CN109556225B - 一种冷却系统的制冷量的控制方法及冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却系统的制冷量的控制方法及冷却系统，控制方法包括：检测冷冻出水温度；根据冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值；根据冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制制冷量。由此，可以使得在制冷量达到末端设备需求的前提下，选择合适的风机开启数量，避免冷却塔风机开启数量过多，从而降低能耗，节约能源。

Description

一种冷却系统的制冷量的控制方法及冷却系统

技术领域

本发明涉及机组领域，具体而言，涉及一种冷却系统的制冷量的控制方法及冷却系统。

背景技术

目前，在室外温度较低的冬季和过渡季节，在制冷领域，可采用自然冷却技术进行制冷，以对末端设备进行降温。自然冷却技术即在空调系统中增加板式换热器，使得冷却水直接通过板式换热器与末端设备的冷冻水换热，直接利用室外的低温环境进行制冷，以降低冷冻出水温度。由于采用自然冷却技术只需开启部分或无需开启冷水机组，可以起到降低能耗的作用。自然冷却技术可广泛用于大型数据中心(例如机房)，来为数量较多的末端设备进行降温。

上述自然冷却技术虽然可以起到一定的降低能耗的作用，但仍存在弊端，即无论末端设备的负荷多少，冷却塔通常为全开状态，会使得系统的耗能仍然较为严重。

针对相关技术中，冷却系统中的冷却塔通常为全开状态所导致的系统耗能较为严重的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为解决相关技术中，冷却系统中的冷却塔通常为全开状态所导致的系统耗能较为严重的问题，本发明实施例提供一种冷却系统的制冷量的控制方法及冷却系统。

第一方面，本发明实施例提供一种冷却系统的制冷量的控制方法，所述方法包括：

检测冷冻出水温度；

根据所述冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值；

根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制所述制冷量。

进一步地，根据所述冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值包括：

根据所述冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值确定冷却回水温度设定值。

进一步地，根据所述冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值确定冷却回水温度设定值包括：

确定出水温度差值；

将所述出水温度差值与预设出水温度差值进行比较，根据比较结果确定冷却回水温度设定值；

其中，所述出水温度差值＝冷冻出水温度-冷冻出水温度设定值。

进一步地，将所述出水温度差值与预设出水温度差值进行比较，根据比较结果确定冷却回水温度设定值，通过以下公式实现：

若连续预设时间，出水温度差值>△Tk1，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw1；

若连续预设时间，△Tk2<出水温度差值≤△Tk1，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw2；

若连续预设时间，出水温度差值≤△Tk2，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw3；

其中，所述预设出水温度差值包括△Tk1和△Tk2；△Tk1>△Tk2；△Tw1为第一预设偏差值；△Tw2为第二预设偏差值；△Tw3为第三预设偏差值；△Tw1>△Tw2>△Tw3。

进一步地，在控制所述系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量为控制风机开启数量的情况下，根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述系统的冷却塔侧的风机开启数量包括：

确定第一回水温度差值；

将所述第一回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机开启数量；

其中，所述第一回水温度差值＝冷却回水温度-冷却回水温度设定值。

进一步地，将所述第一回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机开启数量，通过以下公式实现：

若△Tf3＜第一回水温度差值≤△Tf4，则控制所述风机开启数量为N1；

若△Tf4＜第一回水温度差值≤△Tf5，则控制所述风机开启数量为N2；

若第一回水温度差值＞△Tf5，则控制所述风机开启数量为N3；

其中，所述预设回水温度差值包括：△Tf3、△Tf4以及△Tf5，△Tf3<△Tf4<△Tf5，N1<N2<N3，N1、N2、N3均为预设数量。

进一步地，在控制所述系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量为控制风机关闭数量的情况下，根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述系统的冷却塔侧的风机关闭数量包括：

确定第二回水温度差值；

将所述第二回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机关闭数量；

其中，所述第二回水温度差值＝冷却回水温度设定值-冷却回水温度。

进一步地，将所述第二回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机关闭数量，通过以下公式实现：

若△Tf3＜第二回水温度差值≤△Tf4，则控制所述风机关闭数量为N1；

若△Tf4＜第二回水温度差值≤△Tf5，则控制所述风机关闭数量为N2；

若第二回水温度差值＞△Tf5，则控制所述风机关闭数量为N3；

其中，所述预设回水温度差值包括：△Tf3、△Tf4以及△Tf5，△Tf3<△Tf4<△Tf5，N1<N2<N3，N1、N2、N3均为预设数量。

进一步地，所述N3为所述系统的冷却塔侧的所有风机数量。

第二方面，本发明实施例提供一种冷却系统，所述冷却系统用于执行第一方面任意一项所述的方法，所述系统包括：通过板式换热器相连接的末端设备与冷却塔，主控制器，

所述主控制器，与所述板式换热器连接，用于根据所述板式换热器的冷冻出水温度确定所述板式换热器的冷却回水温度设定值；根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制所述制冷量。

进一步地，所述冷却系统为空调系统。

应用本发明的技术方案，控制方法包括：检测冷冻出水温度；根据冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值；根据冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制制冷量。由此，考虑到了末端设备的冷量需求，可以在制冷量达到末端负荷需求的前提下，选择合适的冷却塔风机的开启数量，避免冷却塔风机开启数量过多，从而降低能耗，节约能源。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法流程图；

图2是根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法流程图；

图3是根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法流程图；

图4是根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法流程图；

图5是根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法流程图；

图6是根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法流程图；

图7是根据本发明实施例的一种冷却系统的结构框图；

图8是根据本发明实施例的一种冷却系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

为解决相关技术中，冷却系统中的冷却塔通常为全开状态所导致的系统耗能较为严重的问题，本发明实施例提供一种冷却系统的制冷量的控制方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S101、检测冷冻出水温度；

步骤S102、根据冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值；

步骤S103、根据冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制制冷量。

由此，考虑到了末端设备的冷量需求，可以在制冷量达到末端负荷需求的前提下，选择合适的冷却塔风机的开启数量，避免冷却塔风机开启数量过多，从而降低能耗，节约能源。

在一种可能的实现方式中，图1所示的方法可应用于冷却系统中，冷却系统可以是中央空调的冷站系统，冷站系统可应用于大数据中心，以为众多的末端设备进行降温。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，步骤S102、根据冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值包括：

步骤S1021、根据冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值确定冷却回水温度设定值。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，步骤S1021、根据冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值确定冷却回水温度设定值包括：

步骤S301、确定出水温度差值；

步骤S302、将出水温度差值与预设出水温度差值进行比较，根据比较结果确定冷却回水温度设定值；

其中，出水温度差值＝冷冻出水温度-冷冻出水温度设定值。可通过在出水管上安装温度传感器、感温包等来检测出水温度差值。

在一种可能的实现方式中，步骤S302、将出水温度差值与预设出水温度差值进行比较，根据比较结果确定冷却回水温度设定值，通过以下公式实现：若连续预设时间，出水温度差值>△Tk1，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw1；若连续预设时间，△Tk2<出水温度差值≤△Tk1，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw2；若连续预设时间，出水温度差值≤△Tk2，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw3；其中，预设出水温度差值包括△Tk1和△Tk2；△Tk1>△Tk2；△Tw1为第一预设偏差值；△Tw2为第二预设偏差值；△Tw3为第三预设偏差值；△Tw1>△Tw2>△Tw3。

其中，预设时间可由用户根据实际需要进行设定，例如：可以为30秒。由于冷冻出水温度具有一定的波动性，因此，将连续预设时间作为检测条件，可使得检测结果更加准确。△Tk1、Tk2、△Tw1、△Tw2、△Tw3的数值均可由用户根据系统性能或实际需要确定，只需满足数值之间的大小关系即可，通常情况下，△Tk1为5℃、△Tk2为2℃、△Tw1为5℃、△Tw2为3℃、△Tw3为2℃。则参照本实现方式中的公式可知，当冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值的偏差较大时，则将冷却回水温度设定值以冷冻出水温度设定值为参照，进行较大调整；若冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值的偏差较小时，则将冷却回水温度的值作较小调整。

由此，可通过比较冷冻出水温度以及冷冻出水温度设定值的大小关系来确定合适的冷却回水温度设定值，也就是说，可根据末端设备负荷自动计算系统当前应设置的冷却回水温度设定值。用户可根据确定结果进行温度设定，以便于后续根据冷却回水温度设定值与实际冷却回水温度值的关系来进一步调控系统的制冷量。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，在控制系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量为控制风机开启数量的情况下，步骤S103、根据冷却回水温度与冷却回水温度设定值控制系统的冷却塔侧的风机开启数量包括：

步骤S401、确定第一回水温度差值；

步骤S402、将回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制风机开启数量；

其中，第一回水温度差值＝冷却回水温度-冷却回水温度设定值。

在一种可能的实现方式中，步骤S402、将回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制风机开启数量，通过以下公式实现：

若△Tf3＜第一回水温度差值≤△Tf4，则控制风机开启数量为N1；

若△Tf4＜第一回水温度差值≤△Tf5，则控制风机开启数量为N2；

若第一回水温度差值＞△Tf5，则控制风机开启数量为N3；

其中，预设回水温度差值包括：△Tf3、△Tf4以及△Tf5，△Tf3<△Tf4<△Tf5，N1<N2<N3，N1、N2、N3均为预设数量。

其中，N3可以为系统的冷却塔侧的所有风机数量。则在一个应用性示例中，若1℃＜第一回水温度差值≤2℃，则可开启一台风机；若2℃＜第一回水温度差值≤3℃，则可开启2台风机，若第一回水温度差值＞3℃，则可开启全部风机。可理解的是，三种情况中，冷却回水温度均大于冷却回水温度设定值，则说明当前的制冷量并不满足末端设备的需求，则可根据差值的大小来确定需开启的风机数量。当差值为3℃以上时，说明末端设备当前产生的热量较多，使得冷却水与冷冻水循环后，冷却回水温度升高较多，则应控制制冷量增加，以更好地为末端设备散热，则可开启全部风机。

在一种可能的实现方式中，如图5所示，在控制系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量为控制风机关闭数量的情况下，步骤S103、根据冷却回水温度与冷却回水温度设定值控制系统的冷却塔侧的风机关闭数量包括：

步骤S501、确定第二回水温度差值；

步骤S502、将第二回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制风机关闭数量；

其中，第二回水温度差值＝冷却回水温度-冷却回水温度设定值。

在一种可能的实现方式中，步骤S502、将第二回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制风机关闭数量，通过以下公式实现：

若△Tf3＜第二回水温度差值≤△Tf4，则控制风机关闭数量为N1；

若△Tf4＜第二回水温度差值≤△Tf5，则控制风机关闭数量为N2；

若第二回水温度差值＞△Tf5，则控制风机关闭数量为N3；

其中，预设回水温度差值包括：△Tf3、△Tf4以及△Tf5，△Tf3<△Tf4<△Tf5，N1<N2<N3，N1、N2、N3均为预设数量，其中，N3为系统的冷却塔侧的所有风机数量。

其中，N3可以为系统的冷却塔侧的所有风机数量。则在一个应用性示例中，若1℃＜第二回水温度差值≤2℃，则可关闭一台风机；若2℃＜第二回水温度差值≤3℃，则可关闭2台风机，若第二回水温度差值＞3℃，则可关闭全部风机。可理解的是，三种情况中，冷却回水温度均低于冷却回水温度设定值，则说明制冷量已足够满足末端设备需求，则可优先考虑节能，并关闭风机。差值越大，可关闭的风机数量越多，当差值大于3℃时，则可关闭全部风机。以在保证系统稳定运行的同时，降低系统能耗。

图6示出了根据本发明实施例的一种冷却系统的制冷量的控制方法的流程图，方法包括：

步骤S601、通过冷冻出水温度不同温度区间，与冷冻总管出水温度设定值进行比较；

步骤S602、由上述分段计算出当前所需的冷却塔风机数量；

步骤S603、通过冷却总管回水温度不同温度区间，与冷却回水温度设定值进行比较；

步骤S604、由上述分段计算出当前所需的冷却塔风机数量；

步骤S605、通过风机台数的控制，调节冷却回水温度。

由此，考虑到了末端设备的冷量需求，可以在制冷量达到末端负荷需求的前提下，选择合适的冷却塔风机的开启数量，避免冷却塔风机开启数量过多，从而降低能耗，节约能源。

图7出了根据本发明实施例的一种冷却系统，冷却系统用于执行上述实施例所示的方法，系统包括：通过板式换热器7连接的末端设备1和冷却塔2，主控制器3，

主控制器3，与板式换热器7连接，用于根据板式换热器7的冷冻出水温度确定板式换热器7的冷却回水温度；根据冷却回水温度与冷却回水温度设定值控制冷却塔2侧的风机开启或关闭数量，以控制制冷量。在一种可能的实现方式中，系统可以为空调系统。

图8示出了根据本发明实施例的一种冷却系统，如图8所示，冷却系统包括：冷却塔2、冷却塔2的数量为至少一个，每个冷却塔2内均设置有风机4，冷却塔可通过冷却水泵5与冷水机组6或板式换热器7连接，冷水机组6和板式换热器7可通过冷冻水泵8与末端设备1连接，以为末端设备1进行降温。在自然冷却技术中，可关闭全部冷水机组6或部分冷水机组6，只通过板式换热器7，利用环境的低温来为末端设备1散热，应用本发明的方案后，可进一步避免冷却塔常开所造成的能量损耗，即通过对风机台数的控制，调节冷却回水温度，通过板式换热器7换热后，达到调节冷冻出水温度的目的，在满足末端设备1负荷的同时，降低了系统能耗，实现中央空调系统的稳定运行。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种冷却系统的制冷量的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

检测冷冻出水温度；

根据所述冷冻出水温度确定冷却回水温度设定值；其中包括：

根据所述冷冻出水温度与冷冻出水温度设定值确定冷却回水温度设定值；其中包括：

确定出水温度差值；

将所述出水温度差值与预设出水温度差值进行比较，根据比较结果确定冷却回水温度设定值；其中，所述出水温度差值＝冷冻出水温度-冷冻出水温度设定值；

将所述出水温度差值与预设出水温度差值进行比较，根据比较结果确定冷却回水温度设定值，通过以下公式实现：

若连续预设时间，出水温度差值>△Tk1，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw1；

若连续预设时间，△Tk2<出水温度差值≤△Tk1，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw2；

若连续预设时间，出水温度差值≤△Tk2，则冷却回水温度设定值＝冷冻出水温度设定值-△Tw3；

其中，所述预设出水温度差值包括△Tk1和△Tk2，且△Tk1>△Tk2；△Tw1为第一预设偏差值、△Tw2为第二预设偏差值、△Tw3为第三预设偏差值，且△Tw1>△Tw2>△Tw3；

根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制所述制冷量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量为控制风机开启数量的情况下，根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述系统的冷却塔侧的风机开启数量包括：

确定第一回水温度差值；

将所述第一回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机开启数量；

其中，所述第一回水温度差值＝冷却回水温度-冷却回水温度设定值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第一回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机开启数量，通过以下公式实现：

若△Tf3＜第一回水温度差值≤△Tf4，则控制所述风机开启数量为N1；

若△Tf4＜第一回水温度差值≤△Tf5，则控制所述风机开启数量为N2；

若第一回水温度差值＞△Tf5，则控制所述风机开启数量为N3；

其中，所述预设回水温度差值包括：△Tf3、△Tf4以及△Tf5，且△Tf3<△Tf4<△Tf5；N1<N2<N3，且N1、N2、N3均为预设数量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述系统的冷却塔侧的风机开启或关闭数量为控制风机关闭数量的情况下，根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述系统的冷却塔侧的风机关闭数量包括：

确定第二回水温度差值；

将所述第二回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机关闭数量；

其中，所述第二回水温度差值＝冷却回水温度设定值-冷却回水温度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述第二回水温度差值与预设回水温度差值进行比较，根据比较结果控制所述风机关闭数量，通过以下公式实现：

若△Tf3＜第二回水温度差值≤△Tf4，则控制所述风机关闭数量为N1；

若△Tf4＜第二回水温度差值≤△Tf5，则控制所述风机关闭数量为N2；

若第二回水温度差值＞△Tf5，则控制所述风机关闭数量为N3；

其中，所述预设回水温度差值包括：△Tf3、△Tf4以及△Tf5，且△Tf3<△Tf4<△Tf5；N1<N2<N3，N1、N2、N3均为预设数量。

6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，

所述N3为所述系统的冷却塔侧的所有风机数量。

7.一种冷却系统，其特征在于，所述冷却系统用于执行权利要求1至权利要求6中任意一项所述的方法，所述系统包括：通过板式换热器相连接的末端设备与冷却塔，主控制器，

所述主控制器，与所述板式换热器连接，用于根据所述板式换热器的冷冻出水温度确定所述板式换热器的冷却回水温度设定值；根据所述冷却回水温度设定值与冷却回水温度控制所述冷却塔侧的风机开启或关闭数量，以控制所述制冷量。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述冷却系统为空调系统。

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任意一项所述的冷却系统的制冷量的控制方法。

10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-6中任意一项所述的冷却系统的制冷量的控制方法。

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