CN106969465A - 写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，包括步骤：S11、获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线；S12、运用最小二乘法对磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得磁悬浮冷水主机组的数学模型和单台冷冻泵的数学模型；S13、基于所获得的单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合磁悬浮冷水主机组的数学模型和单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；S14、根据中央空调的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围；S15、根据中央空调系统的预设部分负荷范围控制中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。

Description

写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法及装置

技术领域

本发明涉及写字楼的中央空调领域，更具体地说，涉及一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法及装置。

背景技术

传统的写字楼中央空调冷水主机组采用的加减机方法为对设置工况点进行对比，根据当前运行工况与设置工况点的大小关系进行加减机操作。例如：当中央空调冷负荷达到单台主机负荷的100％并运行5分钟以上时，进行加机操作，开启另一台冷水主机以满足当前的冷负荷需求；当中央空调冷负荷小于两台冷水机组总负荷的30％并运行5分钟以上时，进行减机操作，停止运行其中一台冷水主机以节约能耗。

就上述方法本身来讲，其存在一定缺点。主机长时间的处于满负荷或超负荷状态，会大大降低主机使用寿命，并提高主机的故障率；单纯的对设置点进行对比容易在设置点周围产生震动，即频繁的启停机、加减机，在当今提倡系统全生命周期控制的背景下，这些缺点显然是致命的。

另一方面，随着中央空调主机结构的不断革新，磁悬浮冷水主机冲击着传统的螺杆、离心冷水主机市场，一部分前瞻业主已将磁悬浮冷水主机应用在写字楼项目中，但由于磁悬浮冷水机组与传统的螺杆机、离心机在机组运行曲线上有着巨大差别，随之也出现了传统中央空调控制策略与磁悬浮冷水主机兼容性不好的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，包括以下步骤：

S11、获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线；

S12、运用最小二乘法对所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线和所述单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型；

S13、基于所获得的所述单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；所述对应关系曲线包括第1、2、……、X对应关系曲线；

S14、根据所述中央空调的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围；

S15、根据所述中央空调系统的预设部分负荷范围控制所述中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，在所述步骤S15之后还包括：

S16、实时监测所述中央空调系统的部分负荷；

S17、将所述中央空调系统的部分负荷与步骤S15获得的所述中央空调系统的预设部分负荷范围进行比较，判断所述中央空调系统的部分负荷是否在预设部分负荷范围内；若否，则执行步骤S18；

S18、判断所述中央空调系统的部分负荷是否小于第一预设部分负荷，若是，则执行步骤S19；若否，则执行步骤S110；

S19、判断所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量是否为N台，若否，则控制所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量为N台；

S110、判断所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量是否为M台，若否，则控制所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量为M台；

其中，M、N为正整数，且M＞N。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，在所述步骤S13之前还包括：

a1、结合所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线、所述单台冷冻泵的性能曲线，获得每一台所述磁悬浮冷水主机与所述单台冷冻泵的总能耗与所述中央空调系统部分负荷的第一对应关系曲线；

a2、根据所述单台冷冻泵的性能曲线获得多台冷冻泵的扬程与流量曲线；

a3、基于所述多台冷冻泵的扬程与流量曲线，计算在相同工况点下，开启X台所述磁悬浮冷水主机时所述冷冻泵增加的能耗。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，所述步骤S13包括：

根据所述冷冻泵增加的能耗、所述第一对应关系曲线，获得开启X台所述磁悬浮冷水主机时，X台所述磁悬浮冷水主机与X台所述冷冻泵的总能耗与所述中央空调系统部分负荷的第X对应关系曲线。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，所述步骤S14包括：

对所述第一对应关系曲线和所述第X对应关系曲线进行整合，确定所述第一对应关系曲线和所述第X对应关系曲线的交点；

基于所述第一对应关系曲线和所述第X对应关系曲线的交点，获得所述中央空调系统的所述预设部分负荷范围。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线包括每一台所述磁悬浮冷水主机在不同冷却水进出水温度下的部分负荷与能耗的特性曲线。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，所述单台冷冻泵的性能曲线包所述单台冷冻泵的扬程与流量曲线、所述单台冷冻泵的效率与流量曲线、所述单台冷冻泵的管网特性曲线。

在本发明所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法中，优选地，所述步骤a1包括：

基于相同冷冻泵并联时扬程不变，且流量成倍增长的原理，根据所述单台冷冻泵的扬程与流量曲线获得所述多台冷冻泵的扬程与流量曲线。

本发明还提供一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制装置，包括：

第一获取单元，用于获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线；

计算单元，用于运用最小二乘法对所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线和所述单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型；

第二获取单元，用于基于所获得的所述单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；所述对应关系曲线包括第1、2、……、X对应关系曲线；

整合单元，用于根据所述中央空调的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围；

控制单元，用于根据所述中央空调系统的所述预设部分负荷范围控制所述中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。

实施本发明的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，具有以下有益效果：本发明通过磁悬浮冷水主机的运行曲线及冷冻泵的性能曲线进行分析处理，获得相应的中央空调系统的预设部分负荷范围，并根据所获得的预设部分负荷范围以调控磁悬浮冷水主机组开启的数量，有效减少磁悬浮冷水主机满负荷或超负荷运行，在节能的同时提高磁悬浮冷水主机的使用寿命，减少故障率，避免频繁的启停磁悬浮冷水主机或加减磁悬浮冷水主机，实现对系统全生命周期的控制。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是应用本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法的中央空调系统的结构示意图；

图2是本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法第一实施例的流程示意图；

图3是本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法第二实施例的流程示意图；

图4是本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法第三实施例的流程示意图；

图5是本发明第三实施例磁悬浮冷水主机在不同冷却水进出水温度下的性能曲线图；

图6是本发明第三实施例单台冷冻泵增加为双台冷冻泵的变频示意图；

图7是本发明第三实施例单台冷冻泵变为双台冷冻泵的效率变化情况示意图；

图8是本发明第三实施例冷却水进出水温度为20℃/25℃时磁悬浮冷水主机+冷冻泵能耗与部分负荷关系曲线；

图9是图8关键区域放大图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明适用于全变频中央空调系统，即冷水主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔都可以变频的中央空调系统，并且冷水主机组与冷冻泵、冷却泵为一对一的系统结构，即一台磁悬浮冷水主机与一台冷冻泵和一台冷却泵串联连接，其具体结构如图1所示。

参见图2，图2是本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法第一实施例的流程示意图；该实施例的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法包括如下步骤：

S11、获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线。

优选地，磁悬浮冷水主机组的性能曲线包括每一台磁悬浮冷水主机在不同冷却水进出水温度下的部分负荷与能耗的特性曲线。且每一台磁悬浮冷水主机在不同冷却水进出水温度下的部分负荷与能耗的特性曲线可直接由厂家在磁悬浮冷水主机出厂前经测试后获得。

可以理解地，若项目中使用各台磁悬浮冷水主机为相同的冷水主机，则只需获取一台磁悬浮冷水主机的部分负荷与能耗的特性曲线。若项目中使用不同型号、大小的磁悬浮冷水主机，则需采集不同型号、大小的磁悬浮冷水主机的部分负荷与能耗的特性曲线。

优选地，单台冷冻泵的性能曲线包括单台冷冻泵的扬程与流量曲线、单台冷冻泵的效率与流量曲线、单台冷冻泵的管网特性曲线。

S12、运用最小二乘法对磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得磁悬浮冷水主机组的数学模型和单台冷冻泵的数学模型。

在该步骤中，通过运用最小二乘法对磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，可对离散的、无序的数据进行数学建模，从而可对各性能曲线的变化情况进行预测。另外，通过进行数学建模使各曲线可以数学模型进行表示，这样后续步骤中各曲线的交点就可通过控制器进行计算获得，有效提高了运算速率。

S13、基于所获得的单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合磁悬浮冷水主机组的数学模型和单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；对应关系曲线包括第1、2、……、X对应关系曲线；

在该步骤执行之前还包括如下步骤：

a1、结合磁悬浮冷水主机组的性能曲线、单台冷冻泵的性能曲线，获得每一台磁悬浮冷水主机与单台冷冻泵的总能耗与中央空调系统部分负荷的第一对应关系曲线；

a2、根据单台冷冻泵的性能曲线获得多台冷冻泵的扬程与流量曲线；在该步骤中，多台冷冻泵的扬程与流量曲线可基于相同冷冻泵并联时扬程不变，且流量成倍增长的原理，根据单台冷冻泵的扬程与流量曲线获得。

a3、基于多台冷冻泵的扬程与流量曲线，计算在相同工况点下，开启X台磁悬浮冷水主机时冷冻泵增加的能耗。

进一步地，在该步骤中，第X对应关系曲线即为开启X台磁悬浮冷水主机和X台冷冻泵时，中央空调系统的总能耗与中央空调系统部分负荷对应关系曲线。

例如，当所开启的磁悬浮冷主机为2台时，X＝2，此时所输出的总能耗即为2台磁悬浮冷水主机与2台冷冻泵的总能耗，所获得的关系曲线为第2对应关系曲线，即2台磁悬浮冷水主机与2台冷冻泵的总能耗与中央空调系统部分负荷的第2对应关系曲线。

进一步地，第2对应关系曲线的获取可根据以下方法获得：先计算在相同工况点下，只开启1台冷冻泵的能耗与开启2台冷冻泵时的能耗之差值，该差值即为磁悬浮冷水主机从开启1台到开启2台后，冷冻泵所增加的能耗。接着，将所计算得到的增加的能耗在第一对应关系曲线的基础上进行相应的叠加，即可得到第2对应关系曲线。同理，也可以计算磁悬浮冷水主机组从开启n台到开启m台(n＜m)时冷冻泵所增加的能耗，将从开启n台到开启m台冷冻泵所增加的能耗在开启n台时的第n对应关系曲线上进行叠加获得第m对应关系曲线。

S14、根据中央空调的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围。本发明所指的中央空调系统的总能耗为磁悬浮冷水主机的能耗与冷冻泵的能耗。

优选地，该步骤包括：

对第一对应关系曲线和第X对应关系曲线进行整合，确定第一对应关系曲线和第X对应关系曲线的交点；

基于第一对应关系曲线和第X对应关系曲线的交点，获得中央空调系统的预设部分负荷范围。

进一步地，在获得第一对应关系曲线和第X对应关系曲线后，先在曲线图中确定第一对应关系曲线和第X对应关系曲线的交点，由于无法精确计算实时工况，因此可根据项目经验在交点的周围确定缓冲区域范围，即估算出预设部分负荷范围。

S15、根据中央空调系统的预设部分负荷范围控制中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。

优选地，参见图3，图3是本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法第二实施例的流程示意图。如图3所示，写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，在步骤S15之后还包括：

S16、实时监测中央空调系统的部分负荷；

S17、将中央空调系统的部分负荷与步骤S15获得的中央空调系统的预设部分负荷范围进行比较，判断中央空调系统的部分负荷是否在预设部分负荷范围内；若否，则执行步骤S18；

在该步骤中，预设部分负荷范围的具体数值可根据所实施的项目进行确定，例如，在某一应用实施例中，预设部分负荷范围可为25％～40％。当在步骤S16中所监测的中央空调系统的部分负荷在预设部分负荷范围内时，假设实时监测的部分负荷为P，则25％＜P＜40％。可以理解地，当25％＜P＜40％时，继续进行实时监测，不对中央空调系统的磁悬浮冷水主机执行动作。

其次，当检测到中央空调系统的部分负荷时，先将所监测到的中央空调系统的实时部分负荷数据发送到中央空调系统的控制器中，控制器再将实时部分负荷数据与预设部分负荷范围进行比较，判断实时部分负荷数据是否落入预设部分负荷范围内，若是则继续监测，若否则执行步骤S18。

另外，该步骤中的预设部分负荷范围可预先存在存储器中。本发明可以通过各种存储器件存储预设部分负荷范围。各存储器件可由一个或多个存储组件所实现。于此，存储组件可以是诸如内存或缓存器等，但在此并不对其限制。内在可诸如只读存储器(Read-Only Memory；ROM)、随机存取内存(Random Access Memory；RAM)、非永久性内存、永久性内存、静态内存、易失存储器、闪存和/或任何存储数字信息的设备。

S18、判断中央空调系统的部分负荷是否小于第一预设部分负荷，若是，则执行步骤S19；若否，则执行步骤S110；

在该步骤中，由于在步骤S17中已经判断出中央空调系统的实时部分负荷不在预设部分负荷范围内，因此可进一步比较判断中央空调系统的实时部分负荷与预设部分负荷范围的端点值的大小。在本实施例中，预设部分负荷范围的端点值可为第一预设部分负荷和第二预设部分负荷，且第一预设部分负荷小于第二预设部分负荷；即第一预设部分负荷为预设部分负荷范围的下限值，第二预设部分负荷为预设部分负荷范围的上限值。

于此，可先与第一预设部分负荷或第二预设部分负荷进行比较。在该实施中，采用与第一预设部分负荷进行比较判断，若中央空调系统的实时部分负荷小于第一预设部分负荷，则执行步骤S19；若中央空调系统的实时部分负荷大于第一预设部分负荷，由于实时部分负荷既不在预设部分负荷范围内且大于第一预设部分负荷，即实时部分负荷大于第二预设部分负荷，此时需转到步骤S110。

S19、判断中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的数量是否为N台，若否，则控制中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的数量为N台；

在该步骤中，中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数为N台时，磁悬浮冷水主机与冷冻泵所产生的总能耗是最低的，也就是说，当中央空调系统的部分负荷小于第一预设部分负荷时，开启N台磁悬浮冷水主机和N台冷冻泵所产生的总能耗是最低的。

因此，当在步骤S18中判断出中央空调系统的实时部分负荷小于第一预设部分负荷时，需先判断所开启的磁悬浮冷水主机的台数是否为N台，若是，则保持磁悬浮冷水主机开启的台数不变，返回步骤S16继续监测中央空调系统的部分负荷。若所开启的磁悬浮冷水主机的台数不是N台，则需调整磁悬浮冷水主机开启的台数变为N台，使中央空调系统在满足需求的前提下，达到能耗最低。

S110、判断中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的数量是否为M台，若否，则控制中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的数量为M台；

其中，M、N为正整数，且M＞N。

在该步骤中，中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数为M台时，磁悬浮冷水主机与冷冻泵所产生的总能耗是最低的，也就是说，当中央空调系统的部分负荷大于第二预设部分负荷时，此时开启M台磁悬浮冷水主机和M台冷冻泵所产生的总能耗是最低的。

因此，当在步骤S18中判断出中央空调系统的实时部分负荷大于第二预设部分负荷时，先进一步判断所开启的磁悬浮冷水主机的台数是否为M台，若是，则保持磁悬浮冷水主机开启的台数不变，返回步骤S16继续监测中央空调系统的部分负荷。若所开启的磁悬浮冷水主机的台数不是M台，则需调整磁悬浮冷水主机开启的台数变为M台，使中央空调系统在满足需求的前提下，达到能耗最低。

参见图4，图4是本发明写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法第三实施例的流程示意图。如图4所示，在该实施例中，N为2，M为4，此时预设部分负荷范围为25％～40％。该实施例的磁悬浮冷水主机的控制方法包括如下步骤：

S21、实时监测中央空调系统的部分负荷；

S22、根据中央空调系统的部分负荷，判断中央空调系统的部分负荷是否在预设部分负荷范围内；若否，则执行步骤S23；

在该步骤中，预设部分负荷范围为25％～40％。当在步骤S21中所监测的中央空调系统的部分负荷在预设部分负荷范围内时，假设实时监测的部分负荷为P，则25％＜P＜40％。可以理解地，当25％＜P＜40％时，继续进行实时监测，不对中央空调系统的磁悬浮冷水主机执行动作，保持原有开启的磁悬浮冷水主机的数量。

其次，当检测到中央空调系统的部分负荷时，先将所监测到的中央空调系统的实时部分负荷数据发送到中央空调系统的控制器中，控制器再将实时部分负荷数据与预设部分负荷范围进行比较，判断实时部分负荷数据是否落入预设部分负荷范围内，若是则继续监测，若否则执行步骤S23。

另外，该步骤中的预设部分负荷范围可预先存在存储器中。本发明可以通过各种存储器件存储预设部分负荷范围。各存储器件可由一个或多个存储组件所实现。于此，存储组件可以是诸如内存或缓存器等，但在此并不对其限制。内在可诸如只读存储器(Read-Only Memory；ROM)、随机存取内存(Random Access Memory；RAM)、非永久性内存、永久性内存、静态内存、易失存储器、闪存和/或任何存储数字信息的设备。

S23、判断中央空调系统的部分负荷是否小于第一预设部分负荷，若是，则执行步骤S24；若否，则执行步骤S25；

在该步骤中，由于在步骤S22中已经判断出中央空调系统的实时部分负荷不在预设部分负荷范围内，因此可进一步比较判断中央空调系统的实时部分负荷与预设部分负荷范围的端点值的大小。在本实施例中，预设部分负荷范围的端点值可为第一预设部分负荷和第二预设部分负荷，且第一预设部分负荷小于第二预设部分负荷；即第一预设部分负荷为预设部分负荷范围的下限值，第二预设部分负荷为预设部分负荷范围的上限值。

于此，可先与第一预设部分负荷或第二预设部分负荷进行比较。在该实施中，采用与第一预设部分负荷进行比较判断，若中央空调系统的实时部分负荷小于第一预设部分负荷，则执行步骤S24；若中央空调系统的实时部分负荷大于第一预设部分负荷，由于实时部分负荷既不在预设部分负荷范围内且大于第一预设部分负荷，即实时部分负荷大于第二预设部分负荷，此时需转到步骤S25。

S24、判断中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数是否为2台，若否，则控制中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数为2台；

在该步骤中，中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数为2台时，磁悬浮冷水主机与冷冻泵所产生的总能耗是最低的，也就是说，当中央空调系统的部分负荷小于第一预设部分负荷时，开启2台磁悬浮冷水主机和2台冷冻泵所产生的总能耗是最低的。

因此，当在步骤S23中判断出中央空调系统的实时部分负荷小于第一预设部分负荷时，需先判断所开启的磁悬浮冷水主机的台数是否为2台，若是，则保持磁悬浮冷水主机开启的台数不变，返回步骤S21继续监测中央空调系统的部分负荷。若所开启的磁悬浮冷水主机的台数不是2台，则需调整磁悬浮冷水主机开启的台数变为2台，使中央空调系统在满足需求的前提下，达到能耗最低。

S25、判断中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数是否为4台，若否，则控制中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数为4台；

在该步骤中，中央空调系统开启的磁悬浮冷水主机的台数为4台时，磁悬浮冷水主机与冷冻泵所产生的总能耗是最低的，也就是说，当中央空调系统的部分负荷大于第二预设部分负荷时，此时开启4台磁悬浮冷水主机和4台冷冻泵所产生的总能耗是最低的。

因此，当在步骤S23中判断出中央空调系统的实时部分负荷大于第二预设部分负荷时，先进一步判断所开启的磁悬浮冷水主机的台数是否为4台，若是，则保持磁悬浮冷水主机开启的台数不变，返回步骤S21继续监测中央空调系统的部分负荷。若所开启的磁悬浮冷水主机的台数不是4台，则需调整磁悬浮冷水主机开启的台数变为4台，使中央空调系统在满足需求的前提下，达到能耗最低。

图5至图9是应用于某写字楼项目的具体实施例，该项目建筑面积为100,000m2，高200m，地下4层停车场，地上40层，中央空调系统采用四台800冷吨的磁悬浮冷水机、四台75kW冷冻泵以及四台55kW冷却泵。且每台磁悬浮冷水机与一台冷冻泵和一台冷却泵串联，对该写字楼供冷。

参见图5，图5是本发明第三实施例磁悬浮冷水主机在不同冷却水进出水温度下的性能曲线图。如图5所示为某品牌的磁悬浮冷水主机，该品牌磁悬浮冷水主机在冷却水温度相同的情况下，磁悬浮冷水主机的部分负荷越低能耗越高，而在相同冷却水进出水温度、相同部分负荷的情况下冷却水进出水温度越低、能耗越高。

但是，由于本项目中，写字楼中央空调系统采用的是一台磁悬浮冷水主机对应一台冷冻泵和一台冷却泵的一对一联锁控制模式，启用一台新的磁悬浮冷水主机，相应地也要启动一台冷冻泵和一台冷却泵。因此，在考虑磁悬浮冷水主机节能的同时也要考虑到开启冷冻泵所带来的能耗变化。即参考图6至图7的分析。

参见图6，图6是本发明第三实施例单台冷冻泵增加为双台冷冻泵的变频示意图。如图6所示，当单个冷冻泵处于50Hz时，A点为系统的运行点。此时，若要增加一台冷冻泵，由于需要保持此时末端水利平衡的流量以及扬程，两台冷冻泵会同时降频到nHz，从而维持与管网特性曲线的交点在A点。由于两台冷冻泵为并联时，根据相同冷冻泵并联时扬程不变、且流量成倍增长的原理，此时当两台冷冻泵降频到nHz时，单台冷冻泵也应保持A点的扬程且流量为A点的一半，即图6中的B点。

若认为变频前后冷冻泵所提供的扬程、流量没有变化，则管网特性曲线并不会偏移或改变。因为冷冻水封闭的管路系统，其特性曲线公式为：

H＝h_r+h_s

其中：

h_r为管网的沿程阻力，h_s为管网的局部阻力。

将公式扩展则有：

即：

H＝S·Q²

其中：

上式中，只有λ与管网流量有关但非常微小，可以忽略不计。这样管网特性曲线的系数S可近似认为与流量不相关。也就是说，当管网内流量一定且末端情况不变的情况下管网特性曲线不会发生变化。

单台冷冻泵在B点时所作的机械功为在A点时的一半，变频后两台冷冻泵所作的机械功与变频前一台冷冻泵所做的机械功相等。变频后冷冻泵能耗是否变化应考虑其变频前后的效率变化情况。

参见图7，图7是本发明第三实施例单台冷冻泵变为双台冷冻泵的效率变化情况示意图。

图7是单台冷冻泵变为双台冷冻泵的效率变化情况示意图。如图7所示，上凸曲线为一台冷冻泵的效率曲线。可以看出，该冷冻泵的效率曲线为一条向上突起的曲线，有最高点没有最低点，当水泵处于额定工况点运行时(551.2m³/h，30.15m，83.26％)，其效率点在效率曲线最高点的右侧(如图中的C点所示)。而若在此由一台冷冻泵变为两台冷冻泵，两台冷冻泵中的每一台冷冻泵将以275.6m³/h、30.15m运行，此时的效率点在最高点的左侧(如图中的D点所示)，相较于额定工况点效率略微下降。

若仅看效率曲线，单台冷冻泵流量在350m³/h–550m³/h区间内变化较为平稳，但在流量小于300m³/h以内下降较为迅速。由于无法精确计算实时工况，故本实施例可根据已有经验预留效率下降20％，即增加一台冷冻泵能耗增加15kW。

根据前述，当计算出由一台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，即可得到从开启一台磁悬浮冷水主机+一台冷冻泵变为开启两台磁悬浮冷水主机+两台冷冻泵时，主机+冷冻泵的总能耗与部分负荷的关系曲线。图7即为开启不同台数的磁悬浮冷水主机时，主机+冷冻泵的总能耗与部分负荷对应的关系曲线。参见图8。

图8是冷却水进出水温度为20℃/25℃时磁悬浮冷水主机+冷冻泵能耗与部分负荷关系曲线；图9是图8关键区域放大图。如图9所示，中央空调系统的部分负荷在25％以下时，开启两台磁悬浮冷水主机时的总能耗较低；当中央空调系统的部分负荷在40％以上时开启四台磁悬浮冷水主机的总能耗较低。同理，当对比其他冷却水进出水温度时的磁悬浮冷水主机+冷冻泵的总能耗与部分负荷的关系曲线，可以得出相同的结论。

综上，当中央空调系统部分负荷小于25％时，开启两台磁悬浮冷水主机；当中央空调系统部分负荷大于40％时，开启四台磁悬浮冷水主机。本发明充分考虑磁悬浮冷水主机的运行曲线，通过阻尼加减机技术对磁悬浮冷水主机组进行群控操作，有效减少冷水主机满负荷或超负荷运行，在节能的同时提高磁悬浮冷水主机的使用寿命，减少故障率，实现对中央空调系统全生命周期的控制。

本发明还提供了一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制装置，包括：

第一获取单元，用于获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线；

计算单元，用于运用最小二乘法对磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得磁悬浮冷水主机组的数学模型和单台冷冻泵的数学模型；

第二获取单元，用于基于所获得的单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合磁悬浮冷水主机组的数学模型和单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；对应关系曲线包括第1、2、……、X对应关系曲线；

整合单元，用于根据中央空调的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围；

控制单元，用于根据中央空调系统的预设部分负荷范围控制中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。

可以理解地，上述写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法可在该控制装置中实现。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，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，而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 (9)

1.一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11、获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线；

S12、运用最小二乘法对所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线和所述单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型；

S13、基于所获得的所述单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；所述对应关系曲线包括第1、2、……、X对应关系曲线；

S14、根据所述中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围；

S15、根据所述中央空调系统的预设部分负荷范围控制所述中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。

2.根据权利要求1所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，在所述步骤S15之后还包括：

S16、实时监测所述中央空调系统的部分负荷；

S17、将所述中央空调系统的部分负荷与步骤S15获得的所述中央空调系统的预设部分负荷范围进行比较，判断所述中央空调系统的部分负荷是否在预设部分负荷范围内；若否，则执行步骤S18；

S18、判断所述中央空调系统的部分负荷是否小于第一预设部分负荷，若是，则执行步骤S19；若否，则执行步骤S110；

S19、判断所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量是否为N台，若否，则控制所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量为N台；

S110、判断所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量是否为M台，若否，则控制所述中央空调系统开启的所述磁悬浮冷水主机的数量为M台；

其中，M、N为正整数，且M＞N。

3.根据权利要求1所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，在所述步骤S13之前还包括：

a1、结合所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线、所述单台冷冻泵的性能曲线，获得每一台所述磁悬浮冷水主机与所述单台冷冻泵的总能耗与所述中央空调系统部分负荷的第一对应关系曲线；

a2、根据所述单台冷冻泵的性能曲线获得多台冷冻泵的扬程与流量曲线；

a3、基于所述多台冷冻泵的扬程与流量曲线，计算在相同工况点下，开启X台所述磁悬浮冷水主机时所述冷冻泵增加的能耗。

4.根据权利要求3所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，所述步骤S13包括：

根据所述冷冻泵增加的能耗、所述第一对应关系曲线，获得开启X台所述磁悬浮冷水主机时，X台所述磁悬浮冷水主机与X台所述冷冻泵的总能耗与所述中央空调系统部分负荷的第X对应关系曲线。

5.根据权利要求4所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，所述步骤S14包括：

对所述第一对应关系曲线和所述第X对应关系曲线进行整合，确定所述第一对应关系曲线和所述第X对应关系曲线的交点；

基于所述第一对应关系曲线和所述第X对应关系曲线的交点，获得所述中央空调系统的所述预设部分负荷范围。

6.根据权利要求1所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线包括每一台所述磁悬浮冷水主机在不同冷却水进出水温度下的部分负荷与能耗的特性曲线。

7.根据权利要求1所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，所述单台冷冻泵的性能曲线包所述单台冷冻泵的扬程与流量曲线、所述单台冷冻泵的效率与流量曲线、所述单台冷冻泵的管网特性曲线。

8.根据权利要求3所述的写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制方法，其特征在于，所述步骤a2包括：

基于相同冷冻泵并联时扬程不变，且流量成倍增长的原理，根据所述单台冷冻泵的扬程与流量曲线获得所述多台冷冻泵的扬程与流量曲线。

9.一种写字楼中央空调系统磁悬浮冷水主机控制装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取磁悬浮冷水主机组的性能曲线和单台冷冻泵的性能曲线；

计算单元，用于运用最小二乘法对所述磁悬浮冷水主机组的性能曲线和所述单台冷冻泵的性能曲线进行拟合，获得所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型；

第二获取单元，用于基于所获得的所述单台冷冻泵变为两台冷冻泵时所增加的能耗，并结合所述磁悬浮冷水主机组的数学模型和所述单台冷冻泵的数学模型，获取中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线；所述对应关系曲线包括第1、2、……、X对应关系曲线；

整合单元，用于根据所述中央空调系统的总能耗与部分负荷的对应关系曲线进行整合获得中央空调系统的预设部分负荷范围；

控制单元，用于根据所述中央空调系统的所述预设部分负荷范围控制所述中央空调系统磁悬浮冷水主机开启的数量。