CN114110946A - 水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置，在每一控制周期内，先判断空调系统当前所处的工作模式，若空调系统当前工作于机械制冷，则根据当前系统总功耗、n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点。若空调系统当前工作于自然冷却，则在当前室外湿球温度大于第一最大湿球温度时，根据增加一套板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及设备性能表确定切换时间点，从而精确控制空调系统使其尽可能运行在自然冷却，能够有效利用自然冷源，降低空调系统的能耗，实现经济运行。

Description

水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及空调控制技术领域，特别是涉及一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置。

背景技术

目前，有效利用自然冷源是降低中央空调制冷系统能耗的重要手段，特别是在全年均需制冷的数据中心，板式换热器加水冷主机的配置基本成为中大型数据中心的标准配置。但是在实际运行当中，对于如何有效利用自然冷源，运维人员并没有统一的标准，目前关于自然冷却与机械制冷之间的切换控制方式大概包括以下两类：

1)完全依靠运维人员经验，通过人为干预进行切换控制，但此类控制方式对运维人员的专业及经验要求较高，不能精确掌握切换时间点，而且在判断过程中往往会加入对未来一段时间内外环境的变化条件，因此不能有效利用满足自然冷却利用的碎片化时间；

2)依据设计师在系统设计的外环境室外湿球温度点进行切换控制，此类控制方式是通过比较当前外环境室外湿球温度与设置切换点，满足条件就切换。但此类方式的主要问题是设计值与运行过程中存在较大偏差，不考虑负载率的变化，不考虑设备性能的变化，因此也不能精确掌握切换时间点。

目前，上述两类切换方式均需要人为干预进行切换，而人为干预更多的考虑是系统的安全问题而忽略了能耗问题，就造成能不用自然冷却就尽可能不用的现状，导致无法有效利用自然冷源，造成空调系统能耗较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置，能够有效利用自然冷源，以降低中央空调制冷系统的能耗。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法，所述控制方法包括：

在每一控制周期内，判断空调系统当前所处的工作模式；

若所述空调系统当前工作于机械制冷，则计算n台板换运行时的系统总功耗，并根据当前系统总功耗、所述n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点；所述设备性能表包括冷却塔性能表、板换性能表和主机性能表；所述冷却塔性能表为室外湿球温度-冷却塔散热量-冷却塔频率-逼近温差的联合表；所述板换性能表为一次侧出口流量-板换负荷率-一次侧进水温度-二次侧出水温度的联合表；所述主机性能表为两器温差-主机负荷率-主机能效的联合表；n＝m，m+1，...，N；m为当前处于运行状态的主机数量与1的和；N为所述空调系统所包括板换的总数量；

若所述空调系统当前工作于自然冷却，则根据所述设备性能表计算满足当前工况的第一最大湿球温度，并判断当前室外湿球温度是否大于所述第一最大湿球温度；所述当前工况包括系统负荷、室外湿球温度和预设冷水供水温度；

若是，则根据所述设备性能表判断增加一套所述板换后是否满足所述预设冷水供水温度，如果满足，则根据所述设备性能表计算增加一套所述板换后的系统总功耗以及切换到机械制冷时的系统总功耗，并根据增加一套所述板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及所述设备性能表确定切换时间点。

一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制装置，所述控制装置包括多个传感模组和多个控制器；所述传感模组和所述控制器均设置于空调系统所包括的每一制冷模组上；位于同一所述制冷模组上的所述传感模组与所述控制器相连接；所述控制器用于接收所述传感模组所采集的数据；

多个所述控制器相互通信；任一所述控制器用于执行上述的控制方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置，在每一控制周期内，先判断空调系统当前所处的工作模式，若空调系统当前工作于机械制冷，则计算n台板换运行时的系统总功耗，并根据当前系统总功耗、n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点。若空调系统当前工作于自然冷却，则根据设备性能表计算满足当前工况的第一最大湿球温度，并判断当前室外湿球温度是否大于第一最大湿球温度，若是，则根据设备性能表判断增加一套板换后是否满足预设冷水供水温度，如果满足，则根据设备性能表计算增加一套板换后的系统总功耗以及切换到机械制冷时的系统总功耗，并根据增加一套板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及设备性能表确定切换时间点，从而精确控制空调系统使其尽可能运行在自然冷却，能够有效利用自然冷源，降低空调系统的能耗，实现经济运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的控制方法的方法流程图；

图2为本发明实施例1所提供的控制方法的详细流程图；

图3为本发明实施例1所提供的制冷模组的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法及装置，能够有效利用自然冷源，以降低中央空调制冷系统的能耗。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例用于提供一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法，如图1和图2所示，所述控制方法包括：

S1：在每一控制周期内，判断空调系统当前所处的工作模式；

本实施例所用的空调系统为带自然冷却板换的水冷式中央空调系统，该空调系统包括多个制冷模组，每一制冷模组的组成部分及连接关系如图3所示。每一制冷模组均存在两种工作模式，一是机械制冷，二是自然冷却。具体的，通过控制主机(即水冷式中央空调)、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔的启停与阀门的开关，使制冷模组运行在机械制冷或自然冷却。当运行在自然冷却时，此时启动冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔，打开阀门V2、V4、V5、V7，关闭阀门V1、V3、V6、V8；当运行在机械制冷时，此时启动冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、主机，打开阀门V1、V3、V6、V8，关闭阀门V2、V4、V5、V7。

本实施例中每一制冷模组均具有一个控制器，控制器包括硬件接口以及控制软件，控制器之间相互通信，相互了解彼此之间的状态，共同判断，执行判断结果，任一控制器均可执行本实施例所述的控制方法，在确定切换时间点后，多个控制器之间相互通信，根据切换时间点独立控制自己对应的制冷模组中的主机、冷却水泵、冷却塔、冷冻水泵、阀门，实现制冷模组机械制冷和自然冷却的切换，进而实现整个空调系统机械制冷和自然冷却的切换。

需要说明的是，在进行切换时，若要切换至自然冷却，则先计算此时所需的板换数量，进而多个控制器相互通信后，控制与板换数量相同数量的制冷模组运行在自然冷却，使空调系统运行在自然冷却。若要切换至机械制冷，则先计算此时所需的主机数量，控制与主机数量相同数量的制冷模组运行在机械制冷，进而使空调系统运行在机械制冷。

S2：若所述空调系统当前工作于机械制冷，则计算n台板换运行时的系统总功耗，并根据当前系统总功耗、所述n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点；所述设备性能表包括冷却塔性能表、板换性能表和主机性能表；所述冷却塔性能表为室外湿球温度-冷却塔散热量-冷却塔频率-逼近温差的联合表；所述板换性能表为一次侧出口流量-板换负荷率-一次侧进水温度-二次侧出水温度的联合表；所述主机性能表为两器温差-主机负荷率-主机能效的联合表；n＝m，m+1，...，N；m为当前处于运行状态的主机数量与1的和；N为所述空调系统所包括板换的总数量；

在根据当前系统总功耗、n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点之前，本实施例的控制方法还包括构建设备性能表，具体包括：

1)利用传感模组采集得到多个历史检测数据，每一历史检测数据包括空调系统运行时的冷却水进出水温度、冷冻水供回水温度、一次侧进出水温度、二次侧进出水温度和冷却塔进出水温度，冷却水流量、冷冻水流量、一次侧出口流量和二次侧出口流量，室外湿球温度、冷却塔频率以及主机耗电量。

本实施例对于每一制冷模组均设置一相应的传感模组，如图3所示，传感模组包括温度传感器、流量传感器、温湿度传感器、电力监测仪。具体的，温度传感器为十个，分别安装在主机的冷冻水进口、冷冻水出口、冷却水进口和冷却水出口所在管路上，板换(板式换热器)一次侧进出口和二次侧进出口所在管路上以及冷却塔进出口所在管路上。流量传感器为四个，分别安装在主机的冷冻水出口、冷却水出口所在管路上以及板换一次侧出口、二次侧出口所在管路上。电力监测仪为四个，分别安装在主机、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵的配电柜里，分别用于监测主机、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵的电力参数。温湿度传感器为一个，安装于室外冷却塔进风口处，用于监测室外湿球温度。需要说明的是，图3中，T1为板换一次侧进水温度传感器、T2为板换一次侧出水温度传感器、T3为板换二次侧进水温度传感器、T4为板换二次侧出水温度传感器、T5为主机冷却水进水温度传感器、T6为主机冷却水出水温度传感器、T7为主机冷冻水回水温度传感器、T8为主机冷冻水供水温度传感器、T9为冷却塔出水温度传感器、T10为冷却塔进水温度传感器、F1为板换一次侧流量传感器、F2为板换二次侧流量传感器、F3为主机冷却水流量传感器、F4为主机冷冻水流量传感器、TH为室外温湿度传感器。

具体的，在自然冷却运行和机械制冷运行时，每一控制器实时采集其对应制冷模组上所安装的传感模组中各类传感器的参数，分类存储于数据库中，主要针对冷却塔、板式换热器和主机三类设备。针对冷却塔，获取冷却塔频率，冷却塔进水温度、冷却塔出水温度、冷却水流量和室外湿球温度，具体通过采集冷却塔、冷冻水泵或者冷却水泵的变频柜反馈信号获取冷却塔频率；针对板式换热器，获取一次侧进水温度、一次侧出水温度、一次侧出口流量、二次侧进水温度、二次侧出水温度和二次侧出口流量；针对主机，获取主机的冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、冷却水进水温度、冷却水回水温度、冷冻水流量和主机耗电量，主机耗电量由电力监测仪直接监测得到。

2)根据历史检测数据计算每一历史检测数据对应的冷却塔散热量、逼近温差、板换负荷率、两器温差、主机负荷率以及主机能效；

冷却塔散热量为冷却水流量与冷却塔进出水温度的温差的乘积。逼近温差是冷却塔出水温度与室外湿球温度的温度差。板换负荷率为单个板换制冷量与板换额定制冷量的比值，单个板换制冷量等于二次侧进出水温度的温差与二次侧出口流量的乘积。两器温差为冷却水进水温度与冷冻水供水温度的差值。主机负荷率为单个主机制冷量与主机额定制冷量的比值，单个主机制冷量等于冷冻水供回水温度的温差与冷冻水流量的乘积。主机能效为主机制冷量与主机耗电量的比值。

除此之外，本实施例还可计算单台板式换热器在不同一次侧出口流量与二次侧出口流量下的水-水换热温差，水-水换热温差为板换一次侧进水温度与二次侧出水温度的差值。

3)利用最大似然估值数据处理方法对所有历史检测数据和每一历史检测数据对应的冷却塔散热量、逼近温差、板换负荷率、两器温差、主机负荷率以及主机能效进行处理，剔除一些非正常采样值，构建冷却塔性能表、板换性能表和主机性能表，冷却塔性能表、板换性能表和主机性能表即组成设备性能表。冷却塔性能表为室外湿球温度-冷却塔散热量-冷却塔频率-逼近温差的联合表，板换性能表为一次侧出口流量-板换负荷率-一次侧进水温度-二次侧出水温度的联合表，主机性能表为两器温差-主机负荷率-主机能效的联合表。

在一定的室外湿球温度、散热量、冷却塔频率下，冷却塔的逼近温差不同，由此建立冷却塔性能表，如表1。

表1

表1为一个四维知识表，在系统运行过程中，一定的室外湿球温度、冷却塔散热量与冷却塔频率的情况下，可以得出一个逼近温差，不断完善此表的内容，并不断更新其实时的状态参数，可以得出不同工况下冷却塔的散热能力，以此表为基础，可以预测出任一条件下冷却塔的出水温度(也即板换一次侧的进水温度)。

在一定的板换负荷率下，不同的一次侧出口流量、不同的一次侧进水温度对应的二次侧出水温度不同，由此建立板换性能表，如表2。

表2

表2为一个四维知识表，在系统运行过程中，一定的一次侧出口流量、板换负荷率与一次侧进水温度的情况下，可以得出一个二次侧出水温度，不断完善此表的内容，并不断更新其实时的状态参数，可以得出不同工况下板换的换热能力，以此表为基础，可以预测出任一条件下，板换二次侧出水温度。

在一定的主机负荷率下，不同的两器温差、主机的能效不同，由此建立主机性能表，如表3。

表3

表3为一个三维表，建立此表可以推断主机在不同工况下的耗电量，以此来进行系统总功耗的比较。

在构建得到上述设备性能表后，S2中计算n台板换运行时的系统总功耗可以包括：

根据n台板换这一板换数量，对于处于运行状态的冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，其耗电量直接通过各自对应的电力监测仪得到。对于处于非运行状态的冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，其根据频率与功率成三次方的关系推算得到功率，再基于功率计算耗电量。然后将所有耗电量相加，则得到n台板换运行时的系统总功耗。举例而言，若n台板换这一板换数量为5，当前机械制冷下运行的制冷模组为3，则此时3个冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔处于运行状态，2个冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔处于非运行状态。按照上述计算方法计算耗电量，以得到5台板换运行时的系统总功耗。

S2中，根据当前系统总功耗、n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点可以包括：

1)判断n台板换运行时的系统总功耗是否小于当前系统总功耗；

当前系统总功耗等于运行在机械制冷时，处于运行状态的主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔的耗电量的总和，主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔的耗电量根据其对应的电力监测仪得到。

2)若否，则根据当前系统负荷计算第一板换负荷率，并根据第一板换负荷率和设备性能表得到第一室外湿球温度；以第一室外湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度小于第一室外湿球温度时，切换至自然冷却运行，且运行的板换数量与当前处于运行状态的主机数量相同；

若否，则代表无论n取何值，其计算得到的系统总功耗均大于当前系统总功耗。

根据板换设备数量确定最大湿球温度的方法为：通过建立的设备性能表，将系统负荷平均分配到使用的板换上，得到板换负荷率，板换负荷率基于系统负荷除以板换数量得到单个板换负荷，再让单个板换负荷除以板换额定制冷量得到。根据板换性能表查出，在当前的板换负荷率和预设冷水供水温度(即板换二次侧出水温度)下，所得到的板换一次侧进水温度。根据冷却塔性能表查出，在该板换一次侧进水温度(即冷却塔出水温度，板换一次侧进水温度与冷却塔出水温度在一个管段，管路的距离产生的温度损失忽略不计)下，所需要的室外湿球温度的最大值，即为最大湿球温度。

那么，根据当前系统负荷计算第一板换负荷率，并根据第一板换负荷率和设备性能表得到第一室外湿球温度包括：令当前系统负荷除以处于运行状态的主机的数量，得到单个板换负荷，再以单个板换负荷除以板换额定制冷量，得到第一板换负荷率。根据第一板换负荷率，在板换性能表中查表得出所需的一次侧进水温度的最小值，再根据冷却塔性能表，以一次侧进水温度的最小值，也就是冷却塔出水温度为目标查表，冷却塔出水温度等于室外湿球温度加逼近温差，以满足上述冷却塔出水温度的室外湿球温度的最大值作为能使用自然冷源的第一室外湿球温度。

3)若是，则记n台板换运行时的系统总功耗小于当前系统总功耗的n台板换为第一板换数量；根据设备性能表确定每一第一板换数量对应的最大湿球温度，并选取最大湿球温度中的最大值作为第二室外湿球温度；以第二室外湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度小于第二室外湿球温度时，切换至自然冷却运行，且运行的板换数量与第二室外湿球温度对应的第一板换数量相同。

记n台板换运行时的系统总功耗小于当前系统总功耗的n台板换为第一板换数量是指：假设n的取值范围为5-10，n＝5和n＝6时，均满足n台板换运行时的系统总功耗小于当前系统总功耗，则第一板换数量为5和6。第二室外湿球温度对应的第一板换数量是指：假设n＝5对应的最大湿球温度小于n＝6对应的最大湿球温度，则第二室外湿球温度为n＝6对应的最大湿球温度，则第二湿球温度对应的第一板换数量即为6。

其中，根据设备性能表确定每一第一板换数量对应的最大湿球温度包括：对于每一第一板换数量，根据当前系统负荷和第一板换数量计算第二板换负荷率，并根据第二板换负荷率和设备性能表得到第一板换数量对应的最大湿球温度。具体的，令当前系统负荷除以第一板换数量，得到单个板换负荷，再以单个板换负荷除以板换额定制冷量，得到第二板换负荷率。根据第二板换负荷率，在板换性能表中查表得出所需的一次侧进水温度的最小值，再根据冷却塔性能表，以一次侧进水温度的最小值，也就是冷却塔出水温度为目标查表，冷却塔出水温度等于室外湿球温度加逼近温差，以满足上述冷却塔出水温度的室外湿球温度的最大值作为最大湿球温度。

S3：若所述空调系统当前工作于自然冷却，则根据所述设备性能表计算满足当前工况的第一最大湿球温度，并判断当前室外湿球温度是否大于所述第一最大湿球温度；所述当前工况包括系统负荷、室外湿球温度和预设冷水供水温度；

需要说明的是，冷水供水温度为自然冷却时的板换二次侧出水温度和机械制冷时的冷冻水供水温度。系统负荷是指制冷量，当空调系统运行在自然冷却时，则系统负荷即为板换制冷量；当空调系统运行在机械制冷时，则系统负荷即为主机制冷量，通过系统负荷可以换算出主机负荷率和板换负荷率。

S3中，根据设备性能表计算满足当前工况的第一最大湿球温度包括：令当前系统负荷除以处于运行状态的板换数量，得到单个板换负荷，再以单个板换负荷除以板换额定制冷量，得到板换负荷率。根据板换负荷率，在板换性能表中查表得出所需的一次侧进水温度的最小值，再根据冷却塔性能表，以一次侧进水温度的最小值，也就是冷却塔出水温度为目标查表，冷却塔出水温度等于室外湿球温度加逼近温差，以满足上述冷却塔出水温度的室外湿球温度的最大值作为满足当前工况的第一最大湿球温度。

若当前室外湿球温度大于满足当前工况的第一最大湿球温度，则将导致冷水供水温度升高。

S4：若是，则根据所述设备性能表判断增加一套所述板换后是否满足所述预设冷水供水温度，如果满足，则根据所述设备性能表计算增加一套所述板换后的系统总功耗以及切换到机械制冷时的系统总功耗，并根据增加一套所述板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及所述设备性能表确定切换时间点。

S4中根据设备性能表判断增加一套板换后是否满足预设冷水供水温度包括：增加一套板换，将当前系统负荷平均分配给增加一套板换运行后的空调系统中处于运行状态的板换，得到板换负荷率。根据板换性能表查出，在当前的板换负荷率和预设冷水供水温度(即板换二次侧出水温度)下，所得到的板换一次侧进水温度。根据冷却塔性能表查出，在该板换一次侧进水温度(即冷却塔出水温度)下，所需要的室外湿球温度，将计算得到的室外湿球温度和当前室外湿球温度对比，如果计算得到的室外湿球温度大于当前室外湿球温度，则满足当前工况，认为增加一套板换设备后满足预设冷水供水温度。

S4中根据设备性能表计算增加一套板换后的系统总功耗包括：对于处于运行状态的冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，其耗电量直接通过各自对应的电力监测仪得到。对于新增加的处于非运行状态的冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，其根据频率与功率成三次方的关系推算得到功率，再基于功率计算耗电量。然后将所有耗电量相加，则得到增加一套板换后的系统总功耗。

S4中根据设备性能表计算切换到机械制冷时的系统总功耗包括：根据当前系统负荷，判断需要运行的主机数量，主机数量由系统负荷除以主机额定制冷量并向上取整得到。令当前系统负荷除以主机数量得到单个主机负荷，再将单个主机负荷除以主机额定制冷量得到主机负荷率。对于每一台需要运行的主机，根据计算得到的主机负荷率，查主机性能表得到主机在当前工况下的主机能效，通过单个主机制冷量和主机能效反算单个主机耗电量，将所有需要运行的主机的耗电量相加即得到主机对应的耗电量。在需要运行的主机数量下，对于处于运行状态的冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，其耗电量直接通过各自对应的电力监测仪得到。对于处于非运行状态的冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔，其根据频率与功率成三次方的关系推算得到功率，再基于功率计算耗电量。将所有耗电量相加，即可得到切换到机械制冷时的系统总功耗。

S4中，根据增加一套板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及设备性能表确定切换时间点可以包括：

1)判断增加一套板换后的系统总功耗是否小于切换到机械制冷时的系统总功耗；

2)若是，则以第一最大湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度大于第一最大湿球温度时，切换至增加一套板换运行；

3)若否，则以第一最大湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度大于第一最大湿球温度时，切换至机械制冷运行。

作为一种可选的实施方式，若当前室外湿球温度小于第一最大湿球温度，导致冷水供水温度降低，或者冷却塔频率运行在允许下限时，则根据设备性能表判断减少一套板换后是否满足预设冷水供水温度，如果满足，则根据设备性能表确定切换时间点。

其中，根据设备性能表判断减少一套板换后是否满足预设冷水供水温度包括：减少一套板换，将当前系统负荷平均分配给减少一套板换运行后的空调系统中处于运行状态的板换，得到板换负荷率。根据板换性能表查出，在当前的板换负荷率和预设冷水供水温度(即板换二次侧出水温度)下，所得到的板换一次侧进水温度。根据冷却塔性能表查出，在该板换一次侧进水温度(即冷却塔出水温度)下，所需要的室外湿球温度，将计算得到的室外湿球温度和当前室外湿球温度对比，如果计算得到的室外湿球温度大于当前室外湿球温度，则满足当前工况，认为减少一套板换设备后满足预设冷水供水温度。

其中，根据设备性能表确定切换时间点可以包括：

1)根据当前系统负荷和减少一套板换后的板换数量计算第三板换负荷率，并根据第三板换负荷率和设备性能表得到第三室外湿球温度；

令当前系统负荷除以减少一套板换后的板换数量(减少一套板换后的板换数量等于处于运行状态的板换数量与1的差值)，得到单个板换负荷，再以单个板换负荷除以板换额定制冷量，得到第三板换负荷率。根据第三板换负荷率，在板换性能表中查表得出所需的一次侧进水温度的最小值，再根据冷却塔性能表，以一次侧进水温度的最小值，也就是冷却塔出水温度为目标查表，冷却塔出水温度等于室外湿球温度加逼近温差，以满足上述冷却塔出水温度的室外湿球温度的最大值作为第三室外湿球温度。

2)判断实际室外湿球温度是否小于第三室外湿球温度；

3)若是，则切换至减少一套板换运行。

4)若否，则维持当前板换数量运行。

系统在切换冷源模式过程中优先启动静止的制冷模组，再停止运行的制冷模组。当停止的制冷模组数量不够时，再选择运行时间短或效率高的制冷模组切换运行。需要说明的是，系统在设备性能表收集不完整之前，通过设定的湿球温度来判定是否使用自然冷源。系统切换以手动设置值的切换值为准，根据预设冷冻水供水温度手动设置切换值，假设分别为T5、T6，切换逻辑为：系统运行自然冷源时，当室外湿球温度高于T6时，系统切换为机械制冷；系统运行机械制冷时，当室外湿球温度低于T5时，系统切换为自然冷源，其中T6＞T5。

作为一种可选的实施方式，本实施例的控制方法还包括：在空调系统运行的每一控制周期内，利用传感模组实时采集得到多个检测数据，并根据检测数据计算每一检测数据对应的冷却塔散热量、逼近温差、板换负荷率、两器温差、主机负荷率以及主机能效，对设备性能表进行更新，得到更新后的设备性能表，并将更新后的设备性能表作为下一控制周期中所依据的设备性能表。基于人工智能与大数据技术，在系统运行过程中，无论设备性能如何变化，系统都自动更新设备性能知识表，不断刷新系统掌握的知识，数据量越大、越多，系统的判断的精确性就越高，进而不断提高系统的精确性，进一步有效利用自然冷却，降低空调能耗。

本实施例所提供的控制方法，通过采用人工智能中的机器学习技术建立冷却塔性能表、板换性能表与主机性能表，在空调系统运行过程中，以室外湿球温度作为比较值，在满足预设冷水供水温度的情况下，能够判断在不同负荷、不同室外环境下运用板换换热是否满足供冷需求，给定不同工况下切换冷源的室外湿球温度值，通过控制系统预设逻辑，减少切换过程中的人为干预，系统切换更可靠，反应更快速，使系统能够最大利用自然冷却供冷，从而降低整个水冷式中央空调的能耗，使中央空调系统经济运行，提高系统的COP。

实施例2：

本实施例用于提供一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制装置，所述控制装置包括多个传感模组和多个控制器；传感模组和控制器均设置于空调系统所包括的每一制冷模组上，即每一制冷模组均对应设置一个传感模组和控制器，位于同一制冷模组上的传感模组与控制器相连接；控制器用于接收传感模组所采集的数据。

多个控制器相互通信；任一控制器用于执行如实施例1所述的控制方法。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

在每一控制周期内，判断空调系统当前所处的工作模式；

若所述空调系统当前工作于机械制冷，则计算n台板换运行时的系统总功耗，并根据当前系统总功耗、所述n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点；所述设备性能表包括冷却塔性能表、板换性能表和主机性能表；所述冷却塔性能表为室外湿球温度-冷却塔散热量-冷却塔频率-逼近温差的联合表；所述板换性能表为一次侧出口流量-板换负荷率-一次侧进水温度-二次侧出水温度的联合表；所述主机性能表为两器温差-主机负荷率-主机能效的联合表；n＝m，m+1，...，N；m为当前处于运行状态的主机数量与1的和；N为所述空调系统所包括板换的总数量；

若所述空调系统当前工作于自然冷却，则根据所述设备性能表计算满足当前工况的第一最大湿球温度，并判断当前室外湿球温度是否大于所述第一最大湿球温度；所述当前工况包括系统负荷、室外湿球温度和预设冷水供水温度；

若是，则根据所述设备性能表判断增加一套所述板换后是否满足所述预设冷水供水温度，如果满足，则根据所述设备性能表计算增加一套所述板换后的系统总功耗以及切换到机械制冷时的系统总功耗，并根据增加一套所述板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及所述设备性能表确定切换时间点。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，若当前室外湿球温度小于所述第一最大湿球温度，则根据所述设备性能表判断减少一套所述板换后是否满足所述预设冷水供水温度，如果满足，则根据所述设备性能表确定切换时间点。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据当前系统总功耗、所述n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点具体包括：

判断所述n台板换运行时的系统总功耗是否小于当前系统总功耗；

若否，则根据当前系统负荷计算第一板换负荷率，并根据所述第一板换负荷率和所述设备性能表得到第一室外湿球温度；以所述第一室外湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度小于所述第一室外湿球温度时，切换至自然冷却运行，且运行的板换数量与当前处于运行状态的主机数量相同；

若是，则记所述n台板换运行时的系统总功耗小于当前系统总功耗的n台板换为第一板换数量；根据所述设备性能表确定每一所述第一板换数量对应的最大湿球温度，并选取所述最大湿球温度中的最大值作为第二室外湿球温度；以所述第二室外湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度小于所述第二室外湿球温度时，切换至自然冷却运行，且运行的板换数量与所述第二室外湿球温度对应的第一板换数量相同。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述设备性能表确定每一所述第一板换数量对应的最大湿球温度具体包括：

对于每一所述第一板换数量，根据当前系统负荷和所述第一板换数量计算第二板换负荷率，并根据所述第二板换负荷率和所述设备性能表得到所述第一板换数量对应的最大湿球温度。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据增加一套所述板换后的系统总功耗、切换到机械制冷时的系统总功耗以及所述设备性能表确定切换时间点具体包括：

判断增加一套所述板换后的系统总功耗是否小于切换到机械制冷时的系统总功耗；

若是，则以所述第一最大湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度大于所述第一最大湿球温度时，切换至增加一套所述板换运行；

若否，则以所述第一最大湿球温度作为切换点，当实际室外湿球温度大于所述第一最大湿球温度时，切换至机械制冷运行。

6.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述设备性能表确定切换时间点具体包括：

根据当前系统负荷和减少一套所述板换后的板换数量计算第三板换负荷率，并根据所述第三板换负荷率和所述设备性能表得到第三室外湿球温度；

判断实际室外湿球温度是否小于所述第三室外湿球温度；

若是，则切换至减少一套所述板换运行。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在根据当前系统总功耗、所述n台板换运行时的系统总功耗和预先建立的设备性能表确定切换至自然冷却的时间点之前，所述控制方法还包括构建设备性能表，具体包括：

利用传感模组采集得到多个历史检测数据；每一所述历史检测数据包括空调系统运行时的冷却水进出水温度、冷冻水供回水温度、一次侧进出水温度、二次侧进出水温度和冷却塔进出水温度，冷却水流量、冷冻水流量、一次侧出口流量和二次侧出口流量，室外湿球温度、冷却塔频率以及主机耗电量；

根据所述历史检测数据计算每一所述历史检测数据对应的冷却塔散热量、逼近温差、板换负荷率、两器温差、主机负荷率以及主机能效；

利用最大似然估值数据处理方法对所有所述历史检测数据和每一所述历史检测数据对应的冷却塔散热量、逼近温差、板换负荷率、两器温差、主机负荷率以及主机能效进行处理，构建冷却塔性能表、板换性能表和主机性能表；所述冷却塔性能表、所述板换性能表和所述主机性能表即组成设备性能表。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据每一所述历史检测数据计算逼近温差和两器温差具体包括：

以所述冷却塔出水温度与所述室外湿球温度的差值作为逼近温差；

以所述冷却水进水温度与所述冷冻水供水温度的差值作为两器温差。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在空调系统运行的每一控制周期内，利用传感模组实时采集得到多个检测数据，并根据所述检测数据计算每一所述检测数据对应的冷却塔散热量、逼近温差、板换负荷率、两器温差、主机负荷率以及主机能效，对所述设备性能表进行更新，得到更新后的设备性能表，并将所述更新后的设备性能表作为下一控制周期中所依据的设备性能表。

10.一种水冷式中央空调自然冷却充分利用的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括多个传感模组和多个控制器；所述传感模组和所述控制器均设置于空调系统所包括的每一制冷模组上；位于同一所述制冷模组上的所述传感模组与所述控制器相连接；所述控制器用于接收所述传感模组所采集的数据；

多个所述控制器相互通信；任一所述控制器用于执行如权利要求1-9任一项所述的控制方法。

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