CN112880115A - 多机组空调系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调器技术领域，具体涉及一种多机组空调系统的控制方法。本发明旨在解决现有控制方法难以可靠保证减载后的冷水机组的实际运行需求与运行状态相匹配、冷水机组能效比参数不理想的问题。为此目的，本发明的多机组空调系统的控制方法能够基于出水温度判断当前空调系统的加、减载需求，并且还能够在此基础上根据加、减载后的出水温度、机组平均负荷或启动温差增、减多机组空调系统的机组数量，以便进一步提升多机组空调系统的运行需求与运行能力的匹配程度，优化多机组空调系统的能效比参数，使得多机组空调系统能够在满足基本换热需求的同时高效运行。

Description

多机组空调系统的控制方法

技术领域

本发明属于空调器技术领域，具体涉及一种多机组空调系统的控制方法。

背景技术

在工厂、商场等大型场所中，通常通过多个冷水机组进行室内温度控制和供水。在满足制热/制冷需求的情形下，多个冷水机组的整体运行情况通常根据实际的供水温度进行调控。

在传统控制方式中，通常会根据多个冷水机组的供水温度判断冷水机组的换热需求。如果多个冷水机组的制冷能力相对于实际换热需求过强，则会对多个冷水机组的运行参数进行调整，以便达到使多个冷水机组减载运行的目的。上述控制方式的弊端在于：在某些情况下，即使使冷水机组减载运行，整体冷水机组的换热能力仍然难以与其实际换热需求匹配。但是一味地使冷水机组减载运行又会影响整体冷水机组的制冷效果、难以保证整体冷水机组的能效比。

相应地，本领域需要一种新的多机组空调系统的控制方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有控制方法难以可靠保证减载后的冷水机组的实际运行需求与运行状态相匹配、冷水机组能效比参数不理想的问题，本发明提供了一种多机组空调系统的控制方法，所述控制方法包括：在制冷工况下，获取当前出水温度；在所述当前出水温度小于目标温度的情形下，使所述多机组空调系统减载运行；获取减载过程中的多机组空调系统的出水温度变化情况和机组平均负荷变化情况；基于所述出水温度变化情况和所述机组平均负荷变化情况，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述控制方法的优选技术方案中，“使所述多机组空调系统减载运行”包括：降低所述多机组空调系统的冷水机组的压缩机的输出功率。

在上述控制方法的优选技术方案中，“基于所述当前出水温度变化情况和所述机组平均负荷变化情况，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：如果所述多机组空调系统的出水温度增大到等于所述目标温度，并且所述机组平均负荷大于等于设定平均负荷，则不减小所述多机组空调系统的运行机组的数量，同时使所述多机组空调系统停止减载；如果预设时间内所述出水温度始终小于所述目标温度并且所述平均机组负荷小于所述设定平均负荷，则减小所述多机组空调系统的运行机组的数量，其中，所述设定平均负荷为所述多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数的乘积。

在上述控制方法的优选技术方案中，“减少所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：关闭负荷最小的机组。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述预设时间为3分钟；并且/或者所述设定系数为2/3。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：在所述当前出水温度大于目标温度的情形下，使所述多机组空调系统加载运行；获取加载后的多机组空调系统的启动温差；根据所述启动温差，选择性地增加所述多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述控制方法的优选技术方案中，“使所述多机组空调系统加载运行”的步骤包括：将所述多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率提升至最大。

在上述控制方法的优选技术方案中，“获取加载后的多机组空调系统的启动温差”的步骤包括：计算所述多机组空调系统加载后的出水温度与所述目标温度的差值，并将该差值作为所述启动温差；“根据所述启动温差，选择性地增加所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：如果所述启动温差大于设定值，则增加所述多机组空调系统的运行机组的数量；如果所述启动温差小于等于设定值，则不增加所述多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：在所述当前出水温度等于目标温度的情形下，获取所述多机组空调系统的当前机组平均负荷；根据所述当前机组平均负荷，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述控制方法的优选技术方案中，“根据所述当前机组平均负荷，选择性地减小所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：如果所述当前机组平均负荷小于设定平均负荷，则减少所述多机组空调系统的运行机组的数量，其中，所述设定平均负荷为所述多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数的乘积。

本领域技术人员能够理解的是，本发明的控制方法能够在多机组空调系统的当前出水温度小于目标温度、多机组空调系统运行的运行能力相对于运行需求较强时控制多机组空调系统减载运行，以便避免多机组空调系统不必要地消耗能源。同时，在多机组空调系统的减载过程中，还通过其出水温度变化情况和平均负荷变化情况判断当前运行需求的变化，以便在多机组空调系统的减载操作仍难以匹配实际运行需求时通过减少运行机组数量的方式进一步控制多机组空调系统减载运行，避免多机组空调系统为了满足减载需求而使其运行参数以不合理的方式持续降低。提升了多机组空调系统的运行需求与运行能力的匹配程度，优化了多机组空调系统的能效比参数。

优选地，本发明的控制方法还能够在多机组空调系统的当前出水温度大于目标温度、多机组空调系统的运行能力相对于运行需求较弱时控制多机组空调系统加载运行，以便避免多机组空调系统制冷能力不足、供水温度不达标。同时，还通过判断多机组空调系统加载后的换热需求来确定是否需要通过增加机组的方式进行进一步加载，进一步提升了多机组空调系统的运行需求与运行能力的匹配程度。

优选地，本发明的控制方法还能够在多机组空调系统的当前出水温度等于目标温度时，通过当前机组平均负荷调整多机组空调系统的运行机组数量，从而使多机组空调系统的能效比趋近最佳，在满足多机组空调系统的换热需求的情形下进一步优化该多机组空调系统的能效参数。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。附图为：

图1是本发明的多机组空调系统的控制方法的主要步骤流程图；

图2是本发明的多机组空调系统的控制方法的详细步骤流程图。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，在本发明的描述中，尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的控制方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同的顺序来执行所述步骤。

基于背景技术中指出的现有控制方法难以可靠保证减载后的冷水机组的实际运行需求与运行状态相匹配、冷水机组能效比参数不理想的问题，本发明提供了一种多机组空调系统的控制方法，旨在提升多机组空调系统的运行需求与运行能力的匹配程度，在满足多机组空调系统的换热需求的基础上优化其能效比参数，提升多机组空调系统的节能效果。

本发明的多机组空调系统包括多个以并联方式连通的冷水机组，每个冷水机组均包括一套由蒸发器、冷凝器、节流装置、压缩机等组成的冷媒循环系统，以便每个机组均能够相对于其他机组独立关闭。其中，每个冷水机组设定的供水温度值(即目标温度)一致、出水温度一致(在实际运行中，每个冷水机组的出水温度存在一定的误差值，但是由于该误差值本身比较微小且与本发明的控制方法的主要逻辑原理无关，因此本文中将该误差值忽略不计)。下面结合上述多机组空调系统阐述本发明的控制方法。

首先参阅图1，图1是本发明的多机组空调系统的控制方法的主要步骤流程图。如图1所示，本发明的控制方法主要包括以下步骤：

步骤S1：在制冷工况下，获取当前出水温度；

步骤S2：在当前出水温度小于目标温度的情形下，使多机组空调系统减载运行；

步骤S3：获取减载过程中的多机组空调系统的出水温度变化情况和机组平均负荷变化情况；

步骤S4：基于获取到的出水温度变化情况和机组平均负荷变化情况，选择性地减少多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述步骤中，“当前出水温度”能够通过温度传感器等温度测量装置获取。鉴于每个运行机组的出水温度近似相同，因此当前出水温度可以是任意运行的冷水机组的出水温度(在冷水机组的出水温度相差较大难以忽略不计时，可取多个冷水机组的出水温度的平均值作为当前时间点下的多机组空调系统的当前出水温度)；

通过实时获取并记录某一时间段内的若干时间点下的“当前出水温度”(即各时间点下的出水温度)，即可得到该段时间内或者若干时间点之间的出水温度变化情况。该出水温度变化情况可直接反映出多机组空调系统的出水温度变化趋势(如增大、减小或不变)以及每个温度采集时间点对应的具体出水温度数值。基于获取的出水温度变化情况，能够判断出多机组空调系统在减载过程中的换热需求的变化情况；

“机组平均负荷”为多机组空调系统包含的多个运行的冷水机组的负荷的平均值。在多机组空调系统实际运行时，可获取其每个冷水机组的当前运行负荷，并将当前时间点下的每个冷水机组的当前运行负荷汇总后计算出平均值，该平均值即为机组平均负荷。

在上述实施方式中，当前出水温度小于目标温度，则表明在当前运行状态下，多机组空调系统的换热能力相对于实际换热需求较强。在此情形下，持续该状态运行虽然能够满足多机组空调系统的工作需求，但是却会使多机组空调系统造成不必要的能源损耗，降低了多机组空调系统的能效比。此时，通过使多机组空调系统减载运行、降低多机组空调系统的输出能量可改善这一状况。其中，“使多机组空调系统减载运行”是指通过调整多机组空调系统的任意一个或多个运行参数的方式使多机组空调系统减载运行，如调整电子膨胀阀开度、压缩机输出电流、压缩机输出功率等运行参数中的一个或多个。同时，在减载过程中，获取出水温度变化情况和机组平均负荷变化情况。通过出水温度变化情况，能够判断出多机组空调系统在开始减载后的换热需求的变化。通过机组平均负荷变化情况，能够体现出多机组空调系统当前正在运行的每个冷水机组的大致运行能力的变化。基于换热需求的变化和冷水机组的运行能力的改变，能够判断出当前的减载操作能否在满足换热需求的前提下实现换热需求与运行能力的协调匹配，以便通过选择性地减少多机组空调系统的运行机组的数量的方式进一步提升多机组空调系统的制冷需求和输出能量的匹配程度，进而实现多机组空调系统的能效比参数的优化和节能效果的提升。

进一步地，上述“使多机组空调系统减载运行”具体包括：

降低多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率。

在上述步骤中，通过同步降低多机组空调系统的每个冷水机组中的压缩机的输出功率，能够使各冷水机组减载运行，从而弱化冷水机组的运行能力。当然，在实际应用时，也能够通过调整多机组空调系统的其他运行参数的方式使各冷水机组减载运行。

在一种更具体地实施方式中，步骤S4包括：

如果多机组空调系统的出水温度增大到等于目标温度，并且机组平均负荷大于等于设定平均负荷，则不减小多机组空调系统的运行机组的数量，同时使多机组空调系统停止减载；

如果预设时间内出水温度始终小于目标温度并且平均机组负荷小于设定平均负荷，则减小多机组空调系统的运行机组的数量，其中，

设定平均负荷为多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数的乘积。

在上述实施方式中，上述设定系数为工作人员根据不同压缩机的种类型号设置的偏差系数。通过使多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数相乘，能够基于不同压缩机的额定工作能力对多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷进行修正，以便使设置的设定平均参数更加贴合实际应用本发明的控制方法的多机组空调系统。例如，当多机组空调系统中应用的压缩机为常规额定工作参数的磁悬浮压缩机时，上述设定系数可为2/3，上述设定平均负荷＝多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷/1.5。其中，多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷为在其在制冷工况下根据各固定的运行性参数(如电子膨胀阀开度、进水温度等)拟定的、能使该多机组空调系统处于最优能效比状态的机组平均负荷。

在多机组空调系统开始减载前，多机组空调系统的换热能力相对于换热需求较强、能效比参数较低，此时的多机组空调系统的机组平均负荷明显大于设定平均负荷。随着多机组空调系统持续减载运行，多机组空调系统的换热能力不断被弱化、换热效果逐渐减弱。在此情形下，多机组空调系统制冷水的能力不断减弱，出水温度逐渐出现升高的趋势，平均机组负荷不断降低。如果在多机组空调系统的机组平均负荷降低至小于设定平均负荷之前(即机组平均负荷降低至大于等于设定平均负荷之前)出水温度能够上升至等于目标温度，则说明多机组空调系统此时的换热能力与换热需求的匹配程度已经得到提升，同时多机组空调系统的机组平均负荷也下降至接近设定平均负荷、多机组空调系统处于接近最优能效比的高效运行状态。此时，使多机组空调系统停止减载并维持当前运行参数持续运行，即可保持当前的高效运行状态，实现了多机组空调系统的换热能力与换热需求的匹配调节，提升了多机组空调系统的运行效率；如果在多机组空调系统的机组平均负荷降低至小于设定平均负荷之后出水温度还不能上升至等于目标温度的程度(即出水温度小于目标温度)，则说明仅通过调节多机组空调系统的运行参数难以提升换热能力与换热需求的匹配程度，并且持续降低运行参数减载运行还会降低多机组空调系统的运行效率。此时，关闭多机组空调系统的任意运行机组，减小多机组空调系统的运行机组的数量，以便以除降低运行参数以外的方法弱化多机组空调系统的换热能力，从而达到提升多机组空调系统的运行效率的目的，使得多机组空调系统的换热能力与换热需求更加匹配。

进一步地，“减少多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

关闭负荷最小的机组。

在上述步骤中，优先关闭负荷最小的机组，能够避免多机组空调系统的减载幅度过大，减小每次调节多机组空调系统时的调节范围，使得多机组空调系统的调控结果更加精确、更易于接近最优能效比状态下的运行效果。

另外，本发明的控制方法还包括：

在当前出水温度大于目标温度的情形下，使多机组空调系统加载运行；

获取加载后的多机组空调系统的启动温差；

根据启动温差，选择性地增加多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述实施方式中，启动温差能够反映出多机组空调系统的实际换热需求与当前换热能力之间的差距，其为用于判定是否需要启动新的冷水机组、增强多机组空调系统的换热能力的温差参数。

在多机组空调系统运行时，如果其当前出水温度小于目标温度，则表明在当前运行状态下，多机组空调系统的换热能力相对于实际换热需求较弱，出水温度难以达到设定的低温标准。在此情形下，使通过使多机组空调系统加载运行、增大多机组空调系统的输出能量，以便提升多机组空调系统的换热能力。其中，“使多机组空调系统加载运行”是指通过调整多机组空调系统的任意一个或多个运行参数的方式使多机组空调系统加载运行。同时，在加载后，通过启动温差能够判断出多机组空调系统在加载后的换热需求的变化，以便判断出当前的加载操作能否满足换热需求，从而通过选择性地增加多机组空调系统的运行机组的数量的方式进一步提升多机组空调系统的制冷能力，提升多机组空调系统的运行效率。

进一步地，“使多机组空调系统加载运行”的步骤包括：

将多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率提升至最大。

在一种更具体地实施方式中，上述“获取加载后的多机组空调系统的启动温差”的步骤包括：

计算多机组空调系统加载后的出水温度与目标温度的差值，并将该差值作为启动温差；

“根据启动温差，选择性地增加多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

如果启动温差大于设定值，则增加多机组空调系统的运行机组的数量；

如果启动温差小于等于设定值，则不增加多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述实施方式中，启动温差为当前进水温度和目标温度的差值，该差值体现了多机组空调系统的当前制冷能力与预期制冷能力的差距。如果启动温差大于设定值，则表明加载后的多机组空调系统的制冷能力仍然不能有效地缩减出水温度与目标温度之间的差距、当前制冷能力相对于实际制冷需求较弱。此时，启动新的冷水机组、增加多机组空调系统的运行机组的数量，从而使多机组空调系统的制冷能力得到进一步提升，以便促进出水温度进一步降低；如果启动温差小于等于设定值，则表明加载后的多机组空调系统的出水温度已经十分接近目标温度。此时，使多机组空调系统维持加载后的运行参数持续运行即可完成出水温度最后的降温阶段、使出水温度接近并等于目标温度。其中，上述设定值可结合多机组空调系统的实际运行需求、具体进水温度等多机组空调系统的实际运行因素进行设定。

再者，本发明的控制方法还包括：

在当前出水温度等于目标温度的情形下，获取多机组空调系统的当前机组平均负荷；

根据当前机组平均负荷，选择性地减少多机组空调系统的运行机组的数量。

在上述步骤中，当前出水温度小于目标温度，则表明在当前运行状态下，多机组空调系统的基本换热需求恰好得到满足。此时，通过当前机组平均负荷，能够判断出在恰好满足实际换热需求的情形下多机组空调系统的换热能力过强或示意，从而判断当前的多机组空调系统的运行效率是否符合优化标准，进而通过选择性地减少多机组空调系统的运行机组的数量的方式进一步提升多机组空调系统的高效性。

进一步地，上述“根据当前机组平均负荷，选择性地减少多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

如果当前机组平均负荷小于设定平均负荷，则减少多机组空调系统的运行机组的数量，其中，

设定平均负荷为多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数的乘积。

在上述步骤中，如果当前机组平均负荷小于设定平均负荷，则表明即使多机组空调系统以当前较弱的换热能力进行制冷，也能够满足基本的换热需求。此时，减小多机组空调系统的运行机组的数量，为多机组空调系统进行减载，以便通过不增多输出能量的方式使多机组空调系统的运行参数接近最优能效状态，从而提升多机组空调系统的运行高效性。其中，上文已经对设定平均负荷进行了详细描述，因此此处不再赘述。

接下来参阅图2，图2是本发明的多机组空调系统的控制方法的详细步骤流程图。如图2所示，在一种最优选的具体实施方式中，在预设时间为3分钟，设定系数为2/3的情形下，本发明的控制方法包括以下步骤：

步骤S100：在制冷工况下，获取当前出水温度T；

如果当前出水温度T小于目标温度T₀，则执行步骤S101；如果当前出水温度T等于目标温度T₀，则执行步骤S105；当前出水温度T大于目标温度T₀，则执行步骤S107；

步骤S101：降低多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率；

步骤S102：获取减载过程中的多机组空调系统的出水温度变化情况和机组平均负荷变化情况；

如果减载过程中的出水温度T上升至与目标温度T₀相等且机组平均负荷A大于等于设定平均负荷B，则执行步骤S103；如果在减载过程中，出水温度T在3分钟内始终小于目标温度T₀且机组平均负荷A小于设定平均负荷B，则执行步骤S104；

步骤S103：停止减载并维持减载后的当前工作参数运行；

步骤S104：关闭负荷最小的冷水机组；

步骤S105：获取多机组空调系统的当前机组平均负荷A；

如果当前机组平均负荷A小于设定平均负荷B，则执行步骤S104，如果机组平均负荷A大于等于设定平均负荷B，则执行步骤S106；

步骤S106：使多机组空调系统维持当前工作参数继续运行；

步骤S107：将多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率提升至最大；

步骤S108：计算启动温差；

步骤S109：判断启动温差是否大于设定值；

如果启动温差大于设定值，则执行步骤S1010，如果启动温差小于等于设定值，则执行步骤S1011；

步骤S1010：启动新的冷水机组，增加多机组空调系统的运行机组的数量；

步骤S1011：使多机组空调系统维持加载后的工作参数继续运行。

综上所述，本发明的多机组空调系统的控制方法能够基于出水温度判断当前的加、减载需求，并在此基础上能够根据加、减载后的出水温度、机组平均负荷或启动温差增减多机组空调系统的机组数量，以便进一步提升了多机组空调系统的运行需求与运行能力的匹配程度，优化了多机组空调系统的能效比参数，使得多机组空调系统能够在满足基本换热需求的同时高效运行。

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)

1.一种多机组空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

在制冷工况下，获取当前出水温度；

在所述当前出水温度小于目标温度的情形下，使所述多机组空调系统减载运行；

获取减载过程中的多机组空调系统的出水温度变化情况和机组平均负荷变化情况；

基于所述出水温度变化情况和所述机组平均负荷变化情况，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，“使所述多机组空调系统减载运行”包括：

降低所述多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，“基于所述当前出水温度变化情况和所述机组平均负荷变化情况，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

如果所述多机组空调系统的出水温度增大到等于所述目标温度，并且所述机组平均负荷大于等于设定平均负荷，则不减小所述多机组空调系统的运行机组的数量，同时使所述多机组空调系统停止减载；

如果预设时间内所述出水温度始终小于所述目标温度并且所述平均机组负荷小于所述设定平均负荷，则减小所述多机组空调系统的运行机组的数量，其中，

所述设定平均负荷为所述多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数的乘积。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，“减少所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

关闭负荷最小的机组。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预设时间为3分钟；并且/或者

所述设定系数为2/3。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在所述当前出水温度大于目标温度的情形下，使所述多机组空调系统加载运行；

获取加载后的多机组空调系统的启动温差；

根据所述启动温差，选择性地增加所述多机组空调系统的运行机组的数量。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，“使所述多机组空调系统加载运行”的步骤包括：

将所述多机组空调系统的运行机组的压缩机的输出功率提升至最大。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，

“获取加载后的多机组空调系统的启动温差”的步骤包括：

计算所述多机组空调系统加载后的出水温度与所述目标温度的差值，并将该差值作为所述启动温差；

“根据所述启动温差，选择性地增加所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

如果所述启动温差大于设定值，则增加所述多机组空调系统的运行机组的数量；

如果所述启动温差小于等于设定值，则不增加所述多机组空调系统的运行机组的数量。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在所述当前出水温度等于目标温度的情形下，获取所述多机组空调系统的当前机组平均负荷；

根据所述当前机组平均负荷，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，“根据所述当前机组平均负荷，选择性地减少所述多机组空调系统的运行机组的数量”的步骤包括：

如果所述当前机组平均负荷小于设定平均负荷，则减少所述多机组空调系统的运行机组的数量，其中，

所述设定平均负荷为所述多机组空调系统处于最优能效比状态下的平均负荷与设定系数的乘积。

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