CN113847713A - 一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，包括步骤：每隔第一预设周期内测量空调水泵的冷冻水供水温度，回水温度，冷冻水供水流量，水泵的运行电压及运行电流，计算冷量能效和质量能效；重复步骤，直至第二预设周期结束；计算第二预设周期内冷量能效平均值、质量能效平均值和输送能效；比较最近一个第二预设周期内与其上一个第二预设周期的冷冻水泵输送能效高低，并将能效高者存入动态能效参考值；将当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效与动态调整因子与动态能效参考值的乘积相比较，判断是否发出能效偏低预警和/或更新动态能效参考值。本发明能远程能效判断和预警，保障空调水泵可靠节能运行。

Description

一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法及装置
技术领域
本发明属于中央空调技术领域，尤其涉及一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法及装置。
背景技术
在我国，2014年建筑能耗总量超过12.5亿吨标准煤，占社会总能耗30％。中央空调能耗占建筑总能耗65％，其中空调机房能耗占空调系统能耗70％左右。因此针对中央空调系统机房的主要设备，特别是制冷主机的能效水平进行实时监测，评估及优化控制对中央空调的节能运行是十分必要的。传统的中央空调系统空调水泵输送能效的指标为“水泵输送能效比”，其定义为水泵输送单位质量水流体所需要的功率，这种定义和计量方法虽然简单，但并不能够全面充分的表征中央空调水系统中空调水泵实际输送冷量的能力及效果，特别是在部分负荷情况下，并不能很好的评估和判断空调水泵的运行能效。
发明内容
有鉴于此，本发明针对建筑冷负荷运行在部分负荷区间较多的特征，提出了空调水泵输送能效诊断新方法，通过比较指定时间段内的空调水泵单位能耗输送冷量及空调水泵单位能耗输送水流质量的数学定义值，可有效的鉴别空调水泵在对应时段内是否处于能效运行正常区间。以及是否需要提醒物业管理人员进行观察和处理，从而实现提高空调机房冷冻水产冷和供冷能效的目的。。
具体地，本发明第一方面公开了一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，包括以下步骤：
S1：每隔第一预设周期内测量空调水泵前后的冷冻水供水温度，回水温度，冷冻水供水流量，空调水泵的运行电压及运行电流，计算空调水泵冷量能效和空调水泵质量能效；
S2：重复步骤S1，直至第二预设周期结束；
S3：计算第二预设周期内空调水泵冷量能效的平均值、空调水泵质量能效的平均值和冷冻水泵输送能效；
S4：比较最近一个第二预设周期内与其上一个第二预设周期的冷冻水泵输送能效高低，并将能效高者存入动态能效参考值；
S5：将当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效与动态调整因子与动态能效参考值Eref,pump的乘积相比较，判断是否发出能效偏低预警和/或更新动态能效参考值。
进一步地，所述空调水泵冷量能效的计算如下：
Figure BDA0003281464240000021
其中Cwater,Mk water分别表示冷冻水的比热容，及第k时刻的冷冻水的水流量，Tk sup,water，Tk rtn,water分别表示第k时刻的冷冻水泵两侧冷冻水供水温度和回水温度，Uk pump，Ik pump分别表示第k时刻冷冻水泵运行电压和运行电流。
进一步地，所述空调水泵冷量能效的平均值计算如下：
Figure BDA0003281464240000022
其中n为第二预设周期内第一预设周期的数量。
进一步地，所述水泵质量能效的计算如下：
Figure BDA0003281464240000023
其中Mk water表示第k时刻的冷冻水的水流量，Uk pump，Ik pump分别表示第k时刻冷冻水泵运行电压和运行电流。
进一步地，所述空调水泵质量能效的平均值的计算如下：
Figure BDA0003281464240000031
n为第二预设周期内第一预设周期的数量。
进一步地，所述冷冻水泵输送能效的计算如下：
Figure BDA0003281464240000032
Eavg,pump,Q为空调水泵冷量能效的平均值，Eavg,pump,M为空调水泵质量能效的平均值。
进一步地，所述动态调整因子包括第一动态调整因子和第二动态调整因子，所述第一动态调整因子的值为1.05，所述第二动态调整因子的值为0.95。
进一步地，所述判断是否发出能效偏低预警和/或更新动态能效参考值包括：
如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效大于等于第一动态调整因子与动态能效参考值的乘积，则将冷冻水泵输送能效值赋值给动态能效参考值，不发出能效偏低预警；如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效小于第一动态调整因子与动态能效参考值的乘积，但大于等于第二动态调整因子与动态能效参考值的乘积，则动态能效参考值保持不变，不发出能效偏低预警；如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效小于第二动态调整因子动态与动态能效参考值的乘积，则动态能效参考值保持不变，发出能效偏低预警。
本发明的第二方面公开了一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断装置，包括：
处理器；
以及，存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行上述任一所述的可执行指令来执行基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法。
本发明的有益效果如下：
本发明通过安装在空调水泵的各类传感器和逻辑判断控制器，及后台应用软件进行远程能效判断和预警，只需在现有空调水泵前后加装各自的供回水温度传感器，水流量传感器，独立电表，带有寄存器的控制器，将空调水泵输送能效评估结果通过有线/无线网络反馈至软件平台，即可有效的判定空调水泵输送能效是否偏低，及时发出预警，提醒物业管理人员及时处理问题，进而保障空调水泵可靠节能运行。
附图说明
图1为本发明的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1
本次发明采预测步骤及方法如下：
S1：采集并记录第一预设周期内(示例性地，本实施例设置第一预设周期为5min，则一天内共有288个时间间隔)第k时刻(即每个第一预设周期的开始时刻)空调水泵前后的冷冻水供水温度Tk sup,water，回水温度Tk rtn,water，冷冻水供水流量Mk water，对应空调水泵的运行电压Uk pump及运行电流Ik pump；
S2：计算第k时刻空调水泵冷量能效Ek pump,Q，即水泵单位能耗所输送冷量，如公式(1)所示；
Figure BDA0003281464240000041
其中Cwater,Mk water分别表示冷冻水的比热容，及第k时刻的冷冻水的水流量，Tk sup,water，Tk rtn,water分别表示第k时刻的冷冻水泵两侧冷冻水供水温度和回水温度，Uk pump，Ik pump分别表示第k时刻冷冻水泵运行电压和运行电流。
S3：计算第二预设周期内空调水泵冷量能效的平均值，如公式(2)所示；
Figure BDA0003281464240000051
n为第二预设周期内第一预设周期的数量，示例性地，本实施例设置第二预设周期为1天，则n为288。
S4：计算第k时刻空调水泵质量能效Ek pump,M，即水泵单位能耗输送水流质量，如公式(3)所示；
Figure BDA0003281464240000052
其中Mk water表示第k时刻的冷冻水的水流量，Uk pump，Ik pump分别表示第k时刻冷冻水泵运行电压和运行电流。
S5：计算第二预设周期内空调水泵质量能效的平均值，如公式(4)所示；
Figure BDA0003281464240000053
n为第二预设周期内第一预设周期的数量，示例性地，本实施例设置第二预设周期为1天，则n为288。
S6：计算第二预设周期内的冷冻水泵输送能效，即空调水泵冷量能效Eavg,pump,Q与空调水泵质量能效Eavg,pump,M的平方平均数，如公式(5)所示；
Figure BDA0003281464240000054
Eavg,pump,Q与空调水泵质量能效Epump,M的平方平均数；
S7：比较最近一个第二预设周期tnew(即当前的第二预设周期的上一个第二预设周期)与其上一个第二预设周期told的冷冻水泵输送能效高低，并将能效高者存入动态能效参考值Eref,pump作为历史比较对象，如公式(6)所示；
Figure BDA0003281464240000055
S8：动态对冷冻水泵输送能效高低做出判断，如公式(7)所示，如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效大于等于第一动态调整因子与动态能效参考值Eref,pump的乘积，则将
Figure BDA0003281464240000061
的值赋值给Eref,pump，同时Mlow＝0,不发出能效偏低预警；如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效小于第一动态调整因子与动态能效参考值Eref,pump的乘积，但大于等于第二动态调整因子与动态能效参考值Eref,pump的乘积，则Eref,pump值保持不变，同时Mlow＝0,不发出能效偏低预警；如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效小于第二动态调整因子动态与能效参考值Eref,pump的乘积，则Eref,pump值保持不变，同时Mlow＝1,发出能效偏低预警，信号通过IBMS(Intelligent Building Management System)系统提醒物业管理人员进行现场观察和运维处理。
Figure BDA0003281464240000062
其中，Mlow表示冷冻水泵输送能效偏低报警，1表示报警触发，0表示不触发；Eavg,pump，Eref,pump分别表示冷冻水泵第二预设周期内冷冻水泵输送能效和动态能效参考值；
Figure BDA0003281464240000063
分别表示最近一个第二预设周期tnew与其上一个第二预设周期told的冷冻水泵输送能效，k表示第k时刻k＝1,2,3…n。
优选地，本实施例中第一动态调整因子为1.05，第二动态调整因子为0.95。
实施例2
本实施例公开的一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断装置，包括：
处理器；
以及，存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，处理器配置为经由执行实施例1任一所述的可执行指令来执行基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法。
本发明的有益效果如下：
本发明专利提供了一种通过计算机软件平台和采集安装在空调水泵前后的各类传感器采集信息，进行空调水泵冷量输送能效评估和判断，从而保障空调水泵可靠及高效运行的方法。
本发明通过安装在空调水泵的各类传感器和逻辑判断控制器，及后台应用软件(如IBMS，Intelligent Building Management System)进行远程能效判断和预警，只需在现有空调水泵前后加装各自的供回水温度传感器，水流量传感器，独立电表，带有寄存器的控制器，将空调水泵输送能效评估结果通过有线/无线网络反馈至IBMS软件平台，即可有效的判定空调水泵输送能效是否偏低，及时发出预警，提醒物业管理人员及时处理问题，进而保障空调水泵可靠节能运行。
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：每隔第一预设周期内测量空调水泵前后的冷冻水供水温度，回水温度，冷冻水供水流量，空调水泵的运行电压及运行电流，计算空调水泵冷量能效和空调水泵质量能效；
S2：重复步骤S1，直至第二预设周期结束；
S3：计算第二预设周期内空调水泵冷量能效的平均值、空调水泵质量能效的平均值和冷冻水泵输送能效；
S4：比较最近一个第二预设周期内与其上一个第二预设周期的冷冻水泵输送能效高低，并将能效高者存入动态能效参考值；
S5：将当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效与动态调整因子与动态能效参考值的乘积相比较，判断是否发出能效偏低预警和/或更新动态能效参考值。
2.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述空调水泵冷量能效的计算如下：
Figure FDA0003281464230000011
其中Cwater,
Figure FDA0003281464230000012
分别表示冷冻水的比热容，及第k时刻的冷冻水的水流量，
Figure FDA0003281464230000013
分别表示第k时刻的冷冻水泵两侧冷冻水供水温度和回水温度，
Figure FDA0003281464230000014
分别表示第k时刻冷冻水泵运行电压和运行电流。
3.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述空调水泵冷量能效的平均值计算如下：
Figure FDA0003281464230000015
其中n为第二预设周期内第一预设周期的数量。
4.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述水泵质量能效的计算如下：
Figure FDA0003281464230000021
其中Mk water表示第k时刻的冷冻水的水流量，Uk pump，Ik pump分别表示第k时刻冷冻水泵运行电压和运行电流。
5.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述空调水泵质量能效的平均值的计算如下：
Figure FDA0003281464230000022
n为第二预设周期内第一预设周期的数量。
6.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述冷冻水泵输送能效的计算如下：
Figure FDA0003281464230000023
Eavg,pump,Q为空调水泵冷量能效的平均值，Eavg,pump,M为空调水泵质量能效的平均值。
7.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述动态调整因子包括第一动态调整因子和第二动态调整因子，所述第一动态调整因子的值为1.05，所述第二动态调整因子的值为0.95。
8.根据权利要求1所述的基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法，其特征在于，所述判断是否发出能效偏低预警和/或更新动态能效参考值包括：
如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效大于等于第一动态调整因子与动态能效参考值的乘积，则将冷冻水泵输送能效值赋值给动态能效参考值，不发出能效偏低预警；如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效小于第一动态调整因子与动态能效参考值的乘积，但大于等于第二动态调整因子与动态能效参考值的乘积，则动态能效参考值保持不变，不发出能效偏低预警；如果当前的第二预设周期冷冻水泵输送能效小于第二动态调整因子动态与动态能效参考值的乘积，则动态能效参考值保持不变，发出能效偏低预警。
9.一种基于冷量与质量的空调水泵能效诊断装置，其特征在于，包括：处理器；
以及，存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行权利要求1至8任一所述的可执行指令来执行基于冷量与质量的空调水泵能效诊断方法。
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