CN114459133A - 一种中央空调系统节能控制方法及节能控制系统 - Google Patents

一种中央空调系统节能控制方法及节能控制系统 Download PDF

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CN114459133A CN202210022424.2A CN202210022424A CN114459133A CN 114459133 A CN114459133 A CN 114459133A CN 202210022424 A CN202210022424 A CN 202210022424A CN 114459133 A CN114459133 A CN 114459133A
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韩战涛
彭洪文
胡永东
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Abstract

本发明适用于中央空调领域,公开了中央空调系统节能控制方法及节能控制系统,该控制方法包括对室内侧水阀开度、冷水机组运行数量以及冷冻水泵的运行频率和运行数量的控制,室内侧水阀开度的控制与冷冻水泵运行频率和运行数量的控制实现了相对独立但完美耦合的控制,而且冷水机组出水温度综合考虑冷水机组的效率及末端侧换热效率达到最佳平衡,实现最佳运行效率的完美耦合;因此,通过该控制方法控制中央空调系统能够降低系统综合能耗及提高系统综合能效,克服现有中央空调系统存在整体节能效果不佳的技术问题。

Description

一种中央空调系统节能控制方法及节能控制系统
技术领域
本发明涉及中央空调领域,尤其涉及一种中央空调系统节能控制方法及节能控制系统。
背景技术
中央空调虽形式多样,但在建筑领域的应用主要以:组合式空调机组、风柜、风机盘管等末端空调机组、集中供冷的制冷站主机和制冷站外围的辅助设备组成,是一个庞大的系统。中央空调系统设备供货渠道不单一,建筑物的中央空调系统因涉及到的设备众多,施工安装调试的技术含量高,各中央空调生产厂家的重点特色产品也有所不同,有些厂家主攻冷水机组主机,有些厂家主攻组合式空调机组等末端设备,有些厂家则主攻冷却塔设备,有些厂家则主攻水泵等外围设备,导致建筑物的中央空调系统通常由多个设备厂完成供货。不同厂家供货的设备,虽最终会连成一个完整的中央空调系统并达到正常运行的功能目的,但由于供货厂商分散,存在各自只负责自己设备的调试和运行的弊端,缺乏对整个中央空调系统的协调管理和运行的考虑,即使业主对整个中央空调系统设置了集中监控管理系统,但均停留在简单的集中数据收集和显示以及简单地远程操作等功能层面,对中央空调系统所有设备的协调节能运行考虑少甚至没有考虑,导致中央空调系统经常运行在能耗高的状态。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种中央空调系统节能控制方法,其旨在解决现有的中央空调系统节能控制方法是对中央空调单一组件的节能控制的技术问题。
为达到上述目的,本发明提供的方案是:
一种中央空调系统节能控制方法,包括:
水阀开度的控制,包括获取室内温度,根据获取的室内温度对水阀开度进行调节以使室内温度满足室内设定温度-室内设定温度精度<室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
冷水机组的控制,包括冷水机组的出水温度控制和冷水机组运行数量的控制;
冷水机组出水温度的控制包括获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度;
冷水机组运行数量的控制包括获取中央空调系统的总冷量Q的需求和每台冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0,根据
Figure BDA0003462929350000021
的值确定冷水机组的需求数量并确定其加减载;
冷却水泵运行数量的控制,冷却水泵与冷水机组一一对应,若冷水机组开启,则对应的冷却水泵开启,若冷水机组关闭,则对应的冷却水泵关闭;
冷冻水泵运行频率和运行数量的控制,包括预设冷水机组最小冷冻水流量、室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2;获取冷冻水泵供水压力P;根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数;在冷冻水泵运行数量和频率满足冷水机组最小冷冻水流量需求的基础上,对冷冻水泵进行升降频和加卸载以使冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
示例性地,所述水阀开度的调节方法包括:
判断室内温度和室内设定温度的关系,若室内温度≤室内设定温度-室内设定温度精度,则关小水阀开度,直至室内温度不小于室内设定温度-室内设定温度精度;
若室内温度>室内设定温度+室内设定温度精度,则开大水阀开度,直至室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
若室内设定温度-室内设定温度精度<实际室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度,则水阀保持当前开度不变。
示例性地,所述获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度包括:
获取室内侧总管进水口的水温和总管出水口的水温的温差,将其作为总管进出水温差;
根据总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式计算获取的总管进出水温差所对应的冷水机组出水温度的设定值;
根据冷水机组出水温度的设定值重设冷水机组的出水温度。
示例性地,所述总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式为:
Figure BDA0003462929350000031
式中,y表示冷水机组出水温度的设定值,单位为摄氏度,x表示总管进出水温差,单位为摄氏度。
示例性地,所述冷水机组的需求数量的确定方法包括:定义冷水机组包括N台冷水机组,若
Figure BDA0003462929350000032
则开启N台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000033
则开启N-1台或N台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000034
则开启N-2台或N-1台冷水机组;……;若
Figure BDA0003462929350000035
则开启2台或3台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000036
则开启1台或2台冷水机组。
示例性地,预设冷水机组的最高能效对应的制冷量Q1,Q1<Q0,若
Figure BDA0003462929350000037
满足
Figure BDA0003462929350000038
则分别将
Figure BDA0003462929350000039
的值和
Figure BDA00034629293500000310
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500000311
的值更接近于Q1,则开启N台冷水机组,否则开启N-1台冷水机组;若
Figure BDA00034629293500000312
满足
Figure BDA00034629293500000313
则分别将
Figure BDA00034629293500000314
的值和
Figure BDA00034629293500000315
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500000316
的值更接近于Q1,则开启N-1台冷水机组,否则开启N-2台冷水机组;……;若
Figure BDA0003462929350000041
满足
Figure BDA0003462929350000042
则分别将
Figure BDA0003462929350000043
的值和
Figure BDA0003462929350000044
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA0003462929350000045
的值更接近于Q1,则开启3台冷水机组,否则开启2台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000046
则分别将
Figure BDA0003462929350000047
的值和Q的值与Q1的值比较,若
Figure BDA0003462929350000048
的值更接近于Q1,则开启2台冷水机组,否则开启1台冷水机组。
示例性地,对冷冻水泵进行升降频和加卸载的方法包括:
判断冷冻水泵供水压力P与室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2的关系;
若P<P1,则冷冻水泵升频和加载运行,直至P≥P1
若P>P2,则冷冻水泵降频和卸载运行,直至P1≤P≤P2
若P1≤P<P2,则冷冻水泵保持当前运行台数和频率。
示例性地,中央空调系统节能控制方法还包括压差旁通阀的开度控制,所述压差旁通阀的开度控制包括:
获取压差旁通阀两端的压差的绝对值p,根据压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式计算获取的压差旁通阀两端的压差所对应的压差旁通阀开度的设定值;根据压差旁通阀开度的设定值打开压差旁通阀;
所述压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式为:
Figure BDA0003462929350000049
p3>p0
式中,f(p)表示压差旁通阀开度,p表示压差旁通阀两端压差,p0表示需要打开压差旁通阀的极限最优压差值,p3表示需要完全打开压差旁通阀的压差值。
示例性地,中央空调系统节能控制方法还包括送风机的控制,所述送风机的控制包括获取室内侧的实际送风温度,根据实际送风温度对送风机进行升降频以使实际送风温度满足送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度;
中央空调系统节能控制方法还包括冷却塔的出水温度设定值的控制,所述冷却塔的出水温度设定值的控制包括获取室外湿球温度,根据冷却塔出水温度设定值关系式重设冷却塔出水温度;所述冷却塔出水温度设定值关系式为:冷却塔出水温度设定值=室外湿球温度+第一预设值;
中央空调系统节能控制方法还包括冷却塔风机的控制,所述冷却塔风机的控制包括获取冷却塔出水温度,根据获取冷却塔出水温度对冷却塔风机进行升降频和加卸载以使冷却塔出水温度满足冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
本发明的第二个目的在于提供一种中央空调系统节能控制系统,包括:
水阀开度控制单元,用于获取室内温度,根据获取的室内温度对水阀开度进行调节以使室内温度满足室内设定温度-室内设定温度精度<室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
冷水机组控制单元,用于获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度;还用于获取中央空调系统的总冷量Q的需求和每台冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0,根据
Figure BDA0003462929350000051
的值确定冷水机组的需求数量并确定其加减载;
冷却水泵控制单元,用于开启或关闭与冷水机组一一对应的冷却水泵;
冷冻水泵控制单元,用于预设冷水机组最小冷冻水流量、室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2;获取冷冻水泵供水压力P;根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数;在冷冻水泵运行数量和频率满足冷水机组最小冷冻水流量需求的基础上,对冷冻水泵进行升降频和加卸载以使冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
本发明提供的中央空调系统节能控制方法具有以下优点:
第一,该控制方法通过对水阀开度的控制确保室内温度控制在室内设定温度-室内设定温度精度和室内设定温度+室内设定温度精度的范围内,从而实现室内侧按室内实际需求提供冷量,实现水的节能。
第二,室内侧末端负荷的变化,势必引起冷水机组总管进出水温差的变化,该控制方法采用根据室内侧负荷大小反馈在室内侧的总管进出水温差的变化进行自动追踪并根据获取的室内侧的总管进出水温差自动重设冷水机组出水温度,在室内侧负荷需求较小时,通过提升冷水机组出水温度的控制方法,最大限度降低潜热消耗,提高冷水机组的蒸发温度和运行效率,实现冷水机组运行节能。而且,冷水机组出水温度综合考虑冷水机组的效率及末端侧换热效率达到最佳平衡,实现最佳运行效率的完美耦合。
第三,该控制方法通过对冷水机组运行数量的控制能够实现让所有冷水机组尽可能地运行在高效冷量区间,且按需匹配运行,实现冷水机组的最大节能。
第四,该控制方法通过对冷冻水泵的运行频率和运行数量的控制在保障了运行冷水机组的最小冷冻水流量要求及室内侧末端设备最不利压力的安全保障基础上,最大限度地为整个中央空调系统按需提供冷冻水,实现冷冻水泵的最大节能。此外,由于水阀开度调节会直接影响冷冻水泵供水压力的大小,因此,室内侧水阀开度的控制与冷冻水泵运行频率和运行数量的控制实现相对独立但完美耦合的控制。
综上所述,通过该控制方法控制中央空调系统能够让中央空调系统的空气侧和水侧的设备按实际负荷需要匹配运行,从而能够降低系统综合能耗及提高系统综合能效,克服现有中央空调系统存在整体节能效果不佳的技术问题。
本发明提供的中央空调系统节能控制系统从整体角度综合考虑各部分之间相互影响的因素,对中央空调系统结构实现部分独立控制和耦合控制,能够降低中央空调系统的能耗及提高系统综合能效,实现深度节能。
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,下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的中央空调系统节能控制方法的示意图;
图2是本发明实施例提供的中央空调系统节能控制系统的示意图;
图3是本发明实施例提供的水阀开度控制单元的示意图;
图4是本发明实施例提供的冷水机组控制单元的示意图;
图5是本发明实施例提供的冷冻水泵控制单元的示意图;
图6是本发明实施例提供的压差旁通阀控制单元的示意图;
图7是本发明实施例提供的送风机控制单元的示意图;
图8是本发明实施例提供的冷却塔控制单元的示意图。
附图标号说明:
1、中央空调系统节能控制系统;10、水阀开度控制单元;11、室内温湿度传感器;12、第一判断模组;13、第一设定模组;14、水阀开度执行模组;20、冷水机组控制单元;21、第一温度传感器;22、第二温度传感器;23、第二设定模组;24、冷水机组数据处理模组;25、冷水机组执行模组;30、冷却水泵控制单元;40、冷冻水泵控制单元;41、第三设定模组;42、参数获取模组;43、第二判断模组;44、冷冻水泵执行模组;50、压差旁通阀控制单元;51、第一压力传感器;52、第二压力传感器;53、第四设定模组;54、压差旁通阀数据处理模组;55、压差旁通阀执行模组;60、送风机控制单元;61、送风温度传感器;62、第三判断模组;63、第五设定模组;64、送风机执行模组;70、冷却塔控制单元;71、室外湿球温度传感器;72、第六设定模组;73、冷却塔数据处理模组;74、冷却塔执行模组;75、冷却塔出水温度获取模组。
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的一部分实施例,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付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。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时,它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示,其为本发明的一种实施例的中央空调系统节能控制方法,中央空调系统包括室内侧结构、室外侧结构、集中制冷站、以及用于耦合室内侧结构与集中制冷站的耦合机构,室内侧结构包括若干末端设备,室外侧结构包括冷却塔及冷却塔风机,集中制冷站包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵,耦合机构包括集水器、分水器、压差旁通阀、压差传感器,其中分水器负责将来自集中制冷站的冷冻水分配给室内侧的各末端设备,实现室内侧空气制冷;集水器负责将室内侧的各末端设备与空气交换后的冷冻水收集起来,经管道送往集中制冷站制冷,如此循环。室内侧结构、室外侧结构、集中制冷站和耦合机构的总体构成部分通过相关管路及管路上的手动或电动阀按一定顺序进行连接。其中,集中制冷站的冷冻水泵并联运行,且冷冻水泵的数量大于或等于冷水机组的数量,冷却水泵与冷水机组一一对应运行且两者数量相等,冷水机组主机要求容量可调,冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机可以变频调节。室外侧的冷却塔及冷却塔风机为集中制冷站所有冷水机组共用。室内侧的各末端设备并联连接于集水器和分水器之间。
请参阅图1,本发明实施例的中央空调系统节能控制方法包括:
水阀开度的控制,包括获取室内温度,根据获取的室内温度对水阀开度进行调节,保证室内设定温度-室内设定温度精度<室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
冷水机组的控制,包括冷水机组的出水温度控制和冷水机组运行数量的控制;
冷水机组出水温度的控制包括获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度;
冷水机组运行数量的控制包括获取中央空调系统的总冷量Q的需求和每台冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0,根据
Figure BDA0003462929350000091
的值确定冷水机组的需求数量并确定其加减载;
冷却水泵运行数量的控制,冷却水泵与冷水机组一一对应,若冷水机组开启,则对应的冷却水泵开启,若冷水机组关闭,则对应的冷却水泵关闭。
冷冻水泵运行频率和运行数量的控制,包括预设室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2(P1<P2);获取冷水机组最小冷冻水流量以及获取冷冻水泵供水压力P;根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数;在冷冻水泵运行数量和频率满足冷水机组最小冷冻水流量需求的基础上,对冷冻水泵进行升降频和加卸载,保证冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
本发明实施例的中央空调系统节能控制方法具有以下优点:
第一,该控制方法通过对水阀开度的控制确保室内温度控制在室内设定温度-室内设定温度精度和室内设定温度+室内设定温度精度的范围内,从而实现室内侧按室内实际需求提供冷量,实现水的节能。
第二,室内侧末端负荷的变化,势必引起冷水机组总管进出水温差的变化,该控制方法采用根据室内侧负荷大小反馈在室内侧的总管进出水温差的变化进行自动追踪并根据获取的室内侧的总管进出水温差自动重设冷水机组出水温度,在室内侧负荷需求较小时,通过提升冷水机组出水温度的控制方法,最大限度降低潜热消耗,提高冷水机组的蒸发温度和运行效率,实现冷水机组运行节能。即冷水机组出水温度综合考虑冷水机组的效率及末端侧换热效率达到最佳平衡,实现最佳运行效率的完美耦合。
第三,该控制方法通过对冷水机组运行数量的控制能够实现让各台冷水机组尽量运行在高效冷量区间且按需匹配运行,实现冷水机组的最大节能。
第四,该控制方法通过对冷冻水泵的运行频率和运行数量的控制在保障了运行冷水机组的最小冷冻水流量要求及室内侧末端设备最不利压力的安全保障基础上,最大限度地为整个中央空调系统按需提供冷冻水,实现冷冻水泵的最大节能。此外,由于水阀开度调节会直接影响冷冻水泵供水压力的大小,因此,室内侧水阀开度的控制与冷冻水泵运行频率和运行数量的控制实现相对独立但完美耦合的控制。
综上所述,该控制方法包括对水阀开度、冷水机组以及冷冻水泵的运行频率和运行数量的控制,室内侧水阀开度的控制与冷却水泵运行频率和运行数量的控制实现了相对独立但完美耦合的控制,而且冷水机组出水温度综合考虑冷水机组的效率及末端侧换热效率达到最佳平衡,实现最佳运行效率的完美耦合;因此,通过该控制方法控制中央空调系统能够降低系统综合能耗及提高系统综合能效,克服现有中央空调系统存在整体节能效果不佳的技术问题。
示例性地,在某些实施例中,水阀开度的调节方法包括:
判断室内温度和室内设定温度的关系,若室内温度≤室内设定温度-室内设定温度精度,则控制系统需在现有基础上关小水阀开度,以提升室内温度,直至室内温度不小于室内设定温度-室内设定温度精度。
若室内温度>室内设定温度+室内设定温度精度,水阀需在现有基础上开大,以降低室内温度,直至室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度。
若室内设定温度-室内设定温度精度<实际室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度,水阀保持当前开度不变。
可以理解地,室内设定温度精度可根据实际情况设定,可选地,室内设定温度精度设为2摄氏度。
可选地,通过室内温湿度传感器获取室内温度。
水阀开度的调节方法简单有效,响应速度快。
示例性地,在某些实施例中,冷水机组的出水温度控制方法包括:
获取室内侧总管进水口的水温和总管出水口的水温的温差,将其作为总管进出水温差;
根据总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式计算获取的总管进出水温差所对应的冷水机组出水温度的设定值;
根据冷水机组出水温度的设定值重设冷水机组的出水温度。
示例性地,总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式为:
Figure BDA0003462929350000111
式中,y表示冷水机组出水温度的设定值,单位为摄氏度,x表示总管进出水温差,单位为摄氏度。
示例性地,当x<1时,冷水机组的出水温度自动设置为10摄氏度;当x>5时,说明室内侧的热负荷很大,此时冷水机组的出水温度自动设置为7摄氏度,当1≤x≤5时,冷水机组的出水温度按关系式控制程序自动计算后自动设置。
示例性地,在某些实施例中,冷水机组的需求数量的确定方法包括定义冷水机组包括N台冷水机组,若
Figure BDA0003462929350000112
则开启N台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000121
则开启N-1台或N台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000122
则开启N-2台或N-1台冷水机组;……;若
Figure BDA0003462929350000123
则开启2台或3台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000124
则开启1台或2台冷水机组。
进一步地,定义预设冷水机组的最高能效对应的制冷量Q1,Q1<Q0,若
Figure BDA0003462929350000125
满足
Figure BDA0003462929350000126
则分别将
Figure BDA0003462929350000127
的值和
Figure BDA0003462929350000128
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA0003462929350000129
的值更接近于Q1,则开启N台冷水机组,否则开启N-1台冷水机组;若
Figure BDA00034629293500001210
满足
Figure BDA00034629293500001211
则分别将
Figure BDA00034629293500001212
的值和
Figure BDA00034629293500001213
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500001214
的值更接近于Q1,则开启N-1台冷水机组,否则开启N-2台冷水机组;……;若
Figure BDA00034629293500001215
满足
Figure BDA00034629293500001216
则分别将
Figure BDA00034629293500001217
的值和
Figure BDA00034629293500001218
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500001219
的值更接近于Q1,则开启3台冷水机组,否则开启2台冷水机组;若
Figure BDA00034629293500001220
则分别将
Figure BDA00034629293500001221
的值和Q的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500001222
的值更接近于Q1,则开启2台冷水机组,否则开启1台冷水机组。
可以理解地,Q0和Q1均可通过压缩机选型软件,以及项目控制的蒸发温度及冷凝温度参数查找得出。
具体地,总冷量Q采用公式Q=CMΔT计算,式中,CM分别表示水的比容和质量,ΔT表示室内侧总管进出水温差。
该控制方法通过对冷水机组的需求数量的控制,使集中制冷站的冷水机组始终尽量保持在高效冷量范围运行,提高集中制冷站冷水机组的运行效率,实现冷水机组的最大节能。
示例性地,在某些实施例中,对冷冻水泵进行升降频和加卸载,保证冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2的方法包括:
判断冷冻水泵供水压力P与室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2的关系,
若P<P1,则冷冻水泵在当前基础上升频和加载运行,直至P≥P1
若P>P2,则冷冻水泵在当前基础上降频和卸载运行,直至P1≤P≤P2
若P1≤P<P2,则冷冻水泵保持当前运行台数和频率。
可以理解地,冷冻水泵的轮换按时间和故障规则进行自动轮换,时间轮换条件只在冷冻水泵需要启动时作比较,以便减少冷冻水泵运行过程中的切换次数,保证中央空调系统供水的稳定。
示例性地,冷冻水泵的升频和加载方法为:先对当前开启的冷冻水泵升频,当所有冷冻水泵均升频到50HZ后,再加载一台新的水泵运行。
对当前开启的冷冻水泵升频可以统一对所有已开启的冷冻水泵同时升频,也可以逐一对每一冷冻水泵升频。
可选地,冷冻水泵每次升频的梯度可以为10HZ,也可以为其它值。
示例性地,冷冻水泵的降频和卸载方法为:先对没有满频运行的冷冻水泵降频,当该冷冻水泵降频到最小频率并维持预设时间,仍满足上述条件P>P2,则停止该冷冻水泵的运行,同时卸载另一台运行时间最长的满频运行的冷冻水泵,以此类推,直至P1≤P≤P2
可选地,冷冻水泵每次降频的梯度可以为10HZ,也可以为其它值。
可以理解地,P2的值根据实际情况设定。可选地,P2=P1+1。
冷冻水泵电机的运行频率每下降1HZ,功率消耗减少4%,该控制方法简单有效,节能效果好。此外,将冷冻水泵数量设置成大于等于冷水机组数量的,能够实现多台冷冻水泵调节的无级化,同时提高冷冻水泵运行系统的整体安全性。
请参阅图1,示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制方法还包括压差旁通阀的开度控制,包括获取压差旁通阀两端的压差的绝对值p,根据压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式计算获取的压差旁通阀两端的压差所对应的压差旁通阀开度的设定值;根据压差旁通阀开度的设定值打开压差旁通阀。
该控制方法通过控制压差旁通阀的开度,尽量减少压差旁通量,同时确保系统设计压差,达到节能效果。
可以理解地,压差旁通阀前后均设置压力传感器,根据前后两个压力传感器的压力值计算得到压差旁通阀两端的压差的绝对值p。
示例性地,压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式为:
Figure BDA0003462929350000141
p3>p0
式中,f(p)表示压差旁通阀开度,p表示压差旁通阀两端压差,p0表示需要打开压差旁通阀的极限最优压差值,p3表示需要完全打开压差旁通阀的压差值。
可以理解地,压差旁通阀的极限最优压差值p0和需要完全打开压差旁通阀的压差值p3的值为预设值,其根据实际情况设定。
可选地,p3=p0+1。
可以理解地,当压差旁通阀两端压差p大于需要打开压差旁通阀的极限最优压差值p0时,才打开压差旁通阀,当压差旁通阀两端压差p小于等于需要打开压差旁通阀的极限最优压差值p0时,压差旁通阀关闭,即当f(p)为负数时,压差旁通阀关闭。
请参阅图1,示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制方法还包括送风机的控制,包括获取室内侧的实际送风温度,根据实际送风温度对送风机进行升降频,保证送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度。
根据实际送风温度对送风机进行升降频,保证送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度的方法包括:
判断实际送风温度和送风设定温度的关系,若实际送风温度≤送风设定温度,说明存在结露的风险,则送风机在当前基础上升频运行,以提升送风温度,直至实际送风温度不小于送风设定温度,防止结露。
若实际送风温度>送风设定温度+送风设定温度精度,则送风机在当前基础上降频运行,直至实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度。
若送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度,送风机保持当前运行频率不变。
可以理解地,送风设定温度精度可根据实际情况设定,可选地,送风设定温度精度设为2摄氏度。
可以理解地,送风机初始运行频率设定为F0,F0默认为30HZ。送风机电机需可变频。如果送风机电机为非变频调速,则送风机是否参与调节末端送风温度固定设置为“否”,且不可变更。
可选地,通过送风温度传感器获取室内侧的实际送风温度。
可以理解地,根据送风机电机功率与送风机电机的频率平方成正比的关系,送风机电机频率每减少1HZ,送风机电机功率将减少4%,节能效益可观。
该控制方法通过对送风机的控制确保室内侧各组合式空调机组等末端设备的送风温度介于送风设定温度和送风设定温度+送风设定温度精度之间,在满足送风需求的同时,降低结露的风险,最大限度地实现送风机运行控制的节能,真正实现按需提供送风量的节能目标。
示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制方法还包括冷却塔的出水温度设定值的控制,包括获取室外湿球温度,根据冷却塔出水温度设定值关系式重设冷却塔出水温度,冷却塔出水温度设定值关系式为:冷却塔出水温度设定值=室外湿球温度+第一预设值。
冷却塔出水温度设定值与室外湿度温度密切相关,但最低不能低于室外湿球温度,因此,冷却塔出水温度设定值=室外湿球温度+第一预设值,第一预设值考虑了冷却塔本身的换热温差。
可选地,第一预设值为4摄氏度,第一预设值不是唯一的,第一预设值可以根据冷却塔本身的换热温差设定。
冷却塔出水温度设定值影响冷却塔的出水温度,冷却塔的出水温度直接影响冷水机组的冷凝温度,而冷水机组的冷凝温度值的高低直接影响冷水机组压缩机的运行效率。因此,该控制方法采用冷却塔出水温度设定值不固定且自动可变,充分利用室外湿球温度不同季节、不同天气变化的特点,特别是过渡季节,充分利用室外天然冷源对冷却水进行散热,实现冷却塔出水温度自动追踪室外湿球温度变化的最优控制。
示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制方法还包括冷却塔风机的控制,包括获取冷却塔出水温度,根据获取冷却塔出水温度对冷却塔风机进行升降频和加卸载,保证冷却塔出水温度满足冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
根据获取冷却塔出水温度对冷却塔风机进行升降频和加卸载的方法包括:
判断冷却塔出水温度与冷却塔出水温度设定值的关系,若冷却塔出水温度≥冷却塔出水温度设定值+第二预设值,则开启一台冷却塔风机,冷却塔风机以最小频率F0运行,相隔一检测周期后,如果该条件仍成立,冷却塔风机在当前基础上升频和加载,直至冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
若冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值-第二预设值,则冷却塔风机在当前基础上降频和卸载运行,直至冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
若冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值,则冷却塔风机保持当前运行台数和频率。
冷却塔风机在当前基础上升频和加载的方法为:先对开启的冷却塔风机升频,当开启的冷却塔风机运行到50HZ后,再加载一台冷却塔风机,新加载的冷却塔风机从初始频率F0开始运行,如此循环。
冷却塔风机的降频和卸载方法为:先对没有满频运行的冷却塔风机降频,当该冷却塔风机降频到最小频率并维持预设时间,仍满足上述条件冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值-第二预设值,则停止该冷却塔风机的运行,同时卸载另一台运行时间最长的满频运行的冷却塔风机,以此类推,直至冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
如果将所有冷却塔风机当成一组风机使用时,仅配一台变频器一起调节,则上述控制当一台冷却塔风机控制处理即可。
该控制方法通过对冷却塔风机的运行频率和运行数量的控制根据冷却塔出水温度和不固定且自动可变冷却塔出水温度设定值进行调整,能够最大限度地实现冷却塔风机电机的节能。
可以理解地,冷却塔风机最小频率F0为30HZ,也可以为其他值。
可以理解地,冷却塔风机每次升频的梯度可以为10HZ,也可以为其它值。
需要说明的是,冷却塔的出水温度控制是在允许开塔的基础上对冷却塔风机进行控制。
定义室外湿球温度≥室外湿球开塔温度T1允许开塔,定义室外湿球温度≤室外湿球停塔温度T2,且持续预设时间,禁止开塔。
可选地,室外湿球开塔温度T1为22摄氏度,室外湿球停塔温度T2为18摄氏度,预设时间为10分钟。当然了,室外湿球开塔温度T1、室外湿球停塔温度T2和预设时间也可以为其他值。
请参阅图2-图8,本发明实施例还提供了一种中央空调系统节能控制系统,包括:
水阀开度控制单元,用于获取室内温度,根据获取的室内温度对水阀开度进行调节以使室内温度满足室内设定温度-室内设定温度精度<室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度。
冷水机组控制单元,用于获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度;还用于获取中央空调系统的总冷量Q的需求和每台冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0,根据
Figure BDA0003462929350000181
的值确定冷水机组的需求数量并确定其加减载。
冷却水泵控制单元,用于开启或关闭与冷水机组一一对应的冷却水泵;
冷冻水泵控制单元,用于预设室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2;获取冷水机组最小冷冻水流量以及获取冷冻水泵供水压力P;根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数;在冷冻水泵运行数量和频率满足冷水机组最小冷冻水流量需求的基础上,对冷冻水泵进行升降频和加卸载以使冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
本发明实施例提供的中央空调系统节能控制系统从整体角度综合考虑各部分之间相互影响的因素,对中央空调系统结构实现部分独立控制和耦合控制,能够让中央空调系统的空气侧和水侧的设备按实际负荷需要匹配运行,从而能够降低中央空调系统的能耗及提高系统综合能效,实现深度节能。
请参阅图3,示例性地,在某些实施例中,水阀开度控制单元包括:
获取室内温度的室内温湿度传感器;
用于预设室内设定温度和水阀开度调节方法的第一设定模组;
与室内温湿度传感器连接,并用于判断室内温度和室内设定温度的关系的第一判断模组;
分别与第一判断模组和第一设定模组连接的水阀开度执行模组,水阀开度执行模组用于根据判断结果和水阀开度调节方法调节水阀开度。
可以理解地,水阀开度调节方法包括:定义室内温度≤室内设定温度-室内设定温度精度,则执行模组调小水阀开度,以提升室内温度,直至室内温度不小于室内设定温度-室内设定温度精度;
定义室内温度>室内设定温度+室内设定温度精度,则执行模组调大水阀开度,以降低室内温度,直至室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
定义室内设定温度-室内设定温度精度<实际室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度,则执行模组保持现有水阀操作不变。
可以理解地,室内设定温度精度可根据实际情况设定,可选地,室内设定温度精度设为2摄氏度。
请参阅图4,示例性地,在某些实施例中,冷水机组控制单元包括:
获取室内侧总管进水口的水温的第一温度传感器;
获取室内侧总管出水口的水温的第二温度传感器;
用于预设总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式的第二设定模组;
分别与第一温度传感器、第二温度传感器和第二设定模组连接的冷水机组数据处理模组,冷水机组数据处理模组根据室内侧进水口的水温和室内侧出水口的水温计算处理得到总管进出水温差,并根据总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式计算总管进出水温差所对应的冷水机组出水温度的设定值;
分别与第二设定模组和冷水机组数据处理模组连接的冷水机组执行模组,冷水机组执行模组用于根据冷水机组出水温度的设定值重设冷水机组的出水温度。
示例性地,总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式为:
Figure BDA0003462929350000191
式中,y表示冷水机组出水温度的设定值,单位为摄氏度,x表示总管进出水温差,单位为摄氏度。
示例性地,当x<1时,冷水机组的出水温度自动设置为10摄氏度;当x>5时,说明室内侧的热负荷很大,此时冷水机组的出水温度自动设置为7摄氏度,当1≤x≤5时,冷水机组的出水温度按关系式控制程序自动计算后自动设置。
请参阅图4,示例性地,在某些实施例中,第二设定模组还用于预设冷水机组调节方法;冷水机组数据处理模组还用于根据总管进出水温差计算得到中央空调系统的总冷量Q的需求,并用于计算中央空调系统的总冷量Q和冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0的比值
Figure BDA0003462929350000201
冷水机组执行模组还用于根据冷水机组调节方法和
Figure BDA0003462929350000202
的值确定冷水机组的需求数量并对冷水机组进行加减载。
冷水机组数据处理模组根据公式Q=CMΔT计算中央空调系统的总冷量Q,式中,CM分别表示水的比容和质量,ΔT表示室内侧总管进出水温差。
示例性地,在某些实施例中,冷水机组调节方法包括定义冷水机组包括N台冷水机组,若
Figure BDA0003462929350000203
则开启N台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000204
则开启N-1台或N台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000205
则开启N-2台或N-1台冷水机组;……;若
Figure BDA0003462929350000206
则开启2台或3台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000207
则开启1台或2台冷水机组。
进一步地,确定冷水机组调节方法还包括预设每台冷水机组的最高能效对应的制冷量Q1,Q1<Q0,若
Figure BDA0003462929350000208
满足
Figure BDA0003462929350000209
则分别将
Figure BDA00034629293500002010
的值和
Figure BDA00034629293500002011
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500002012
的值更接近于Q1,则开启N台冷水机组,否则开启N-1台冷水机组;若
Figure BDA00034629293500002013
满足
Figure BDA00034629293500002014
则分别将
Figure BDA00034629293500002015
的值和
Figure BDA00034629293500002016
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA00034629293500002017
的值更接近于Q1,则开启N-1台冷水机组,否则开启N-2台冷水机组;……;若
Figure BDA0003462929350000211
满足
Figure BDA0003462929350000212
则分别将
Figure BDA0003462929350000213
的值和
Figure BDA0003462929350000214
的值与Q1的值比较,若
Figure BDA0003462929350000215
的值更接近于Q1,则开启3台冷水机组,否则开启2台冷水机组;若
Figure BDA0003462929350000216
则分别将
Figure BDA0003462929350000217
的值和Q的值与Q1的值比较,若
Figure BDA0003462929350000218
的值更接近于Q1,则开启2台冷水机组,否则开启1台冷水机组。
可以理解地,Q0和Q1均可通过压缩机选型软件,以及项目控制的蒸发温度及冷凝温度参数查找得出。
该冷水机组控制单元通过对冷水机组的需求数量的控制,使集中制冷站的冷水机组始终尽量保持在高效冷量范围运行,提高集中制冷站冷水机组的运行效率,实现冷水机组的最大节能。
请参阅图5,示例性地,在某些实施例中,冷冻水泵控制单元包括:
用于预设冷水机组最小冷冻水流量、室内末端机组最不利压力P1、室内末端机组最优压力P2和冷冻水泵调节方法的第三设定模组;
用于获取冷冻水泵供水压力P的参数获取模组;
分别与第三设定模组和参数获取模组连接的第二判断模组,第二判断模组用于判断冷冻水泵供水压力P与室内末端机组最不利压力P1的关系和冷冻水泵供水压力P与室内末端机组最优压力P2的关系;
分别与参数获取模组、判断模组和第三设定模组连接的冷冻水泵执行模组,冷冻水泵执行模组用于根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数,以及用于根据判断结果和冷冻水泵调节方法对冷冻水泵进行升降频和加卸载以使冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
示例性地,参数获取模组包括两个压力传感器。
示例性地,冷冻水泵调节方法包括定义P<P1,则冷冻水泵执行模组使冷冻水泵升频和加载运行,直至P≥P1;定义P>P2,则冷冻水泵执行模组使冷冻水泵降频和卸载运行,直至P1≤P≤P2;定义P1≤P<P2,则冷冻水泵执行模组保持现有冷冻水泵操作不变。
可以理解地,冷冻水泵的轮换按时间和故障规则进行自动轮换,时间轮换条件只在冷冻水泵需要启动时作比较,以便减少冷冻水泵运行过程中的切换次数,保证中央空调系统供水的稳定。
示例性地,冷冻水泵的升频和加载方法为:先对当前开启的冷冻水泵升频,当所有冷冻水泵均升频到50HZ后,再加载一台新的冷冻水泵运行。
对当前开启的冷冻水泵升频可以统一对所有已开启的冷冻水泵同时升频,也可以逐一对每一冷冻水泵升频。
可选地,冷冻水泵每次升频的梯度可以为10HZ,也可以为其它值。
示例性地,冷冻水泵的降频和卸载方法为:先对没有满频运行的冷冻水泵降频,当该冷冻水泵降频到最小频率并维持预设时间,仍满足上述条件P>P2,则停止该冷冻水泵的运行,同时卸载另一台运行时间最长的满频运行的冷冻水泵,以此类推,直至P1≤P≤P2
可选地,冷冻水泵每次降频的梯度可以为10HZ,也可以为其它值。
可以理解地,P2的值根据实际情况设定。可选地,P2=P1+1。
请参阅图2,示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制系统还包括压差旁通阀控制单元,压差旁通阀控制单元用于获取压差旁通阀两端的压差的绝对值p,根据压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式计算获取的压差旁通阀两端的压差所对应的压差旁通阀开度的设定值;根据压差旁通阀开度的设定值打开压差旁通阀。
请参阅图6,示例性地,在某些实施例中,压差旁通阀控制单元包括:
用于获取压差旁通阀前端压力值的第一压力传感器;
用于获取压差旁通阀后端压力值的第二压力传感器;
用于预设压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式的第四设定模组;
分别与第一压力传感器连接、第二压力传感器连接和第四设定模组连接的压差旁通阀数据处理模组,压差旁通阀数据处理模组根据压差旁通阀前端压力值和压差旁通阀后端压力值计算处理得到压差旁通阀两端压差,并根据压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式计算获取的压差旁通阀两端的压差所对应的压差旁通阀开度的设定值;
与冷水机组数据处理模组连接的压差旁通阀执行模组,压差旁通阀执行模组用于根据压差旁通阀开度的设定值打开压差旁通阀。
示例性地,压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式为:
Figure BDA0003462929350000231
p3>p0
式中,f(p)表示压差旁通阀开度,p表示压差旁通阀两端压差,p0表示需要打开压差旁通阀的极限最优压差值,p3表示需要完全打开压差旁通阀的压差值。
可以理解地,压差旁通阀的极限最优压差值p0和需要完全打开压差旁通阀的压差值p3的值为预设值,其根据实际情况设定。
可选地,p3=p0+1。
可以理解地,当压差旁通阀两端压差p大于需要打开压差旁通阀的极限最优压差值p0时,才打开压差旁通阀,当压差旁通阀两端压差p小于等于需要打开压差旁通阀的极限最优压差值p0时,压差旁通阀关闭,即当f(p)为负数时,压差旁通阀关闭。
该压差旁通阀控制单元通过控制压差旁通阀的开度,尽量减少压差旁通量,同时确保系统设计压差,达到节能效果。
请参阅图2,示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制系统还包括送风机控制单元,送风机控制单元用于获取室内侧的实际送风温度,根据实际送风温度对送风机进行升降频以使实际送风温度满足送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度。
请参阅图7,示例性地,在某些实施例中,送风机控制单元包括:
获取室内侧的实际送风温度的送风温度传感器;
与送风温度传感器连接,并用于判断实际送风温度和送风设定温度的关系的第三判断模组;
用于预设送风机调节方法的第五设定模组;
分别与第三判断模组和第五设定模组连接的送风机执行模组,送风机执行模组用于根据判断结果和送风机调节方法对送风机进行升降频。
可以理解地,送风机调节方法包括定义实际送风温度≤送风设定温度,则送风机执行模组使送风机升频运行,直至实际送风温度不小于送风设定温度;定义实际送风温度>送风设定温度+送风设定温度精度,则送风机执行模组使送风机降频运行,直至实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度;若送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度,送风机执行模组保持现有送风机操作不变。
实际送风温度≤送风设定温度说明存在结露的风险,因此,需要提升送风温度防止结露。
可以理解地,送风设定温度精度可根据实际情况设定,可选地,送风设定温度精度设为2摄氏度。
可以理解地,送风机初始运行频率设定为F0,F0默认为30HZ。送风机电机需可变频。如果送风机电机为非变频调速,则送风机是否参与调节末端送风温度固定设置为“否”,且不可变更。
可以理解地,根据送风机电机功率与送风机电机的频率平方成正比的关系,送风机电机频率每减少1HZ,送风机电机功率将减少4%,节能效益可观。
送风机控制单元通过对送风机的控制确保室内侧各组合式空调机组等末端设备的送风温度介于送风设定温度和送风设定温度+送风设定温度精度之间,在满足送风需求的同时,降低结露的风险,最大限度地实现送风机运行控制的节能,真正实现按需提供送风量的节能目标。
请参阅图2,示例性地,在某些实施例中,中央空调系统节能控制系统还包括冷却塔控制单元,冷却塔控制单元用于获取室外湿球温度,根据冷却塔出水温度设定值关系式重设冷却塔出水温度。
示例性地,冷却塔出水温度设定值关系式为:冷却塔出水温度设定值=室外湿球温度+第一预设值。冷却塔出水温度设定值与室外湿度温度密切相关,但最低不能低于室外湿球温度,因此,冷却塔出水温度设定值=室外湿球温度+第一预设值,第一预设值考虑了冷却塔本身的换热温差。
可选地,第一预设值为4摄氏度,第一预设值不是唯一的,第一预设值可以根据冷却塔本身的换热温差设定。
冷却塔出水温度设定值影响冷却塔的出水温度,冷却塔的出水温度直接影响冷水机组的冷凝温度,而冷水机组的冷凝温度值的高低直接影响冷水机组压缩机的运行效率。因此,该冷却塔控制单元采用冷却塔出水温度设定值不固定且自动可变,充分利用室外湿球温度不同季节、不同天气变化的特点,特别是过渡季节,充分利用室外天然冷源对冷却水进行散热,实现冷却塔出水温度自动追踪室外湿球温度变化的最优控制。
请参阅图8,示例性地,在某些实施例中,冷却塔控制单元包括:
用于获取室外湿球温度的室外湿球温度传感器;
用于预设冷却塔出水温度设定值关系式的第六设定模组;
分别与室外湿球温度传感器和第六设定模组连接的冷却塔数据处理模组,冷却塔数据处理模组根据冷却塔出水温度设定值关系式计算室外湿球温度所对应的冷却塔出水温度的设定值;
与冷却塔数据处理模组连接的冷却塔执行模组,冷却塔执行模组用于根据冷却塔出水温度的设定值重设冷却塔的出水温度。
进一步地,冷却塔控制单元还用于获取冷却塔出水温度,根据获取冷却塔出水温度对冷却塔风机进行升降频和加卸载以使冷却塔出水温度满足冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
请参阅图8,示例性地,冷却塔控制单元还包括用于获取冷却塔出水温度的冷却塔出水温度传感器,第六设定模组还用于预设冷却塔风机调节方法;冷却塔数据处理模组还与冷却塔出水温度传感器连接,并用于判断冷却塔出水温度与冷却塔出水温度设定值的关系,冷却塔执行模组还用于根据判断结果和冷却塔风机调节方法对冷却塔风机进行升降频和加卸载。
可以理解地,冷却塔风机调节方法包括定义冷却塔出水温度≥冷却塔出水温度设定值+第二预设值,则冷却塔执行模组使一台冷却塔风机开启,冷却塔风机以最小频率F0运行,相隔一检测周期后,如果该条件仍成立,冷却塔执行模组使冷却塔风机在升频和加载,直至冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值;
定义冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值-第二预设值,则冷却塔执行模组使冷却塔风机降频和卸载运行,直至冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值;
定义冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值,则冷却塔执行模组保持现有冷却塔风机操作不变。
可以理解地,冷却塔风机在当前基础上升频和加载的方法为:先对开启的冷却塔风机升频,当开启的冷却塔风机运行到50HZ后,再加载一台冷却塔风机,新加载的冷却塔风机从初始频率F0开始运行,如此循环。
冷却塔风机的降频和卸载方法为:先对没有满频运行的冷却塔风机降频,当该冷却塔风机降频到最小频率并维持预设时间,仍满足上述条件冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值-第二预设值,则停止该冷却塔风机的运行,同时卸载另一台运行时间最长的满频运行的冷却塔风机,以此类推,直至冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
如果将所有冷却塔风机当成一组风机使用时,仅配一台变频器一起调节,则上述控制当一台冷却塔风机控制处理即可。
该冷却塔控制单元通过对冷却塔风机的运行频率和运行数量的控制根据冷却塔出水温度设定值不固定且自动可变进行调整,能够最大限度地实现冷却塔风机电机的节能。
综上所述,中央空调系统节能控制系统从整体角度综合考虑各组件之间相互影响的因素,通过送风机控制单元、水阀开度控制单元、冷水机组控制单元、冷却水泵控制单元和冷冻水泵控制单元、冷却塔控制单元对中央空调的多个组件实现相对独立控制和耦合控制,能够降低系统综合能耗及提高系统综合能效,实现深度节能。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种中央空调系统节能控制方法,其特征在于,包括:
水阀开度的控制,包括获取室内温度,根据获取的室内温度对水阀开度进行调节以使室内温度满足室内设定温度-室内设定温度精度<室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
冷水机组的控制,包括冷水机组的出水温度控制和冷水机组运行数量的控制;
冷水机组出水温度的控制包括获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度;
冷水机组运行数量的控制包括获取中央空调系统的总冷量Q的需求和每台冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0,根据
Figure RE-FDA0003587545630000011
的值确定冷水机组的需求数量并确定其加减载;
冷却水泵运行数量的控制,冷却水泵与冷水机组一一对应,若冷水机组开启,则对应的冷却水泵开启,若冷水机组关闭,则对应的冷却水泵关闭;
冷冻水泵运行频率和运行数量的控制,包括预设冷水机组最小冷冻水流量、室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2;获取冷冻水泵供水压力P;根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数;在冷冻水泵运行数量和频率满足冷水机组最小冷冻水流量需求的基础上,对冷冻水泵进行升降频和加卸载以使冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
2.如权利要求1所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,所述水阀开度的调节方法包括:
判断室内温度和室内设定温度的关系,若室内温度≤室内设定温度-室内设定温度精度,则关小水阀开度,直至室内温度不小于室内设定温度-室内设定温度精度;
若室内温度>室内设定温度+室内设定温度精度,则开大水阀开度,直至室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
若室内设定温度-室内设定温度精度<实际室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度,则水阀保持当前开度不变。
3.如权利要求1所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,所述获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度包括:
获取室内侧总管进水口的水温和总管出水口的水温的温差,将其作为总管进出水温差;
根据总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式计算获取总管进出水温差所对应的冷水机组出水温度的设定值;
根据冷水机组出水温度的设定值重设冷水机组的出水温度。
4.如权利要求3所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,所述总管进出水温差-冷水机组出水温度的关系式为:
Figure RE-FDA0003587545630000021
式中,y表示冷水机组出水温度的设定值,单位为摄氏度,x表示总管进出水温差,单位为摄氏度。
5.如权利要求1所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,所述冷水机组的需求数量的确定方法包括:定义冷水机组包括N台冷水机组,若
Figure RE-FDA0003587545630000022
则开启N台冷水机组;若
Figure RE-FDA0003587545630000023
则开启N-1台或N台冷水机组;若
Figure RE-FDA0003587545630000024
则开启N-2台或N-1台冷水机组;……;若
Figure RE-FDA0003587545630000025
则开启2台或3台冷水机组;若
Figure RE-FDA0003587545630000026
则开启1台或2台冷水机组。
6.如权利要求5所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,预设冷水机组的最高能效对应的制冷量Q1,Q1<Q0,若
Figure RE-FDA0003587545630000031
满足
Figure RE-FDA0003587545630000032
则分别将
Figure RE-FDA0003587545630000033
的值和
Figure RE-FDA0003587545630000034
的值与Q1的值比较,若
Figure RE-FDA0003587545630000035
的值更接近于Q1,则开启N台冷水机组,否则开启N-1台冷水机组;若
Figure RE-FDA0003587545630000036
满足
Figure RE-FDA0003587545630000037
则分别将
Figure RE-FDA0003587545630000038
的值和
Figure RE-FDA0003587545630000039
的值与Q1的值比较,若
Figure RE-FDA00035875456300000310
的值更接近于Q1,则开启N-1台冷水机组,否则开启N-2台冷水机组;……;若
Figure RE-FDA00035875456300000311
满足
Figure RE-FDA00035875456300000312
则分别将
Figure RE-FDA00035875456300000313
的值和
Figure RE-FDA00035875456300000314
的值与Q1的值比较,若
Figure RE-FDA00035875456300000315
的值更接近于Q1,则开启3台冷水机组,否则开启2台冷水机组;若
Figure RE-FDA00035875456300000316
则分别将
Figure RE-FDA00035875456300000317
的值和Q的值与Q1的值比较,若
Figure RE-FDA00035875456300000318
的值更接近于Q1,则开启2台冷水机组,否则开启1台冷水机组。
7.如权利要求1所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,对冷冻水泵进行升降频和加卸载的方法包括:
判断冷冻水泵供水压力P与室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2的关系;
若P<P1,则冷冻水泵升频和加载运行,直至P≥P1
若P>P2,则冷冻水泵降频和卸载运行,直至P1≤P≤P2
若P1≤P<P2,则冷冻水泵保持当前运行台数和频率。
8.如权利要求1所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,还包括压差旁通阀的开度控制,所述压差旁通阀的开度控制包括:
获取压差旁通阀两端的压差的绝对值p,根据压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式计算获取的压差旁通阀两端的压差所对应的压差旁通阀开度的设定值;根据压差旁通阀开度的设定值打开压差旁通阀;
所述压差旁通阀两端压差-压差旁通阀开度的关系式为:
Figure RE-FDA0003587545630000041
p3>p0
式中,f(p)表示压差旁通阀开度,p表示压差旁通阀两端压差,p0表示需要打开压差旁通阀的极限最优压差值,p3表示需要完全打开压差旁通阀的压差值。
9.如权利要求1所述的中央空调系统节能控制方法,其特征在于,还包括送风机的控制,所述送风机的控制包括获取室内侧的实际送风温度,根据实际送风温度对送风机进行升降频以使实际送风温度满足送风设定温度<实际送风温度≤送风设定温度+送风设定温度精度;
中央空调系统节能控制方法还包括冷却塔的出水温度设定值的控制,所述冷却塔的出水温度设定值的控制包括获取室外湿球温度,根据冷却塔出水温度设定值关系式重设冷却塔出水温度;所述冷却塔出水温度设定值关系式为:冷却塔出水温度设定值=室外湿球温度+第一预设值;
中央空调系统节能控制方法还包括冷却塔风机的控制,所述冷却塔风机的控制包括获取冷却塔出水温度,根据获取冷却塔出水温度对冷却塔风机进行升降频和加卸载以使冷却塔出水温度满足冷却塔出水温度设定值-第二预设值≤冷却塔出水温度<冷却塔出水温度设定值+第二预设值。
10.一种中央空调系统节能控制系统,其特征在于,包括:
水阀开度控制单元,用于获取室内温度,根据获取的室内温度对水阀开度进行调节以使室内温度满足室内设定温度-室内设定温度精度<室内温度≤室内设定温度+室内设定温度精度;
冷水机组控制单元,用于获取室内侧的总管进出水温差,根据获取的室内侧的总管进出水温差重设冷水机组的出水温度;还用于获取中央空调系统的总冷量Q的需求和每台冷水机组额定工况下运行时的最大冷量Q0,根据
Figure RE-FDA0003587545630000042
的值确定冷水机组的需求数量并确定其加减载;
冷却水泵控制单元,用于开启或关闭与冷水机组一一对应的冷却水泵;
冷冻水泵控制单元,用于预设冷水机组最小冷冻水流量、室内末端机组最不利压力P1和室内末端机组最优压力P2;获取冷冻水泵供水压力P;根据冷水机组最小冷冻水流量确定冷冻水泵的最少启动台数;在冷冻水泵运行数量和频率满足冷水机组最小冷冻水流量需求的基础上,对冷冻水泵进行升降频和加卸载以使冷冻水泵供水压力满足P1≤P≤P2
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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