CN108895601A - 基于磁悬浮主机的中央空调群控方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于磁悬浮空调技术领域，具体涉及一种基于磁悬浮主机的中央空调群控方法。为了解决传统以水泵为主的群控节能策略无法保证磁悬浮主机中央空调器的高效运行的问题，本发明方法包括下列步骤：获取中央空调的末端负荷需求Q_需求；获取当前运行的每台磁悬浮主机的运行负荷Q_n，n为正整数；根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量。相对于现有的中央空调的群控策略，本发明针对磁悬浮主机离心机无油的特点，运行负荷2％‑100％宽范围的特性，实现以磁悬浮主机的运行负荷为主的群控策略，以保证磁悬浮主机的高效运行。

Description

基于磁悬浮主机的中央空调群控方法

技术领域

本发明属于磁悬浮空调技术领域，具体涉及一种基于磁悬浮主机的中央空调群控方法。

背景技术

在传统的中央空调系统设计中，制冷/制热机组、水泵、冷却塔和末端风机等设备的容量基本是按照建筑物在最大负荷的情况下选型的，并预留足够的余量，且老式系统多为离心式主机和螺杆式主机。迫于日益严重的能源短缺压力以及运行单位降成本的内在动力，机房群控概念应运而生。传统螺杆式制冷主机由于需要考虑系统回油与设备喘振问题，主机运行频率调节范围窄，因此，现有大部分群控厂家主要通过降低冷冻泵、冷却泵运行频率，减小系统水流量，根据系统运行供回水温差进行PID调节，并配合冷却塔风机开启数量的方式，降低系统能耗。但是，由于进入主机的水流量降低，造成制冷主机内冷凝器、蒸发器的换热效率降低，因此，会出现主机功耗增加的现象。特别是针对磁悬浮主机(负荷可在2％-100％运转的主机)，系统水流量的减少未必能减少主机能耗，相反还会引起主机功耗的增加。

尤其在制冷系统中，主机能耗占比高达50％，传统调节方式由于主机调节性能差，因此将节能重点放到了水泵等设备上。而磁悬浮主机的出现，主机负荷可在2％-100％之间无级调节，使得主机变频成为现实，因此传统以水泵为主的群控节能策略已经跟不上产品的进步。

针对以上存在的问题，本发明提出了一种基于磁悬浮主机的中央空调群控方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决传统以水泵为主的群控节能策略无法保证磁悬浮主机中央空调器的高效运行的问题，本发明提出了一种基于磁悬浮主机的中央空调群控方法，所述方法包括下列步骤：获取中央空调的末端负荷需求Q_需求；获取当前运行的每台磁悬浮主机的运行负荷Q_n，n为正整数；根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量。

在上述方法的优选实施方式中，“根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：计算当前运行的所有磁悬浮主机的运行总负荷Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+…Q_n；如果Q_总＜Q_需求，则获取当前运行的每台磁悬浮主机的负荷率P_n；根据所述负荷率P_n，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量；其中，P_n＝Q_n/Q_额定，Q_额定为磁悬浮主机的额定运行负荷。

在上述方法的优选实施方式中，“根据所述负荷率P，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：如果至少一个磁悬浮主机的负荷率Pn未达到第一预设区间，则调整所述至少一个磁悬浮主机的设定温度T_设定和/或冷冻侧水流量I_冷冻和/或冷却侧水流量I_冷却以提高所述磁悬浮主机的运行负荷；其中，所述磁悬浮主机的运行负荷不超过第一预设区间的上限。

在上述方法的优选实施方式中，“根据所述负荷率P，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：如果所有磁悬浮主机的负荷率P_n都达到第一预设区间，则判断供水温度T_供和回水温度T_回；如果T_供＞第一设定温度且T_回＞第二设定温度，则增加磁悬浮主机的运行数量。

在上述方法的优选实施方式中，所述第一预设区间为75％-80％，并且/或者所述第一设定温度和所述第二设定温度根据所述中央空调应用场所的外界环境温度和湿度值确定。

在上述方法的优选实施方式中，“根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：计算当前运行的所有磁悬浮主机的运行总负荷Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+…Q_n；如果Q_总≥Q_需求，则获取冷冻水的出水温度T_冷和磁悬浮主机的设定温度T_设定；根据T_冷和T_设定，选择性地减少磁悬浮主机的运行数量。

在上述方法的优选实施方式中，“根据T_冷和T_设定，选择性地减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：如果T_冷≤第三设定温度且T_设定≥减机控制温度设定值，则经过预设的延迟时间后，减少磁悬浮主机的运行数量。

在上述方法的优选实施方式中，“根据T_冷和T_设定，选择性地减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：如果T_冷＞第三设定温度或者T_设定＜减机控制温度设定值，则通过调整冷冻水泵频率和/或冷却水泵频率以降低磁悬浮主机的运行负荷。

在上述方法的优选实施方式中，所述方法还包括：在增加或减少磁悬浮主机的运行数量之后，动态调整磁悬浮主机的运行负荷，以使每台磁悬浮主机的运行负荷在第二预设区间。

在上述方法的优选实施方式中，所述第二预设区间为15％-85％。

本发明通过检测中央空调的末端负荷需求，然后基于每台磁悬浮主机运行负荷，判断是否需要增加或减少磁悬浮主机的运行数量。相对于现有的中央空调的群控策略，本发明针对磁悬浮主机离心机无油的特点，运行负荷2％-100％宽范围的特性，实现以磁悬浮主机的运行负荷为主的群控策略，以保证磁悬浮主机的高效运行。在一些具体的实施方式中，在保证磁悬浮主机运行负荷在高效区间的情形下，再结合相应的判断条件(判断中央空调末端负荷的变化趋势)选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量，从而保证整个磁悬浮中央空调的高效运行。由于在增加或减少磁悬浮主机的运行数量之前，会通过相应的条件判断中央空调的运行趋势，从而还有效避免了出现频繁增减磁悬浮主机的情形。

附图说明

图1是本发明的基于磁悬浮主机的中央空调群控方法的主要流程图；

图2是磁悬浮主机的运行负荷与中央空调能效比之间的关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的基于磁悬浮主机的中央空调群控方法包括下列步骤：S110、获取中央空调的末端负荷需求Q_需求；S120、获取当前运行的每台磁悬浮主机的运行负荷Q_n，n为正整数；S130、根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量。具体而言，参照图2，图2是磁悬浮主机的运行负荷与中央空调能效比之间的关系示意图。如图2所示，磁悬浮主机的运行负荷可以在2％-100％之间无级调节，图2中虚线部分对应的分别为高效区(高效区对应的磁悬浮主机的运行负荷大约为15％-80％)和非高效区，当磁悬浮主机运行于高效区时，中央空调的能效比处于较高区间，当磁悬浮主机运行于低效区时，中央空调的能效比处于较低区间。因此，本发明根据当前运行的每台磁悬浮主机的运行负荷，在保证每台磁悬浮主机运行于高效区间的前提下，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量，从而实现高效的群控控制策略。

举例而言，在执行步骤S130时，首先计算磁悬浮主机的运行总负荷Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+…Q_n，如果Q_总＜Q_需求，说明中央空调的末端负荷需求较高，即室内需求的冷量/热量较多，而当前的磁悬浮主机的运行负荷(即制冷量/制热量)不能满足室内的需求。此时，再获取当前运行的每台磁悬浮主机的负荷率P_n，然后根据负荷率P_n，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量。其中，P_n＝Q_n/Q_额定，Q_额定为磁悬浮主机的额定运行负荷。换言之，负荷率P_n可以理解为磁悬浮主机当前运行负荷占额定运行负荷的百分比。

如前所述，磁悬浮主机的运行负荷可以在2％-100％之间无级调节，即P_n可以为2％-100％之间任意百分比。在Q_总＜Q_需求的情形下，如果存在磁悬浮主机的负荷率P_n未达到第一预设区间(至少一个磁悬浮主机的负荷率P_n未达到第一预设区间)，则调整对应的磁悬浮主机的设定温度T_设定和/或冷冻侧水流量I_冷冻和/或冷却侧水流量I_冷却以提高磁悬浮主机的运行负荷。在此需要说明的是，第一预设区间是指图2中的靠近高效区右边缘内侧的区间，例如第一预设区间为75％-80％，因不同产品系列或定制磁悬浮产品以上范围有偏差，实际的第一预设区间可根据磁悬浮机组运行效率负荷图确定。本领域技术人员容易理解的是，为了保证中央空调器的高效运行，磁悬浮主机的运行负荷需要在高效区内，保证磁悬浮主机的运行负荷不超过第一预设区间的上限，即不超过80％，因此，当存在磁悬浮主机的负荷率P_n未达到75％-80％时，可以通过调整对应的磁悬浮主机的设定温度T_设定和/或冷冻侧水流量I_冷冻和/或冷却侧水流量I_冷却来提高磁悬浮主机的运行负荷，从而提升磁悬浮主机的总运行负荷，以满足末端负荷需求Q_需求。

在Q_总＜Q_需求的情形下，如果所有的磁悬浮主机的负荷率P_n都达到75％-80％，说明每台磁悬浮主机的运行负荷已经处于高效区的边缘，再提升磁悬浮主机的运行负荷则会导致磁悬浮主机的运行负荷脱离高效区，从而降低空调的能效比，因此不再通过提高磁悬浮主机的运行负荷来满足中央空调的末端负荷需求Q_需求。此时，通过检测供水温度T_供和回水温度T_回来判断是否需要增加磁悬浮主机的运行数量。具体地，如果T_供＞第一设定温度且T_回＞第二设定温度，则增加磁悬浮主机的运行数量。其中，第一设定温度和第二设定温度由本领域技术人员根据中央空调的实际应用场景进行自定义设置，例如结合外界环境温度、湿度等参数来设置第一设定温度和第二设定温度或者通过其他合理的方式设置第一设定温度和第二设定温度，这些都不脱离本发明的保护范围。本领域技术人员能够理解的是，通过对供水温度T_供和回水温度T_回的检测能够判断中央空调器末端负荷需求在较短时间内的变化趋势，比如当T_供＞第一设定温度且T_回＞第二设定温度时，说明末端负荷需求持续上升，因此需要及时增加磁悬浮主机的运行数量来降低能耗；当T_供≤第一设定温度或者T_回≤第二设定温度时，说明末端负荷需求呈下降趋势，也就是说末端负荷需求很快会降下去，如果此时增加磁悬浮主机数量，则马上又需要减少磁悬浮主机数量，这样会进一步造成能源浪费，因此，这时不再增加磁悬浮主机。

在执行步骤S130时，如果Q_总≥Q_需求，说明当前运行磁悬浮主机的运行负荷(即总制冷量/制热量)较高，而室内需求的冷量/热量较少。此时通过检测冷冻水的出水温度T_冷和磁悬浮主机的设定温度T_设定来判断是否减少磁悬浮主机的运行数量。具体地，如果T_冷≤第三设定温度且T_设定≥减机控制温度设定值，则经过预设的延迟时间后，减少磁悬浮主机的运行数量。其中，第三设定温度由本领域技术人员根据中央空调的实际应用场景进行自定义设置，例如结合外界环境温度、湿度等参数来设置第三设定温度，或者通过其他合理的方式设置第三设定温度；减机控制温度设定值是用来判断减机的重要参数，是个动态值，是基于T_设定和末端负荷变化趋势确定的。本领域技术人员能够理解的是，通过检测冷冻水的出水温度T_冷和磁悬浮主机的设定温度T_设定能够判断中央空调的末端负荷需求的变化趋势，当T_冷≤第三设定温度且T_设定≥减机控制温度设定值时，说明末端负荷需求在下降，因此需要减少磁悬浮主机的运行数量。并且，为了保证磁悬浮主机的运行台数转换时制冷量/制热量与室内需求的冷量/热量的差值不超过5％-7.5％，因此在减少磁悬浮主机的运行台数之前，等待预设的延迟时间(例如该延迟时间可以为10分钟)。而当T_冷＞第三设定温度或者T_设定＜减机控制温度设定值时，说明末端负荷没有在持续下降，此时可以先不减少磁悬浮主机的运行数量，而是通过调整冷冻水泵频率来减小磁悬浮主机的运行负荷以保持磁悬浮主机的高效运行。具体地，通过调整冷冻水泵频率和/或冷却水泵频率，进而调整冷冻水和/或冷却水的流量，提高磁悬浮主机冷冻侧进水温度，进而提高磁悬浮主机的出水温度和设定温度T_设定，从而降低磁悬浮主机的运行负荷以保持磁悬浮主机的高效运行。

综上所述，本发明通过实时检测中央空调的末端负荷需求，然后基于每台磁悬浮主机运行负荷的高效区间，结合相应的判断条件(判断中央空调末端负荷的变化趋势)选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量，使每台磁悬浮主机工作在高效区间，从而保证整个磁悬浮中央空调的高效运行。由于在增加或减少磁悬浮主机的运行数量之前，会通过相应的条件判断中央空调的运行趋势，从而还有效避免了出现频繁增减磁悬浮主机的情形。

在本发明的方法中，在增加或减少磁悬浮主机的运行数量之后，动态调整磁悬浮主机的运行负荷，以使每台磁悬浮主机的运行负荷在第二预设区间。该第二预设区间为图2中的高效区，例如第二预设区间可以为15-85％，因不同产品系列或定制磁悬浮产品以上范围有偏差，实际的第二预设区间可根据磁悬浮机组运行效率负荷图确定。换言之，本发明是基于磁悬浮主机的运行负荷，在保证磁悬浮主机运行负荷处于高效区间内的情况下，结合外围设备控制，实现磁悬浮中央空调系统高效运行的目的。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于磁悬浮主机的中央空调群控方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

获取中央空调的末端负荷需求Q_需求；

获取当前运行的每台磁悬浮主机的运行负荷Q_n，n为正整数；

根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，“根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：

计算当前运行的所有磁悬浮主机的运行总负荷Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+…Q_n；

如果Q_总＜Q_需求，则获取当前运行的每台磁悬浮主机的负荷率P_n；

根据所述负荷率P_n，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量；

其中，P_n＝Q_n/Q_额定，Q_额定为磁悬浮主机的额定运行负荷。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，“根据所述负荷率P，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：

如果至少一个磁悬浮主机的负荷率Pn未达到第一预设区间，则调整所述至少一个磁悬浮主机的设定温度T_设定和/或冷冻侧水流量I_冷冻和/或冷却侧水流量I_冷却以提高所述磁悬浮主机的运行负荷；

其中，所述磁悬浮主机的运行负荷不超过第一预设区间的上限。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，“根据所述负荷率P，选择性地增加磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：

如果所有磁悬浮主机的负荷率P_n都达到第一预设区间，则判断供水温度T_供和回水温度T_回；

如果T_供＞第一设定温度且T_回＞第二设定温度，则增加磁悬浮主机的运行数量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一预设区间为75％-80％，并且/或者

所述第一设定温度和所述第二设定温度根据所述中央空调应用场所的外界环境温度和湿度值确定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，“根据Q_需求和Q_n，选择性地增加或减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：

计算当前运行的所有磁悬浮主机的运行总负荷Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+…Q_n；

如果Q_总≥Q_需求，则获取冷冻水的出水温度T_冷和磁悬浮主机的设定温度T_设定；

根据T_冷和T_设定，选择性地减少磁悬浮主机的运行数量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，“根据T_冷和T_设定，选择性地减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：

如果T_冷≤第三设定温度且T_设定≥减机控制温度设定值，则经过预设的延迟时间后，减少磁悬浮主机的运行数量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，“根据T_冷和T_设定，选择性地减少磁悬浮主机的运行数量”的步骤包括：

如果T_冷＞第三设定温度或者T_设定＜减机控制温度设定值，则通过调整冷冻水泵频率和/或冷却水泵频率以降低磁悬浮主机的运行负荷。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在增加或减少磁悬浮主机的运行数量之后，动态调整磁悬浮主机的运行负荷，以使每台磁悬浮主机的运行负荷在第二预设区间。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二预设区间为15％-85％。