷获取模块，用于获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力，用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力，以及所述第二区域制冷所需的总热负荷；

负荷计算模块，用于根据所述总热负荷和所述内机制冷能力，计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷；

性能系数确定模块，用于基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数；以及

调整控制模块，用于调整所述第二组内机中工作内机的组合，以使所述性能系数最大的组合控制所述多联机系统运行。

进一步地，所述能力及负荷获取模块用于：获取室外环境温度、所述第一区域温度、以及所述第一组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第一组内机中工作内机的每一个的制热能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制热能力求和得到所述总制热能力。

进一步地，所述能力及负荷获取模块用于：获取室外环境温度、所述第二区域温度、以及所述第二组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第二组内机中工作内机的每一个的制冷能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制冷能力求和得到所述内机制冷能力。

进一步地，所述负荷计算模块，用于通过以下公式计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷Qe_2-i：

Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}

进一步地，所述性能系数确定模块用于：

通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qsum)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

进一步地，所述能力及负荷获取模块还用于：检测所述第二区域中的发热量；以及根据所述发热量得到所述第二区域制冷所需的总热负荷，其中所述总热负荷大于或等于所述发热量。

根据本发明的再一个方面，提供了一种多联机系统，该系统包括外机、内机以及上述的热回收多联机系统运行控制装置。

通过上述技术方案，基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定多联机系统的性能系数，并调整第二组内机中工作内机的组合，以使性能系数最大的组合控制所述第二组内机运行，能够实现多联机系统机组的高效运行。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式提供的一种热回收多联机系统运行控制方法流程示意图；

图2是本发明示例实施方式提供的热回收多联机系统运行控制方法流程图；

图3是本发明实施方式提供的热回收多联机系统运行控制装置组成示意图；以及

图4是本发明实施方式提供的热回收多联机系统组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明实施方式提供的一种热回收多联机系统运行控制方法流程示意图。如图1所示，本发明提供一种热回收多联机系统运行控制方法，该方法可以包括：

S101，获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力，用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力，以及所述第二区域制冷所需的总热负荷。

在实施方式中，上述第一组内机的总制热能力可以是当前总制热能力，其大小取决于当前第一组内机中工作内机的数量，即工作内机的数量越多，该总制热能力越大。在不同的实施方式中，上述总制热能力可以是该第一组内机的理论制热能力的最大值，即所有内机均工作时所能获得的制热能力。上述两种情况各有优势，所有内机都工作可以实现载荷在各个内机之间均摊，降低内机工作负荷，具有保护设备的技术效果。而对于一些内机不都同时工作的情况(例如，总制热需求很小、或者区域中的一部分不需要内机工作时)，使部分内机工作而另一部分内机不工作也可以实现节能的技术效果，也可以在一定程度上减低设备损耗提高设备使用寿命。

在实施方式中，获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力的步骤可以包括：获取室外环境温度(例如，干湿球温度，比如T4和T’4)、所述第一区域温度(例如，设定的室内温度，比如20℃、25℃等)、以及所述第一组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第一组内机中工作内机的每一个的制热能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制热能力求和得到所述总制热能力。举例的特征参数可以是内机的型号或性能表。在实施方式中，通过特征参数结合查表，可以确定每台内机的制热能力，从而可以根据每台内机的制热能力得到该组内机的总制热能力。

在实施方式中，获取用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力的步骤可以包括：获取室外环境温度(例如，干湿球温度，比如T4和T’4)、所述第二区域温度(例如，设定的温度，比如15℃、10℃等)、以及所述第二组内机中工作内机的每一个的特征参数(例如，内机的型号或性能表)；通过查表确定所述第二组内机中工作内机的每一个的制冷能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制冷能力求和得到所述内机制冷能力。在实施方式中，第二组内机可以将制冷吸收的热量传递给第一组内机用于制热，实现热回收。在实施方式中，第二组内机可以是变容量调节技术(VRF)内机。

S102，根据所述总热负荷和所述内机制冷能力，计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷。

对于同时使用风冷和水冷的多联机系统，单独的风冷(例如，通过VRF内机进行制冷)或水冷(例如，通过冷水机组制冷)可能都难以满足系统需要，因此，需要分别计算风冷和水冷所承担的热负荷。

在实施方式中，可以通过以下公式计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷Qe_2-i：

Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}

在实施方式中，可以通过以下步骤获取所述第二区域制冷所需的总热负荷：检测所述第二区域中的发热量；以及根据所述发热量得到所述第二区域制冷所需的总热负荷，其中所述总热负荷大于或等于所述发热量，即Qsum≥Qnum。

S103，基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数。

在实施方式中，基于总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数的步骤可以包括：

通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qsum)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

在不同的实施方式中，可以通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qe_{2_i}+Qe_{1_i})/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

其中，Qc2为所述总制热能力，Qe_2-i为冷水机组热负荷，Qe_{1_i}为所述内机制冷能力，Power_{VRF_i}为所述内机机组功率，Power_{ch_i}为所述冷水机组功率，以及i为所述第二组内机中工作内机的数量。

对于第二组内机中的内机型号均相同的情况，可以通过上述公式确定当多联机系统的性能系数最大时第二组内机中工作内机的数量，并据此控制第二组内机工作，从而控制整个多联机系统工作。

对于第二组内机中存在多中型号的情况，本领域技术人员可以利用本发明上述实施方式提供的方法，针对不同的型号和内机数量组合对多联机系统的性能系数进行计算。同样地，选择使得多联机系统的性能系数最大的内机组合来控制该多联机系统工作。

在不同的实施方式中，对于第一组内机的控制同样存在上述两种情况，本领域技术人员可以利用上述方法相应地确定使得多联机系统的性能系数最大的组合来控制多联机系统工作。

S104，调整所述第二组内机中工作内机的组合，以使所述性能系数最大的组合控制所述多联机系统运行。

图2是本发明示例实施方式提供的热回收多联机系统运行控制方法流程图。在图2所示的示例中，以在数据中心中使用的热回收多联机系统为例，其中数据中心的办公区域和数据中心区域可以进行热回收。

在实施方式中，根据室外温度、数据中心运行条件和用户需求对热回收多联机系统分为两种运行方式：室内用户为制热需求，数据中心为制冷需求，采用主制冷模式运行，通过热回收方式回收数据中心热量。对于数据中心负荷小而办公室用户侧热负荷大的条件，采用主制热模式运行，可在主制热模式下通过热回收方式回收数据中心的热量用于制热。

参考图2，具体控制过程可以如以下步骤：

在多联机系统运行后，

1)参数读取步骤，读取的参数包括室外环境干湿球温度T4和T’4，办公区域T12温度，办公区域内机开启台数InUnit2，办公区域内机型号S2；数据中心区域干湿球温度T11和T’11，数据中心区域内机型号S1；

2)热负荷计算步骤，根据办公区域内开启的内机型号S2，内机台数InUnit2，室外环境干湿球温度T4和T’4，查表获得办公区域内机能力Qc2；根据数据中心设备发热量Qnum，计算数据中心的热负荷Qsum；

3)设计步骤，设计数据中心侧VRF内机的开启台数i，i≤Dunit2，其中Dunit2为数据中心侧VRF内机的总台数；

4)VRF功率计算步骤，根据内机开启台数i及相应的内机型号S1i计算每台内机能力Qei和总VRF内机能力Qe1_i，根据VRF机组性能表获得该工况下和开启台数i条件下的VRF功率Power_{VRF_i}

5)冷水机组功率计算步骤，计算冷水机组承担数据中心的负荷Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}，根据冷水机组性能表获得该工况下冷水机组的功率Power_{ch_i}；

6)计算系统COP

COPsystem_i＝(Qc2+Qe1_i+Qe2_i)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})；

7)确定数据中心内VRF内机的开启台数为i台以及相应的型号，进行下位机控制。

本发明实施方式提供的方法可以用于采用两管制热回收多联机系统的数据中心。实现数据中心的热回收节能方式，通过两管制热回收多联机的热回收效用，实现对于数据中心冬季和过渡季节热量的回收，节约数据中心和办公室的用能成本。同时能够满足用户数据中心和办公区域夏季制冷的需求。

图3是本发明实施方式提供的热回收多联机系统运行控制装置组成示意图。如图3所示，本发明实施方式提供的热回收多联机系统运行控制装置可以包括：

能力及负荷获取模块301，用于获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力，用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力，以及所述第二区域制冷所需的总热负荷；

负荷计算模块302，用于根据所述总热负荷和所述内机制冷能力，计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷；

性能系数确定模块303，用于基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数；以及

调整控制模块304，用于调整所述第二组内机中工作内机的组合，以使所述性能系数最大的组合控制所述多联机系统运行。

在实施方式中，能力及负荷获取模块301可以用于：获取室外环境温度、所述第一区域温度、以及所述第一组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第一组内机中工作内机的每一个的制热能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制热能力求和得到所述总制热能力。举例的特征参数可以是内机的型号或性能表。在实施方式中，能力及负荷获取模块301可以通过特征参数结合查表，可以确定每台内机的制热能力，从而可以根据每台内机的制热能力得到该组内机的总制热能力。

相应地，能力及负荷获取模块301还可以用于：获取室外环境温度(例如，干湿球温度)、所述第二区域温度、以及所述第二组内机中工作内机的每一个的特征参数；通过查表确定所述第二组内机中工作内机的每一个的制冷能力；以及将所确定的工作内机的每一个的制冷能力求和得到所述内机制冷能力。

相应地，能力及负荷获取模块301还可以用于：检测所述第二区域中的发热量；以及根据所述发热量得到所述第二区域制冷所需的总热负荷，其中所述总热负荷大于或等于所述发热量。

在实施方式中，能力及负荷获取模块301可以包括多个传感器或检测单元，以实现温度检测。能力及负荷获取模块301还可以包括存储器，用于存储内机特征参数，例如内机型号或性能表等参数。此外，能力及负荷获取模块301还可以包括处理器或运算器，以根据从传感器及存储器获得的数据进行运算确定总制热能力、内机制冷能力，以及总热负荷。

在实施方式中，负荷计算模块302，可以用于通过以下公式计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷Qe_2-i：

Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}

性能系数确定模块303可以用于：

通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qsum)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

通过负荷计算模块302和性能系数确定模块303，可以对机组COP进行计算以及对用户侧内机开启台数、制冷和制热所需负荷进行计算和分析，能够对数据中心所承担负荷进行优化分配，从而控制VRF内机的开启台数，实现设备的高效运行。

图4是本发明实施方式提供的热回收多联机系统组成示意图。本发明实施方式提供的多联机系统，包括外机、位于办公室和数据中心的多联机内机以及图3所示的上述热回收多联机系统运行控制装置。此外，多联机系统还可以包括水冷机组(例如，水冷精密空调)。上述热回收多联机系统能够实现对于数据中心冬季和春秋过渡季节热量的回收，节约数据中心的用能成本，避免因为数据中心全年制冷，在室外温度低下时，低温制冷所产生的冷凝温度较低，负荷难以调节等问题。同时能够间接的应用室外空气这一自然冷源，达到节能环保的目的。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种热回收多联机系统运行控制方法，其特征在于，该方法包括：

调整所述第二组内机中工作内机的组合，以使所述性能系数最大的组合控制所述多联机系统运行；

其中，所述多联机系统包括所述冷水机组。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用于对第一区域进行制热的第一组内机的总制热能力的步骤包括：

获取室外环境温度、所述第一区域温度、以及所述第一组内机中工作内机的每一个的特征参数；

通过查表确定所述第一组内机中工作内机的每一个的制热能力；以及

将所确定的工作内机的每一个的制热能力求和得到所述总制热能力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用于对第二区域进行制冷的第二组内机的内机制冷能力的步骤包括：

获取室外环境温度、所述第二区域温度、以及所述第二组内机中工作内机的每一个的特征参数；

通过查表确定所述第二组内机中工作内机的每一个的制冷能力；以及

将所确定的工作内机的每一个的制冷能力求和得到所述内机制冷能力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括通过以下公式计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷Qe_2-i：

Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述总制热能力、总热负荷、所述内机制冷能力以及所述冷水机组热负荷，确定所述多联机系统的性能系数的步骤包括：

通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qsum)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述获取所述第二区域制冷所需的总热负荷的步骤包括：

检测所述第二区域中的发热量；以及

根据所述发热量得到所述第二区域制冷所需的总热负荷，其中所述总热负荷大于或等于所述发热量。

7.一种热回收多联机系统运行控制装置，其特征在于，该装置包括：

调整控制模块，用于调整所述第二组内机中工作内机的组合，以使所述性能系数最大的组合控制所述多联机系统运行；

其中，所述多联机系统包括所述冷水机组。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述能力及负荷获取模块用于：

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述能力及负荷获取模块用于：

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述负荷计算模块，用于通过以下公式计算用于对所述第二区域进行制冷的冷水机组的冷水机组热负荷Qe_2-i：

Qe_{2_i}＝Qsum-Qe_{1_i}

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述性能系数确定模块用于：

通过以下公式确定所述多联机系统的性能系数COPsystem_i：

COPsystem_i＝(Qc2+Qsum)/(Power_{VRF_i}+Power_{ch_i})

12.根据权利要求7-11中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述能力及负荷获取模块还用于：

检测所述第二区域中的发热量；以及

13.一种多联机系统，其特征在于，该系统包括外机、内机以及根据权利要求7-12中任一项权利要求所述的热回收多联机系统运行控制装置。