CN114413459B - 空调系统冷水机组群控方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
空调系统冷水机组群控方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种空调系统冷水机组群控方法、装置、电子设备及存储介质,其中,方法包括:获取空调系统中冷水机组的当前运行参数;将冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和当前运行参数生成冷水机组的调控策略;利用预先构建的冷水机组ICOP‑DCOP模型计算调控策略下的冷水机组的运行效率,并根据运行效率匹配冷水机组的目标调控值。由此,使得冷水机组在供冷季不同运行工况下根据实际供冷需求,自动调整和优化冷水机组的运行台数与频率,从而长期维持冷水机组高效运行,降低系统运行能耗,解决了现有的调控策略无法基于实际运行效率的评价和预测进行运行调控的问题。
Description
技术领域
本申请涉及空调系统自动控制技术领域,特别涉及一种空调系统冷水机组群控方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
空调系统在为建筑提供健康舒适的室内环境的同时,也在消耗着大量的能源,据统计,空调系统能耗在公共建筑总能耗中约占30%~50%。因此,空调系统的节能控制对于公共建筑节能及整个建筑领域的节能工作有着重要意义。冷水机组的能耗是空调系统能耗的重要组成部分,能耗占比达到50%-80%,其运行效率对空调系统的整体效率有显著影响。
对于大型公共建筑,冷水机组采用多台并联运行,如何实现冷水机组台数与频率的联合调控,在满足末端供冷需求的基础上,尽可能提升冷水机组运行效率成为了运行调控的关键所在。
但相关技术中冷水机组群控策略通常只是根据供冷需求加减机,容易出现调节不及时导致冷水机组低负荷运行降低运行效率。此外,对于变频冷水机组,其运行最佳负荷率随运行压比变化,并非始终在高负荷率维持高效率运行。特别是对于供冷季不同运行工况,目前的调控策略不能够根据变化的供冷需求,实现冷水机组台数与频率的实时与自动调节,从而无法使得冷水机组长期维持高效运行,以降低系统运行能耗,亟待解决。
发明内容
本申请提供一种空调系统冷水机组群控方法、装置、电子设备及存储介质,使得冷水机组在供冷季不同运行工况下根据实际供冷需求,自动调整和优化冷水机组的运行台数与频率,从而长期维持冷水机组的高效运行,降低系统运行能耗。
本申请第一方面实施例提供一种空调系统冷水机组群控方法,包括以下步骤:获取空调系统中冷水机组的当前运行参数;将所述冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和所述当前运行参数生成所述冷水机组的调控策略;利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算所述调控策略下的所述冷水机组的运行效率,并根据所述运行效率匹配所述冷水机组的目标调控值。
可选地,在本申请的一个实施例中,还包括:获取所述冷水机组的样本性能曲线和历史运行数据;根据所述样本性能曲线和所述历史运行数据构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
可选地,在本申请的一个实施例中,根据所述样本性能曲线和所述历史运行数据构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型,包括:
建立冷水机组运行效率评价指标COP:
COPi=Qe,i/Wi
其中,COPi为第i台冷水机组运行效率;Qe,i为第i台冷水机组制冷量;Wi为第i台冷水机组耗电量;
将所述冷水机组运行效率评价指标表示为逆卡诺循环理论效率ICOP和压缩机效率DCOP:
其中,ICOPi第i台冷水机组逆卡诺循环理论效率;Tc,i为第i台冷水机组冷凝温度;Te,i为第i台冷水机组蒸发温度;DCOPi第i台冷水机组压缩机效率;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对蒸发温度进行建模:
其中,tch,o为冷水出水温度;ρ为水密度;c为水的比热容;Gch为冷水循环流量;KeFe为蒸发器等效换热系数;a1-a6为回归系数;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对冷凝温度进行建模:
其中,tc,o为冷却水出水温度;ρ为水密度;c为水的比热容;Gc为冷却水循环流量;KcFc为冷凝器等效换热系数;b1-b6为回归系数;
根据冷水机组运行负荷率、冷凝蒸发温差以及运行频率对所述冷水机组的压缩机效率进行计算;根据所述冷水机组的压缩机效率和所述逆卡诺循环理论效率构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述冷水机组的当前运行参数,包括:
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600
COPi=Qi/Wi
PLRi=Qi/Qi,0
FLRi=Wi/Wi,0
其中,Qi为各冷水机组的供冷量;COPi为第i台冷水机组运行效率;PLRi为第i台冷水机组的运行负荷率;FLRi为第i台冷水机组的运行负载率;Gch,i为第i台冷水机组蒸发器循环流量;tch,i,tch,o为第i台冷水机组蒸发器进出水温度;Cp,w为水的比热容;ρw为水的密度;Qi,0为第i台冷水机组额定制冷量;Wi,0为第i台冷水机组额定功率。
可选地,在本申请的一个实施例中,将所述冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和所述当前运行参数生成所述冷水机组的调控策略,包括:在所述当前总管供水温度大于等于预设供水温度最小值,且小于等于预设供水温度最大值时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率大于预设运行负载率,总管回水温度大于预设回水温度时,当前冷水机组开启台数加一,保持所述供水温度设定值不变,同时判断当前冷水机组开启台数是否大于等于预设冷水机组开启台数最大值,在当前冷水机组开启台数大于等于所述预设冷水机组开启台数最大值时,则将所述供水温度设定值下调;在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率小于等于所述预设运行负载率和/或所述总管回水温度小于等于所述预设回水温度时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;在所述当前总管供水温度小于所述预设供水温度最小值时,计算关闭一台冷水机组后的额定制冷能力,若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力小于当前供冷需求,或当前冷水机组开启台数等于预设冷水机组开启台数最小值,则保持当前冷水机组开启台数不变,并将所述供水温度设定值上调;若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力大于等于当前供冷需求,且当前冷水机组运行数目大于所述预还包括:设冷水机组开启台数最小值,则当前冷水机组开启台数减一,且保持所述供水温度设定值不变。
可选地,在本申请的一个实施例中,利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算所述调控策略下的所述冷水机组的运行效率,并根据所述运行效率匹配所述冷水机组的目标调控值,包括:利用所述冷水机组ICOP-DCOP模型,进一步判断当前冷水机组开启台数减一后,所述冷水机组运行效率是否大于未关闭之前的运行效率,若大于则当前冷水机组开启台数减一,否则保持当前冷水机组开启台数不变,且将所述供水温度设定值上调。
本申请第二方面实施例提供一种空调系统冷水机组群控装置,包括:获取模块,用于获取空调系统中冷水机组的当前运行参数;优化模块,用于将所述冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和所述当前运行参数生成所述冷水机组的调控策略;控制模块,用于利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算所述调控策略下的所述冷水机组的运行效率,并根据所述运行效率匹配所述冷水机组的目标调控值。
可选地,在本申请的一个实施例中,还包括:构建模块,用于获取所述冷水机组的样本性能曲线和历史运行数据,并根据所述样本性能曲线和所述历史运行数据构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述构建模块,具体用于,
建立冷水机组运行效率评价指标COP:
COPi=Qe,i/Wi
其中,COPi为第i台冷水机组运行效率;Qe,i为第i台冷水机组制冷量;Wi为第i台冷水机组耗电量;
将所述冷水机组运行效率评价指标表示为逆卡诺循环理论效率ICOP和压缩机效率DCOP:
其中,ICOPi第i台冷水机组逆卡诺循环理论效率;Tc,i为第i台冷水机组冷凝温度;Te,i为第i台冷水机组蒸发温度;DCOPi第i台冷水机组压缩机效率;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对蒸发温度进行建模:
其中,tch,o为冷水出水温度;ρ为水密度;c为水的比热容;Gch为冷水循环流量;KeFe为蒸发器等效换热系数;a1-a6为回归系数;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对冷凝温度进行建模:
其中,tc,o为冷却水出水温度;ρ为水密度;c为水的比热容;Gc为冷却水循环流量;kcFc为冷凝器等效换热系数;b1-b6为回归系数;
根据冷水机组运行负荷率、冷凝蒸发温差以及运行频率对所述冷水机组的压缩机效率进行计算;根据所述冷水机组的压缩机效率和所述逆卡诺循环理论效率构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述获取模块,具体用于,
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600
COPi=Qi/Wi
PLRi=Qi/Qi,0
FLRi=Wi/Wi,0
其中,Qi为各冷水机组的供冷量;COPi为第i台冷水机组运行效率;PLRi为第i台冷水机组的运行负荷率;FLRi为第i台冷水机组的运行负载率;Gch,i为第i台冷水机组蒸发器循环流量;tch,i,tch,o为第i台冷水机组蒸发器进出水温度;Cp,w为水的比热容;ρw为水的密度;Qi,0为第i台冷水机组额定制冷量;Wi,0为第i台冷水机组额定功率。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述优化模块,具体用于,
在所述当前总管供水温度大于等于预设供水温度最小值,且小于等于预设供水温度最大值时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;
在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率大于预设运行负载率,总管回水温度大于预设回水温度时,当前冷水机组开启台数加一,保持所述供水温度设定值不变,同时判断当前冷水机组开启台数是否大于等于预设冷水机组开启台数最大值,在当前冷水机组开启台数大于等于所述预设冷水机组开启台数最大值时,则将所述供水温度设定值下调;
在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率小于等于所述预设运行负载率和/或所述总管回水温度小于等于所述预设回水温度时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;
在所述当前总管供水温度小于所述预设供水温度最小值时,计算关闭一台冷水机组后的额定制冷能力,若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力小于当前供冷需求,或当前冷水机组开启台数等于预设冷水机组开启台数最小值,则保持当前冷水机组开启台数不变,并将所述供水温度设定值上调;若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力大于等于当前供冷需求,且当前冷水机组运行数目大于所述预设冷水机组开启台数最小值,则当前冷水机组开启台数减一,且保持所述供水温度设定值不变。
可选地,在本申请的一个实施例中,所述控制模块,具体用于,
利用所述冷水机组ICOP-DCOP模型,进一步判断当前冷水机组开启台数减一后,所述冷水机组运行效率是否大于未关闭之前的运行效率,若大于则当前冷水机组开启台数减一,否则保持当前冷水机组开启台数不变,且将所述供水温度设定值上调。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序,以执行如上述实施例所述的空调系统冷水机组群控方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行,以执行如上述实施例所述的空调系统冷水机组群控方法。
由此,本申请至少具有如下有益效果:
通过基于冷水机组样本性能曲线和历史运行数据,建立冷水机组ICOP-DCOP性能分析模型,实现对冷水机组在不同运行工况下的性能预测。同时结合对于末端供冷需求的准确把控,实现对于冷水机组包括运行台数、运行频率组合的优化设定功能。使得冷水机组在供冷季不同运行工况下根据实际供冷需求,自动调整和优化冷水机组的运行台数与频率,从而长期维持冷水机组的高效运行,降低系统运行能耗。由此,解决了现有的调控策略无法基于实际运行效率的评价和预测进行运行调控的问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为根据本申请实施例提供的一种空调系统冷水机组群控方法的流程图;
图2为根据本申请一个实施例提供的一种包含ICOP-DCOP模型的冷水机组群控系统结构示意图;
图3为根据本申请一个实施例提供的一种空调系统冷水机组群控方法的执行逻辑示意图;
图4为根据本申请实施例的一种空调系统冷水机组群控装置的示例图;
图5为申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
附图标记说明:获取模块-100、优化模块-200、控制模块-300、存储器-501、处理器-502、通信接口-503。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的一种空调系统冷水机组群控方法、装置、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中提到现有的调控策略无法基于实际运行效率的评价和预测进行运行调控的问题,本申请提供了一种空调系统冷水机组群控方法,在该方法中,通过冷水机组样本性能曲线和历史运行数据,建立冷水机组ICOP-DCOP性能分析模型,实现对冷水机组在不同运行工况下的性能预测。同时结合对于末端供冷需求的准确把控,实现对于冷水机组包括运行台数、运行频率组合的优化设定功能。使得冷水机组在供冷季不同运行工况下根据实际供冷需求,自动调整和优化运行冷水机组的台数与频率,从而长期维持冷水机组高效运行,降低系统运行能耗。由此,现有的调控策略无法基于实际运行效率的评价和预测进行运行调控的问题。
具体而言,图1为根据本申请实施例提供的一种空调系统冷水机组群控方法的流程图。
如图1所示,该空调系统冷水机组群控方法包括以下步骤:
在步骤S101中,获取空调系统中冷水机组的当前运行参数。
在本申请的实施例中,上述空调系统包括冷水机组单元、冷水支管单元、冷水总管单元、冷却水支管单元、冷却水总管单元、ICOP-DCOP模型单元、冷水机组控制箱单元。如图2所示,冷水机组单元与冷水支管单元、冷却水支管单元连接,冷水支管单元与冷水总管单元连接,冷却水支管单元与冷却水总管单元连接,冷水机组单元、冷水支管单元、冷却水支管单元与ICOP-DCOP模型单元连接,冷水机组控制箱单元与其他所有单元连接。
具体地,冷水机组单元含有多台定频或变频冷水机组并联运行,运行过程通过调节运行台数或频率,满足末端变化的供冷需求,变频冷水机组频率25Hz-50Hz可调。每台冷水机组由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及相应管道构成,制冷剂在蒸发器中从冷水吸热实现制冷功能,在压缩机组由输入电力驱动实现加压升温,随后进入冷凝器中将热量排放至冷却水系统,最后由膨胀阀再次进入蒸发器中形成制冷剂闭式循环。
此外,冷水机组单元安装有冷水机组运行台数、频率及供冷传感器,反馈给ICOP-DCOP模型以及冷水机组控制箱单元。冷水支管单元安装有各台冷水机组蒸发器进出水温度及循环流量传感器,冷却水支管单元安装有各台冷水机组冷凝器进出水温度及循环流量传感器,反馈给ICOP-DCOP模型以及冷水机组控制箱单元。冷水总管单元安装有冷水总管供回水温度及循环流量传感器,冷却水总管单元安装有冷却水总管供回水温度及循环流量传感器,反馈给冷水机组控制箱单元。
可以理解的是,冷水回水经冷水总管单元至冷水支管单元,进入冷水机组蒸发器中被冷却降温,随后经冷水支管单元至冷水总管单元,输送至末端进行制冷,随后再次回到冷水机组蒸发器,由此形成冷水闭式循环。冷水回水中的热量经冷水机组蒸发器中制冷剂吸收后,经压缩机加压升温,经冷水机组冷凝器排放至冷却水中。冷却水回水经冷却水总管单元至冷却水支管单元,进入冷水机组冷凝器中带走冷水机组热量,随后经冷却水支管单元至冷却水总管单元,输送至冷却塔进行排热降温,随后再次回到冷水机组冷凝器,形成冷却水闭式循环。
具体地,上述运行参数主要包括冷水机组当前开启台数N,总管供、回水温度ts和tr,总供冷量Q,各台冷机蒸发器进出水温度tch,o,i、tch,i,i,流量Gch,i,冷凝器进出水温度tc,o,i、tc,i,i,流量Gc,i,各台冷机功率Wi。通过相应的传感器对上述运行参数进行检测,反馈给ICOP-DCOP模型以及冷水机组控制箱单元。
可选地,在本申请的一个实施例中,还包括:获取冷水机组的样本性能曲线和历史运行数据,根据样本性能曲线和历史运行数据构建冷水机组ICOP-DCOP模型,从而确定拟合系数。
可选地,在本申请的一个实施例中,根据样本性能曲线和历史运行数据构建冷水机组ICOP-DCOP模型,包括:
建立冷水机组运行效率评价指标COP,如式(1)所示:
COPi=Qe,i/Wi (1)
其中,COPi为第i台冷水机组运行效率,表征的是单位输入功率实现的制冷量,无量纲参数;Qe,i为第i台冷水机组制冷量,单位为kW;Wi为第i台冷水机组耗电量,单位为kW;
将冷水机组运行效率评价指标COP可拆分分别表示为逆卡诺循环理论效率ICOP和压缩机效率DCOP,如式(2)、式(3)所示:
其中,ICOPi第i台冷水机组逆卡诺循环理论效率,无量纲参数;Tc,i为第i台冷水机组冷凝温度,单位为K;Te,i为第i台冷水机组蒸发温度,单位为K;DCOPi第i台冷水机组压缩机效率。
蒸发温度Te受蒸发器换热性能和冷水系统运行工况影响,如式(4)、式(5)所示,可以根据冷机样本和运行参数线性回归对蒸发温度进行建模:
其中,tch,o为冷水出水温度;ρ为水密度,单位kg/m3;c为水的比热容,单位kJ/(kg*K);Gch为冷水循环流量,单位m3/h;KeFe为蒸发器等效换热系数;a1-a6为回归系数。
冷凝温度Tc受冷凝器换热性能和冷却水系统运行工况影响,如式(6)、式(7)所示,可以根据冷机样本和运行参数线性回归对冷凝温度进行建模:
其中,tc,o为冷却水出水温度,单位℃;ρ为水密度,单位kg/m3;c为水的比热容,单位kJ/(kg*K);Gc为冷却水循环流量,单位m3/h;KcFc为冷凝器等效换热系数;b1-b6为回归系数。
根据冷水机组运行负荷率、冷凝蒸发温差以及运行频率对冷水机组的压缩机效率进行计算。根据冷水机组的压缩机效率和逆卡诺循环理论效率构建冷水机组ICOP-DCOP模型。
需要说明的是,冷机压缩机效率受冷机运行负荷率、冷凝蒸发温差和频率,变频冷机还受运行频率的影响,如式(8)、式(9)所示:
DCOPc=c1DT2+c2PLR2+c3DT·PLR+c4DT+c5PLR+c6 (8)
其中,DCOPc为定频冷机压缩机效率,无量纲参数;DCOPv为变频冷机压缩机效率,无量纲参数;DT为冷凝温度和蒸发温度之差,单位K;PLR为冷机运行负荷率,为实际制冷量和额定制冷量比值,无量纲参数;fM为冷机运行频率,单位Hz;c1-c6为回归系数;d1-d10为回归系数。
可选地,在本申请的实施例中,冷水机组的当前运行参数,包括:
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600 (10)
COPi=Qi/Wi (11)
OLEi=Qi/Qi,0 (12)
FLRi=Wi/Wi,0 (13)
其中,Qi为各冷水机组的供冷量;COPi为第i台冷水机组运行效率;PLRi为第i台冷水机组的运行负荷率;FLRi为第i台冷水机组的运行负载率。Gch,i为i号冷水机组蒸发器循环流量,单位m3/h;tch,i,tch,o为i号冷水机组蒸发器进出水温度,单位℃;Cp,w为水的比热容,单位kJ/(kg·℃);ρw为水的密度,单位kg/m3;Qi,0为i号冷机额定制冷量,单位kW;Wi,0为i号冷机额定功率,单位kW。
在步骤S102中,将冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和当前运行参数生成冷水机组的调控策略。
可选地,在本申请的一个实施例中,将冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和当前运行参数生成冷水机组的调控策略,包括:
在当前总管供水温度大于等于预设供水温度最小值,且小于等于预设供水温度最大值时,保持当前冷水机组开启台数和供水温度设定值不变。
在当前总管供水温度大于预设供水温度最大值,且冷水机组的运行负载率大于预设运行负载率,总管回水温度大于预设回水温度时,当前冷水机组开启台数加一,保持供水温度设定值不变,同时判断当前冷水机组开启台数是否大于等于预设冷水机组开启台数最大值,在当前冷水机组开启台数大于等于预设冷水机组开启台数最大值时,则将供水温度设定值下调。
在当前总管供水温度大于预设供水温度最大值,且冷水机组的运行负载率小于等于预设运行负载率和/或总管回水温度小于等于预设回水温度时,保持当前冷水机组开启台数和供水温度设定值不变。
在当前总管供水温度小于预设供水温度最小值时,计算关闭一台冷水机组后的额定制冷能力,若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力小于当前供冷需求,或当前冷水机组开启台数等于预设冷水机组开启台数最小值,则保持当前冷水机组开启台数不变,并将供水温度设定值上调;若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力大于等于当前供冷需求,且当前冷水机组运行数目大于预设冷水机组开启台数最小值,则当前冷水机组开启台数减一,且保持供水温度设定值不变。
在步骤S103中,利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算调控策略下的冷水机组的运行效率,并根据运行效率匹配冷水机组的目标调控值。
可选地,在本申请的一个实施例中,利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算调控策略下的冷水机组的运行效率,并根据运行效率匹配冷水机组的目标调控值,包括:利用冷水机组ICOP-DCOP模型,进一步判断当前冷水机组开启台数减一后,冷水机组运行效率是否大于未关闭之前的运行效率,若大于则当前冷水机组开启台数减一,否则保持当前冷水机组开启台数不变,且将供水温度设定值上调。
通过上述自动监测、自动识别、自动设定以及自动控制的功能,使得空调冷水机组在供冷季不同运行工况下,根据变化的供冷需求,实现运行台数N和供水温度设定值T的实时与自动调节,使得空调冷水机组长期维持高效运行,降低运行能耗。
下面通过一个具体实施例对本申请的一种空调系统冷水机组群控方法进行详细说明。
图3展示了本申请实施例的空调系统冷水机组群控方法的执行逻辑,如图3所示,空调系统冷水机组群控方法的具体步骤包括:
步骤一、冷水机组样本性能曲线和历史运行数据,建立冷水机组ICOP-DCOP模型,确定拟合系数,如上述的式(1)-(9)所示。
步骤二、监测冷水机组当前开启台数N,总管供、回水温度ts,tr,总供冷量Q,各台冷机蒸发器进出水温度tch,o,i、tch,i,i,流量Gch,i,冷凝器进出水温度tc,o,i、tc,i,i,流量Gc,i,各台冷机功率Wi,反馈给ICOP-DCOP模型以及冷水机组控制箱单元。
步骤三、计算每台冷机运行参数,包括各冷机供冷量Qi,运行COPi,运行负荷率PLRi,运行负载率FLRi,如下式所示:
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600
COPi=Qi/Wi
PLRi=Qi/Qi,0
FLRi=Wi/Wi,0
其中,Gch,i为i号冷水机组蒸发器循环流量,单位m3/h;tch,i,tch,o为i号冷水机组蒸发器进出水温度,单位℃;Cp,w为水的比热容,单位kJ/(kg·℃);ρw为水的密度,单位kg/m3;Qi,0为i号冷机额定制冷量,单位kW;Wi,0为i号冷机额定功率,单位kW。
步骤四、判断当前总管供水温度ts是否超过供水温度设定值T的关系。若T-0.5≤ts≤T+1,说明当前系统处于正常运行范围,维持当前冷机开启台数和供水温度设定值即可。
步骤五、判断当前总管供水温度ts是否超过供水温度设定值T的关系。若ts>T+1,说明当前供水温度过高,则需要判断是否调整冷水机组运行状态。若同时满足FLRi>95%,且总管回水温度tr>13℃,说明当前冷水机组运行状态难以满足末端供冷需求,若当前冷机运行台数未达到最大值,则加开一台冷机,同时维持当前供水温度设定值(N=N+1,T=T)。若当前冷机运行台数已经达到最大值,则将供水温度设定值下调0.5℃(N=N,T=T-0.5)。若不同时满足FLRi>95%,且总管回水温度tr>13℃,则维持当前冷机开启台数和供水温度设定值即可。
步骤六、判断当前总管供水温度ts是否超过供水温度设定值T的关系。若ts<T-0.5,说明当前供水温度过低,则需要判断是否调整冷水机组运行状态。计算关闭一台冷机后开机组合额定制冷能力Q’(Q′=(N-1)*Qi,0),若调整后组合额定制冷能力Q’小于当前供冷需求(Q’<Q),或当前冷机已经运行在最小台数,则维持当前冷机开启台数,将供水温度设定值提高0.5℃(N=N,T=T+0.5)。若调整后额定制冷能力Q’大于当前供冷需求(Q’>Q),且当前冷机未运行在最小台数,则计划关闭一台冷机,且维持供水温度设定值(N=N-1,T=T)。
步骤七、利用ICOP-DCOP模型,判断关闭一台冷机后,系统整体运行COP是否提高,若提高了则执行减机策略,若降低或未提高则不执行减机策略,同时将供水温度设定值提高0.5℃。
根据本申请实施例提出的一种空调系统冷水机组群控方法,主要通过冷水机组样本性能曲线和历史运行数据,建立冷水机组ICOP-DCOP模型,通过监测总管供回水温度,冷机实际运行供冷量、负荷率、负载率等关键参数,对冷水机组运行台数及供水温度设定值进行自动调节与设定。以满足末端供冷需求,不导致环境过热为目标增加冷水机组台数或降低供水温度设定值。以冷水机组高效运行为目标减少冷水机组台数或提高供水温度设定值。一方面避免了冷水机组过早加机导致平均运行负荷率偏低带来的效率的降低,一方面避免了冷水机组不合理减机导致运行效率的降低。并且引入了供水温度设定值的自动调节作为辅助手段,为冷水机组高效运行提供了更多一维度的调节手段。同时结合调整后冷水机组运行效率的预测,更好的指导冷水机组运行调控,实现对冷水机组变工况运行性能的预测与评估,从而实现对冷水机组运行调控策略和调控效率的指导。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的一种空调系统冷水机组群控装置。
图4为根据本申请实施例的一种空调系统冷水机组群控装置的示例图。
如图4所示,该空调系统冷水机组群控装置10包括:获取模块100、优化模块200以及控制模块300。
其中,获取模块100用于获取空调系统中冷水机组的当前运行参数。优化模块200用于将冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和当前运行参数生成冷水机组的调控策略。控制模块300用于利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算调控策略下的冷水机组的运行效率,并根据运行效率匹配冷水机组的目标调控值。
可选地,在本申请的一个实施例中,还包括:构建模块,用于获取冷水机组的样本性能曲线和历史运行数据,并根据所述样本性能曲线和历史运行数据构建冷水机组ICOP-DCOP模型。
可选地,在本申请的一个实施例中,构建模块,具体用于,
建立冷水机组运行效率评价指标COP:
COPi=Qe,i/Wi
其中,COPi为第i台冷水机组运行效率;Qe,i为第i台冷水机组制冷量;Wi为第i台冷水机组耗电量;
将冷水机组运行效率评价指标表示为逆卡诺循环理论效率ICOP和压缩机效率DCOP:
其中,ICOPi第i台冷水机组逆卡诺循环理论效率;Tc,i为第i台冷水机组冷凝温度;Te,i为第i台冷水机组蒸发温度;DCOPi第i台冷水机组压缩机效率;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对蒸发温度进行建模:
其中,tch,o为冷水出水温度;ρ为水密度;c为水的比热容;Gch为冷水循环流量;KeFe为蒸发器等效换热系数;a1-a6为回归系数;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对冷凝温度进行建模:
其中,tc,o为冷却水出水温度;ρ为水密度;c为水的比热容;Gc为冷却水循环流量;KcFc为冷凝器等效换热系数;b1-b6为回归系数;
根据冷水机组运行负荷率、冷凝蒸发温差以及运行频率对冷水机组的压缩机效率进行计算;根据冷水机组的压缩机效率和逆卡诺循环理论效率构建冷水机组ICOP-DCOP模型。
可选地,在本申请的一个实施例中,获取模块,具体用于,
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600
COPi=Qi/Wi
PLRi=Qi/Qi,0
FLRi=Wi/Wi,0
其中,Qi为各冷水机组的供冷量;COPi为第i台冷水机组运行效率;PLRi为第i台冷水机组的运行负荷率;FLRi为第i台冷水机组的运行负载率;Gch,i为第i台冷水机组蒸发器循环流量;tch,i,tch,o为第i台冷水机组蒸发器进出水温度;Cp,w为水的比热容;ρw为水的密度;Qi,0为第i台冷水机组额定制冷量;Wi,0为第i台冷水机组额定功率。
可选地,在本申请的一个实施例中,优化模块200,具体用于,在当前总管供水温度大于等于预设供水温度最小值,且小于等于预设供水温度最大值时,保持当前冷水机组开启台数和供水温度设定值不变;在当前总管供水温度大于预设供水温度最大值,且冷水机组的运行负载率大于预设运行负载率,总管回水温度大于预设回水温度时,当前冷水机组开启台数加一,保持供水温度设定值不变,同时判断当前冷水机组开启台数是否大于等于预设冷水机组开启台数最大值,在当前冷水机组开启台数大于等于所述预设冷水机组开启台数最大值时,则将供水温度设定值下调;在当前总管供水温度大于预设供水温度最大值,且冷水机组的运行负载率小于等于预设运行负载率和/或总管回水温度小于等于预设回水温度时,保持当前冷水机组开启台数和供水温度设定值不变;在当前总管供水温度小于预设供水温度最小值时,计算关闭一台冷水机组后的额定制冷能力,若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力小于当前供冷需求,或当前冷水机组开启台数等于预设冷水机组开启台数最小值,则保持当前冷水机组开启台数不变,并将供水温度设定值上调;若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力大于等于当前供冷需求,且当前冷水机组运行数目大于预设冷水机组开启台数最小值,则当前冷水机组开启台数减一,且保持供水温度设定值不变。
可选地,在本申请的一个实施例中,控制模块300,具体用于,利用冷水机组ICOP-DCOP模型,进一步判断当前冷水机组开启台数减一后,冷水机组运行效率是否大于未关闭之前的运行效率,若大于则当前冷水机组开启台数减一,否则保持当前冷水机组开启台数不变,且将供水温度设定值上调。
需要说明的是,前述对空调系统冷水机组群控方法实施例的解释说明也适用于该实施例的空调系统冷水机组群控装置,此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的一种空调系统冷水机组群控装置,在不增加传感器等硬件设备的基础上,利用空调系统自身具备的传感器即可实现需要运行参数的监测。通过自动监测、自动识别、自动设定以及自动控制的功能,使得空调冷水机组在供冷季不同运行工况下,根据变化的供冷需求,实现冷水机组台数与供水温度设定值的实时与自动调节,使得空调冷水机组长期维持高效运行,降低系统运行能耗。
图5为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括:
存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器402上运行的计算机程序。
处理器502执行程序时实现上述实施例中提供的一种空调系统冷水机组群控方法。
进一步地,电子设备还包括:
通信接口503,用于存储器501和处理器502之间的通信。
存储器501,用于存放可在处理器502上运行的计算机程序。
存储器501可能包含高速RAM存储器,也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器501、处理器502和通信接口403独立实现,则通信接口503、存储器501和处理器502可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture,简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent,简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture,简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图5中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的,在具体实现上,如果存储器501、处理器502及通信接口503,集成在一块芯片上实现,则存储器501、处理器502及通信接口503可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器502可能是一个中央处理器(Central Processing Unit,简称为CPU),或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称为ASIC),或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如上的一种空调系统冷水机组群控方法。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“N个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解,本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如,如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
Claims (12)
1.一种空调系统冷水机组群控方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取空调系统中冷水机组的当前运行参数;
将所述冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和所述当前运行参数生成所述冷水机组的调控策略;
利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算所述调控策略下的所述冷水机组的运行效率,并根据所述运行效率匹配所述冷水机组的目标调控值;
所述将所述冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和所述当前运行参数生成所述冷水机组的调控策略,包括:
在所述当前总管供水温度大于等于预设供水温度最小值,且小于等于预设供水温度最大值时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;
在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率大于预设运行负载率,总管回水温度大于预设回水温度时,当前冷水机组开启台数加一,保持所述供水温度设定值不变,同时判断当前冷水机组开启台数是否大于等于预设冷水机组开启台数最大值,在当前冷水机组开启台数大于等于所述预设冷水机组开启台数最大值时,则将所述供水温度设定值下调;
在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率小于等于所述预设运行负载率和/或所述总管回水温度小于等于所述预设回水温度时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;
在所述当前总管供水温度小于所述预设供水温度最小值时,计算关闭一台冷水机组后的额定制冷能力,若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力小于当前供冷需求,或当前冷水机组开启台数等于预设冷水机组开启台数最小值,则保持当前冷水机组开启台数不变,并将所述供水温度设定值上调;若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力大于等于当前供冷需求,且当前冷水机组运行数目大于所述预设冷水机组开启台数最小值,则当前冷水机组开启台数减一,且保持所述供水温度设定值不变。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
获取所述冷水机组的样本性能曲线和历史运行数据;
根据所述样本性能曲线和所述历史运行数据构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述样本性能曲线和所述历史运行数据构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型,包括:
建立冷水机组运行效率评价指标COP:
COPi=Qe,i/Wi
其中,COPi为第i台冷水机组运行效率;Qe,i为第i台冷水机组制冷量;Wi为第i台冷水机组耗电量;
将所述冷水机组运行效率评价指标表示为逆卡诺循环理论效率ICOP和压缩机效率DCOP:
其中,ICOPi第i台冷水机组逆卡诺循环理论效率;Tc,i为第i台冷水机组冷凝温度;Te,i为第i台冷水机组蒸发温度;DCOPi第i台冷水机组压缩机效率;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对蒸发温度进行建模:
其中,tch,o为冷水出水温度;Qe为冷水机组蒸发侧制冷量;ρ为水密度;c为水的比热容;Gch为冷水循环流量;KeFe为蒸发器等效换热系数;a1-a6为回归系数;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对冷凝温度进行建模:
其中,tc,o为冷却水出水温度;Qc为冷水机组冷凝侧排热量;ρ为水密度;c为水的比热容;Gc为冷却水循环流量;KcFc为冷凝器等效换热系数;b1-b6为回归系数;
根据冷水机组运行负荷率、冷凝蒸发温差以及运行频率对所述冷水机组的压缩机效率进行计算;
根据所述冷水机组的压缩机效率和所述逆卡诺循环理论效率构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述冷水机组的当前运行参数,包括:
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600
COPi=Qi/Wi
PLRi=Qi/Qi,0
FLRi=Wi/Wi,0
其中,Qi为各冷水机组的供冷量;COPi为第i台冷水机组运行效率;PLRi为第i台冷水机组的运行负荷率;FLRi为第i台冷水机组的运行负载率;Gch,i为第i台冷水机组蒸发器循环流量;tch,i,tch,o为第i台冷水机组蒸发器进出水温度;Cp,w为水的比热容;ρw为水的密度;Qi,0为第i台冷水机组额定制冷量;Wi,0为第i台冷水机组额定功率。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算所述调控策略下的所述冷水机组的运行效率,并根据所述运行效率匹配所述冷水机组的目标调控值,包括:
利用所述冷水机组ICOP-DCOP模型,进一步判断当前冷水机组开启台数减一后,所述冷水机组运行效率是否大于未关闭之前的运行效率,若大于则当前冷水机组开启台数减一,否则保持当前冷水机组开启台数不变,且将所述供水温度设定值上调。
6.一种空调系统冷水机组群控装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取空调系统中冷水机组的当前运行参数;
优化模块,用于将所述冷水机组的当前总管供水温度与供水温度设定值进行对比,根据对比结果和所述当前运行参数生成所述冷水机组的调控策略;
控制模块,用于利用预先构建的冷水机组ICOP-DCOP模型计算所述调控策略下的所述冷水机组的运行效率,并根据所述运行效率匹配所述冷水机组的目标调控值;
所述优化模块,具体用于,
在所述当前总管供水温度大于等于预设供水温度最小值,且小于等于预设供水温度最大值时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;
在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率大于预设运行负载率,总管回水温度大于预设回水温度时,当前冷水机组开启台数加一,保持所述供水温度设定值不变,同时判断当前冷水机组开启台数是否大于等于预设冷水机组开启台数最大值,在当前冷水机组开启台数大于等于所述预设冷水机组开启台数最大值时,则将所述供水温度设定值下调;
在所述当前总管供水温度大于所述预设供水温度最大值,且所述冷水机组的运行负载率小于等于所述预设运行负载率和/或所述总管回水温度小于等于所述预设回水温度时,保持当前冷水机组开启台数和所述供水温度设定值不变;
在所述当前总管供水温度小于所述预设供水温度最小值时,计算关闭一台冷水机组后的额定制冷能力,若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力小于当前供冷需求,或当前冷水机组开启台数等于预设冷水机组开启台数最小值,则保持当前冷水机组开启台数不变,并将所述供水温度设定值上调;若关闭一台冷水机组后的额定制冷能力大于等于当前供冷需求,且当前冷水机组运行数目大于所述预设冷水机组开启台数最小值,则当前冷水机组开启台数减一,且保持所述供水温度设定值不变。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,还包括:
构建模块,用于获取所述冷水机组的样本性能曲线和历史运行数据,并根据所述样本性能曲线和所述历史运行数据构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述构建模块,具体用于,
建立冷水机组运行效率评价指标COP:
COPi=Qe,i/Wi
其中,COPi为第i台冷水机组运行效率;Qe,i为第i台冷水机组制冷量;Wi为第i台冷水机组耗电量;
将所述冷水机组运行效率评价指标表示为逆卡诺循环理论效率ICOP和压缩机效率DCOP:
其中,ICOPi第i台冷水机组逆卡诺循环理论效率;Tc,i为第i台冷水机组冷凝温度;Te,i为第i台冷水机组蒸发温度;DCQPi第i台冷水机组压缩机效率;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对蒸发温度进行建模:
其中,tch,o为冷水出水温度;Qe为冷水机组蒸发侧制冷量;ρ为水密度;c为水的比热容;Gch为冷水循环流量;KeFe为蒸发器等效换热系数;a1-a6为回归系数;
根据冷水机组样本和运行参数线性回归对冷凝温度进行建模:
其中,tc,o为冷却水出水温度;Qc为冷水机组冷凝侧排热量;ρ为水密度;c为水的比热容;Gc为冷却水循环流量;KcFc为冷凝器等效换热系数;b1-b6为回归系数;
根据冷水机组运行负荷率、冷凝蒸发温差以及运行频率对所述冷水机组的压缩机效率进行计算;
根据所述冷水机组的压缩机效率和所述逆卡诺循环理论效率构建所述冷水机组ICOP-DCOP模型。
9.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述获取模块,具体用于,
Qi=Gch,i*(tch,i-tch,o)*Cp,w*ρw/3600
COPi=Qi/Wi
PLRi=Qi/Qi,0
FLRi=Wi/Wi,0
其中,Qi为各冷水机组的供冷量;COPi为第i台冷水机组运行效率;PLRi为第i台冷水机组的运行负荷率;FLRi为第i台冷水机组的运行负载率;Gch,i为第i台冷水机组蒸发器循环流量;tch,i,tch,o为第i台冷水机组蒸发器进出水温度;Cp,w为水的比热容;ρw为水的密度;Qi,0为第i台冷水机组额定制冷量;Wi,0为第i台冷水机组额定功率。
10.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述控制模块,具体用于,利用所述冷水机组ICOP-DCOP模型,进一步判断当前冷水机组开启台数减一后,所述冷水机组运行效率是否大于未关闭之前的运行效率,若大于则当前冷水机组开启台数减一,否则保持当前冷水机组开启台数不变,且将所述供水温度设定值上调。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序,以实现如权利要求1-5任一项所述的空调系统冷水机组群控方法。
12.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行,以用于实现如权利要求1-5任一项所述的空调系统冷水机组群控方法。
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