CN115451600A - 一种组合风冷模块机组及其能调控制方法 - Google Patents

一种组合风冷模块机组及其能调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种组合风冷模块机组及其能调控制方法，通过检测系统水温与设定水温的差值，计算出所需开启的压缩机数量，进而确定变频风冷模块的运行负荷范围，以此确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加卸载顺序，并对变频压缩机进行实时的能量分配与频率调控，保证整个空调系统始终处于最优COP运行状态，在保证及时响应水温需求变化及精确水温差控制的同时，为客户节约运行费用。

Description

一种组合风冷模块机组及其能调控制方法
技术领域
本发明属于风冷模块机组领域，尤其是涉及一种组合风冷模块机组及其能调控制方法。
背景技术
全直流变频风冷模块机组搭载了可无级能量调节的涡旋变频压缩机及EC风机，能根据工况负荷进行实时能量调节，部分负荷时降低压机及风机运转频率，系统冷媒循环量减小，相当于间接增大了系统蒸发器及冷凝器换热面积，使机组COP有较大幅度提升：制冷IPLV高，达到一级能效IPLV≥4.0以上，具有控制精度高、运行工况广、适用场合多等优点。但是直流变频风冷模块机组价格较高，同等冷量的直流变频风冷模块机组价格一般是普通定频风冷模块的1.5～2.5倍。另外，由于变频压缩机本身的运转特性，其在满负荷运转或接近满负荷运转时，变频压缩机运转频率较高，电机效率衰减严重。对于两台同等能力的变频压缩机和定频压缩机，在达到一般商用风冷模块的国标工况时，定频压缩机的COP要比满负荷运转变频压缩机的COP高约15％以上。
普通定频风冷模块机组由于搭载的定速涡旋压缩机及普通定速风机，不能根据工况负荷进行实时转速调节，一般只能通过关闭/开启一台压缩机的形式来达到相应负荷工况，相对的系统两器换热面积提升不明显，导致其部分负荷工况运行系统COP较变频模块机组提升少。但是，由于定速压缩机一直保持50HZ满负荷运转，其电机效率一直能保持在较高的水平。相比同样匹数的变频压缩机，在相同工况下要达到相近的机组能力，其运转频率可能要达到100HZ甚至120HZ左右，此时电机效率已大幅下降。因此，从能效性方面考虑，在满负荷工况或接近满负荷工况运行时，采用定频风冷模块机组是个较优的选经济性及能效性两个方面考虑：一个项目若是同时采用直流变频风冷模块机组与定频风冷模块机组，可达到能效性与经济性兼顾的目的。普通定频风冷模块价格低、满负荷COP高；直流变频风冷模块机组价格高、但部分负荷COP高、水温控制精度高。二者相互模组，相得益彰。这样就能保证整个空调系统在不同负荷工况下始终处于最优的COP的运行状态。由于这两种风冷模块采用的压缩机类型不同，加卸载方式也不同，如何合理的进行能量调节控制，保证水温精确稳定及机组高效COP，显得尤为关键。
另外，对于风冷模块机组，其出水温度是反应机组负荷状态的最直接参数；可由此计算出需要开启的压缩机数量，并据此判断机组所处的负荷状态，由此来对整个空调系统进行能量调控。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种组合风冷模块机组及其能调控制方法，本发明通过风冷模块机组的出水温度计算出需要开启的压缩机数量，并据此判断机组所处的负荷状态，由此来对整个空调系统进行能量调控。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种组合风冷模块机组，包括若干个直流变频风冷模块和若干个定频风冷模块，直流变频风冷模块与定频风冷模块均通过管道并联；
系统回水分别与直流变频风冷模块和定频风冷模块通过管道连接，直流变频风冷模块和定频风冷模块分别与系统出水通过管道连接。
进一步的，直流变频风冷模块包括第一四通阀、第一风冷换热器、第一节流阀、第一水侧换热器依次通过管道连接；
第一四通阀上依次通过管道连接有第一气液分离器、变频压缩机，变频压缩机的与第一四通阀通过管道连接；
变频压缩机上连接有变频压缩机驱动器；
第一风冷换热器上设有EC风机驱动器；
第一水侧换热器上通过进液支路管道与系统回水干道连接，系统回水干道与系统回水连接；
第一水侧换热器上通过出液支路管道与系统出水干道连接，系统出水干道与系统出水连接。
进一步的，所述定频风冷模块包括第二四通阀、第二风冷换热器、第二节流阀、第二水侧换热器，第二四通阀、第二风冷换热器、第二节流阀、第二水侧换热器通过管道连接；
第二四通阀依次通过管道连接有第二气液分离器、定频压缩机，定频压缩机通过管道与第二四通阀连接；
第二水侧换热器上通过进液支路管道与系统回水干道连接，系统回水干道与系统回水连接；
第二水侧换热器上通过出液支路管道与系统出水干道连接，系统出水干道与系统出水连接。
进一步的，所述系统回水干道上设有系统总回水温度传感器；
所述系统出水干道上设有系统总出水温度传感器。
优选的，组合模块中的单台全直流变频风冷模块为单系统或多系统，每个系统相互独立，但单台变频模块只有一个水侧换热器，该模块所有搭载压缩机均为直流变频压缩机，所有风机为EC风机；组合模块中普通定频风冷模块为单系统或多系统，每个系统相互独立，但单台定频模块只有一个水侧换热器，所有搭载压缩机均为定频压缩机，所有风机为双速风机。较优地，一种组合风冷模块机组系统中总压缩机台数应(n1+n2)≤32台，则变频压缩机的台数范围为1≤n1≤31台,定频压缩机的台数范围为1≤n2≤31台。
所有模块机组均搭载相同的控制板，全直流变频风冷模块额外搭载压缩机驱动及风机驱动。控制系统通过不同拨码定义压缩机数量、机组类型为直流变频或普通定频，便于控制系统能调时进行能量分配与调控。所述控制板采用现有的PLC技术。
一种组合风冷模块机组的能调控制方法，包括如下步骤：
S1：通过检测系统水温与设定水温的差值；
S2：计算出所需开启的压缩机数量；
S3：确定变频风冷模块的运行负荷范围；
S4：确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加载/卸载顺序；
S5：变频压缩机进行实时的能量分配与频率调控。
进一步的，所述步骤S2中的开启压缩机数量的计算公式如下：
制冷时：
Figure BDA0003857024500000041
取整，最大值为32；
制热时：
Figure BDA0003857024500000042
取整，最大值为32；
其中：
n-首次开机需开启的压缩机数量；
n1-组合模块中所有变频压缩机数量；
n2-组合模块中所有定频压缩机数量；
th-系统总回水温度，℃；
tsc-制冷时系统设定回水温度，℃；
tsh-制热时系统设定回水温度，℃；
Δt-水温修正系数，℃。
进一步的，所述步骤S3中以变频压缩机为基准进行负荷计算：
Figure BDA0003857024500000051
η为系统开机负荷与变频模块总负荷的比值；
n-首次开机需开启的压缩机数量；
n1-组合模块中所有变频压缩机数量。
在此引入变频压缩机允许最低运转频率fmin、允许最大运转频率fmax，较优的，fmin≥20HZ，fmax≤120HZ，具体数值由不同变频压缩机厂商或空调厂商或空调厂商根据实际工况确定：引入最低运转频率fmin的目的是，对于变频压缩机，当转速低于某一频率时，将导致系统不能正常回油，导致动静涡旋盘润滑变差，压缩机性能发生衰减。再者，对于风冷模块冷水机组，变频压缩机转速过低时将导致水侧蒸发器内冷媒流速过低，冷媒扰动性降低、对流换热系数减小、换热效果变差。因此，最低运转频率fmin也等价定义为：在名义制冷国标工况下，对于给定的风冷模块机组，即确认的冷凝盘管和蒸发器的条件下，机组COP出现下降时的压缩机的运转频率，令：
Figure BDA0003857024500000052
进一步的，所述步骤S4中根据S3中得到的数据确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加载/卸载顺序，包括如下步骤；
当0＜η≤γ时，首先开启n*fmax/fmin台变频压缩机，每隔时间间隔T0开启一台变频压缩机。变频压缩机的启动过程如下：压缩机由关到开时，需首先在某一平台转速平稳运行60s后，再调至目标转速；该平台转速一般为40HZ～60HZ；变频压缩机经启动过程后，以fmin频率为目标转速进行调频，然后根据实时水温进行正常能调；
当γ＜η≤75％时，
首先开启n1台变频压缩机，每隔时间间隔T0开启一台变频压缩机，直到n1台变频压缩机(1a)全部开启。并以η*fmax为目标进行调速运转，然后根据实时水温进行正常能调；
当
Figure BDA0003857024500000061
时，
首先开启n1台变频压缩机，每隔时间间隔T0开启一台变频压缩机，并以60HZ为目标进行调速运转，接着开启1台定频压缩机，然后根据实时水温进行正常能调；
当
Figure BDA0003857024500000062
时，
开启所有压缩机，每隔时间间隔T0开启一台，直到所有的压缩机全部开启。首先开启定频压缩机，然后开启变频压缩机，变频压缩机目标运转频率fmax，然后转入正常能调；
η为系统开机负荷与变频模块总负荷的比值；
n-首次开机需开启的压缩机数量；
n1-组合模块中所有变频压缩机数量；
n2-组合模块中所有定频压缩机数量；
变频压缩机允许最低的运转频率fmin，HZ；
变频压缩机允许最大的运转频率fmax，HZ；
进一步的，所述步骤S5中变频压缩机进行实时的能量分配与频率调控具体包括如下步骤，正常能调时：
保持区：变频压缩机保持当前转速不变，定频压缩机保持当前运行状态不变；
加载区：每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机升频转速调节单位，较优地，转速调节单位为1rps；当所有已开启变频压缩机转速升至75％*fmax时，若还需加载，则优先选择未开启的变频压缩机开机，目标运转频率为75％*fmax，当所有的变频压缩机均已开启且运转频率为75％*fmax时，仍需加载时则开启一台定频压缩机，同样的所有变频压缩机同步降频以下转速：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
直到所有的定频压缩机都已开启，当系统中所有的压缩机均已开启后，若水温仍处于加载区，则每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机均升频转速调节单位，较优的，该调速单位为1rps；直到所有的变频压缩机加载至fmax。
卸载区：每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机降频转速调节单位，较优地，转速调节单位为1rps；直到所有的变频压缩机均卸载至fmin，若水温仍处于卸载区，则关闭1台定频压缩机，同样的所有变频压缩机升频以下转速调节单位：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
当系统中所有的定频压缩机均关闭后，若系统水温仍处于卸载区，每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机均降频转速调节单位，较优的，该调速单位为1rps，直到所有的变频压缩机均卸载至fmin。若此时水温仍处于卸载区，则每隔时间间隔T0关闭一台变频压缩机，直到所有的变频压缩机都关闭。
相对于现有技术，本发明所述的一种组合风冷模块机组及其能调控制方法具有以下有益效果：
本发明提出了一种由若干台全直流变频风冷模块与普通定频风冷模块相互模组而成的组合风冷模块机组及其能调控制方法，通过检测系统水温与设定水温的差值，计算出所需开启的压缩机数量，进而确定变频风冷模块的运行负荷范围，以此确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加载/卸载顺序，并对变频压缩机进行实时的能量分配与频率调控，保证整个空调系统始终处于最优的COP运行状态，在保证及时响应水温需求变化及精确水温差控制的同时，为客户节约运行费用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1本发明提出的一种组合风冷模块机组系统流程图；
图2本发明提出的一种组合风冷模块机组的能量调控流程图；
图3本发明提出的一种组合风冷模块机组在国标制冷工况下变频模块与定频模块的能效对比曲线图；
图4本发明提出的一种组合风冷模块机组中的全直流变频风冷模块机组在相同工况下不同运行频率时的性能曲线图。
附图标记说明：
1a、变频压缩机；1b、定频压缩机；2a、第一四通阀；2b、第二四通阀；3a、第一风冷换热器；3b、第二风冷换热器；4a、第一节流阀；4b、第二节流阀；5a、第一水侧换热器；5b、第二水侧换热器；6a、第一气液分离器；6b、第二气液分离器；7a、变频压缩机驱动器；8a、EC风机驱动器；9a、系统总回水温度传感器；9b、系统总出水温度传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种组合风冷模块机组，如图1所示流程图：该组合风冷模块有n1台全直流变频风冷模块与n2台普通定频风冷模块模组而成，为便于阐述，具体实施例中的风冷模块机组均为单系统。全直流变频风冷模块由变频压缩机1a、第一四通阀2a、第一风冷换热器3a、第一节流阀4a、第一水侧换热器5a、第一气液分离器6a依次由冷媒管路连接而成，变频压缩机驱动器7a、EC风机驱动器8a包含在控制系统中。普通定频风冷模块机组由控制系统及第二定频压缩机1b、第二四通阀2b、第二风冷换热器3b、第二节流阀4b、第二水侧换热器5b、第二气液分离器6b依次由冷媒管路连接而成。所有风冷模块冷媒系统相互独立，单台模块水系统汇合与系统总干管管路上。系统总回水温度传感器9a、系统总出水温度传感器9b安装于系统总回水及系统总出水干管上。特别说明的是，本组合风冷模块中的直流变频风冷模块机组与定频风冷模块机组额定能力相当、两种不同类型的压缩机实际匹数相当，即变频风冷模块满频运转时与定频风冷模块50HZ正常运转时能力相当。
如图2所示的该组合空调机组的能量调控方案流程，具体调控步骤如下：
S1、检测系统给定的运行模式及系统总出/回水温度；
S2、计算所需开启的总压缩机数量。需注意的是，本次计算的开启压缩机的数量是首次开机进行能量调节时的压缩机数量，在机组开机正常稳定运行以后，采用加卸载温差的形式进行正常能量调控。开启压缩机计算公式如下：
制冷时：
Figure BDA0003857024500000091
取整，最大值为32；
制热时：
Figure BDA0003857024500000092
取整，最大值为32；
其中：
n-首次开机需开启的压缩机数量
n1-组合模块中所有变频压缩机数量
n2-组合模块中所有定频压缩机数量
th-系统总回水温度，℃
tsc-制冷时系统设定回水温度，℃
tsh-制热时系统设定回水温度，℃
Δt-水温修正系数，℃
一般机组选型都是与工程项目实际负荷相匹配的，风冷模块国家标准GB/T 18430中名义工况的水侧换热温差一般为5℃，但是考虑到实际工况并非国标名义工况，因此有必要引入开机能调水温修正系数Δt，避免首次开机时开启压机数量过多/过少而导致系统水温波动较大，一般设定Δt＝1～2℃，可根据机组的具体使用场所不同进行微调。然后将系统实际回水温度与设定回水温度的差值与(5+Δt)进行比值，并乘以系统中总压缩机的数量，即可得到首次开机能调时所需开启的压缩机数量。
本示例中采用的是系统回水温度进行判定，也可以采用系统出水温度与设定出水温度进行判定。
S3、计算变频机组所需负荷。本步骤的目的是计算首次开机能调时，变频风冷模块机组可能处于的负荷范围，并由此判定变频模块机组的加载顺序及设定频率范围。如图3给出了GB/T 18430中制冷工况不同负荷时，全直流变频风冷模块机组与定频风冷模块机组之间的差异。由图3看出，在约75％负荷工况以上时，全直流变频模块机组COP是低于普通定频风冷模块机组的。在此负荷条件下，变频压缩机运转频率一般在90HZ～120HZ，压缩机电机的效率比较低。在75％负荷以下时，变频压缩机及EC风机运转频率降低，一方面系统功率降低，另一方面系统冷媒循环量减小，间接导致系统换热器面积增大，使系统蒸发温度升高，系统COP得以快速提升并超普通定频风冷模块机组。图3中部分负荷工况点，变频机组是自动降频至部分负荷能力得到的，定频机组是满负荷运转采用插值法计算得到的。如图4给出了在相同的蒸发温度、冷凝温度条件下，变频压缩机在不同转速下的性能情况。可以看出，在相同工况下，变频涡旋压缩机的性能最优点基本上处于50HZ～60HZ这一区间，运转频率的升高或降低都会导致变频压缩机电机的运转效率下降。不同的是，在20HZ～60HZ这一低频区间运行时，系统冷媒循环量的减小间接使系统水侧换热器及风侧换热器面积加大，机组能效的提升超过了由降频导致电机效率的下降。
因此，S3步骤的主要目的就是计算出直流变频风冷模块机组处于的运行负荷范围，之所以本步骤以变频压缩机为基准进行负荷计算，是因为变频模块机组可以根据实际负荷进行动态能量调节，能够保证系统水温精准控制。
在此引入变频压缩机允许最低运转频率fmin、允许最大运转频率fmax，较优的，fmin≥20HZ，fmax≤120HZ，具体数值由不同变频压缩机厂商或空调厂商根据实际工况确定：引入最低运转频率fmin的目的是，对于变频压缩机，当转速低于某一频率时，将导致系统不能正常回油，导致动静涡旋盘润滑变差，压缩机性能发生衰减。再者，对于风冷模块冷水机组，变频压缩机转速过低时将导致水侧蒸发器内冷媒流速过低，冷媒扰动性降低、对流换热系数减小、换热效果变差。因此，最低运转频率fmin也等价定义为：在名义制冷国标工况下，对于给定的风冷模块机组，即确认的冷凝盘管和蒸发器的条件下，机组COP出现下降时的压缩机的运转频率。
令：
Figure BDA0003857024500000111
计算方法如下：
令
Figure BDA0003857024500000112
a、0＜η≤γ时
此情况说明，该组合式风冷模块机组整体负荷较小或该组合中变频压缩机的数量占比很大，仅需开启变频压缩机总数量的一小部分即可满足系统能需。有两种方案可以满足：开启n台变频压缩机满负荷运行，性能较差；或者等价的开启对应数量的变频压缩机以最低低频运转，性能较优。根据图3中变频风冷模块在不同负荷情况下的性能曲线可知，对于0＜η≤γ时，选择开启对应数量的变频压缩机以低频运转是较为合理的选择。
假定需开启的变频压缩机数量为N，由于系统负荷较小，仅需要选择开启N台变频压缩机以最低运转频率fmin运转即可，近似可以得出：
n*fmax＝N*fmin
则N＝n*fmax/fmin
当计算数值0＜N＜1，取数值1；
当计算数值N＞1时，采用往下取整的形式，比如N＝3.2或3.7时，均取整数3；
综上，在0＜η≤γ负荷条件下，开机能调时，仅需开启n*fmax/fmin变频风冷模块，并以fmin频率进行运转即可。开机能调时，压缩机的开启顺序为每间隔时间T0开启一台压缩机，直到所有的压缩机开启完毕。变频压缩机的启动过程如下：压缩机由关到开时，需首先在某一平台转速平稳运行60s后，再调至目标转速；该平台转速一般为40HZ～60HZ；经过变频压缩机经过启动过程后，以fmin频率为目标进行调速运转，然后根据实时水温进行正常能调；较优地，时间间隔T0为5s。
b、γ＜η≤75％时
此情况说明机组所需负荷提高，在η＝75％时，已经接近变频模块与定频模块性能COP相等的点，在这种情况下，由于还未超出变频风冷模块75％负荷的点，所以还是只需开启变频风冷模块保证系统高性能COP运行是首要选择。可以首先确认，在该负荷下，变频压缩机开启的数量为n1，也就是全部开启：
n*fmax＝n1*f
则f＝n*fmax/n1＝fmax
综上，在25％＜η≤75％时，组合风冷模块开机能调时，开启n1变频压缩机，并以η*fmax频率进行运转，进而转入正常能量调节过程。
c、
Figure BDA0003857024500000131
时
该负荷下，机组所需负荷进一步增加。但是还未达到组合风冷模块机组的满负荷。此时，若只开启变频风冷模块，则所有变频压缩机的运转负荷基本在75％以上，在同样的工况下，变频压缩机的运转COP还不如同等容量的定频压缩机。所以，在该负荷条件下，首先要开启所有的变频压缩机到给定转速以最优的COP状态运转，然后开启1台定频压缩机，接着计算水温差值，通过调节变频压缩机进行正常的能量调节。为了保证水温平滑过渡，每开启1台定频压缩机，将系统增加的负荷均匀定量的分配到每一台开启的变频压缩机上进行降频调节，具体的步骤如下：
首先开启n1变频压缩机至给定转速，较优的，由图4看出，给定变频压缩机的转速为60HZ；
由之前确定条件：变频风冷模块机组满负荷运转时与定频风冷模块机组正常运转时能力相当。再开启1台定频压缩机后，所有已开启的变频压缩机要同等的降频，降频的目的是防止由于定频压缩机的开启导致机组输出负荷突然增加，而导致水温的剧烈波动。为了保证变频压缩机进行平滑调速且运转频率在最低运转频率fmin以上，降频幅度由下式确定：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
然后，所有已开启的变频风冷模块机组及定频风冷模块机组根据实时系统回水温度与设定温度之间差值进行正常能量调节。
d、
Figure BDA0003857024500000132
时
在该负荷条件下，说明机组实际需求负荷很大，需要开启全部的压缩机并满负荷运转才能保证水温达到设定的数值。考虑到定频压缩机在负荷条件下COP较高，且加载速度较快，则优先加载定频压缩机，在所有的定频压缩机均开启后再开启变频压缩机。
具体的，每间隔时间T0开启一台定频压缩机；直到所有的定频压缩机均开启；然后每隔时间T0开启一台变频压缩机，压缩机目标频率均为fmax，直到所有的变频压缩机均开启，然后进入正常能量调控。
开机能调结束以后，组合风冷模块机组转入正常能量控制调节，根据实时系统回水温度与设定回水温度的差值进行调控，具体地：
保持区：变频压缩机保持当前转速不变，定频压缩机开启数量保持不变；
加载区：每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机升频转速调节单位，较优地，转速调节单位为1rps，能量计算周期T1为10s；当所有已开启变频压缩机转速升75％*fmax时，若还需加载，则优先选择未开启的变频压缩机开机，目标运转频率为75％*fmax，当所有的变频压缩机均已开启且运转频率为75％*fmax时，仍需加载时则开启一台定频压缩机。
由之前确定条件：变频风冷模块机组满负荷运转时与定频风冷模块机组正常运转时能力相当。再开启1台定频压缩机后，所有的变频压缩机要同等的降频来平衡定频压缩机开启增加的负荷，降频的目的是防止由于定频压缩机的开启导致机组输出负荷突然增加，而导致水温的剧烈波动。为了保证变频压缩机进行平滑调速且运转频率在最低运转频率fmin以上，降频幅度由下式确定：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
直到所有的定频压缩机都已开启，当系统中所有的压缩机均已开启后，若水温仍处于加载区，则每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机均升频转速调节单位，较优的，该调速单位为1rps，直到所有的变频压缩机加载至fmax。
卸载区：每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机降频转速调节单位，较优地，转速调节单位为1rps；直到所有的变频压缩机均卸载至fmin，若水温仍处于卸载区，则关闭1台定频压缩机，同样的所有变频压缩机升频以下幅度：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
当系统中所有的定频压缩机均关闭后，若系统水温仍处于卸载区，每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机均降频转速调节单位，较优的，该调速单位为1rps，直到所有的变频压缩机均卸载至fmin。若此时水温仍处于卸载区，则每隔每隔时间间隔T0关闭一台变频压缩机，直到所有的变频压缩机都关闭。
较优地，能量计算周期T1为5s～60s，该数值越小，变频压缩机调频速率越快，定频压机开启/关闭等待的时间越短，系统能调反馈越及时；T1越大，变频压缩机调频速率越慢，定频压机开启/关闭等待的时间越长，系统能调反馈越滞后。从响应水温变化及水温波动的两个角度来看，T1数值不宜过大或过小，T1过小可能导致水温波动较大，T1过大可能导致系统水温变化太慢，得不到及时响应。
本发明提出了一种由若干台全直流变频风冷模块与普通定频风冷模块相互模组而成的组合风冷模块机组及其能调控制方法，通过检测系统水温与设定水温的差值，计算出所需开启的压缩机数量，进而确定变频风冷模块的运行负荷范围，以此确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加载/卸载顺序，并对变频压缩机进行实时的能量分配与频率调控，保证整个空调系统始终处于高性能COP运行状态，在保证及时响应水温需求变化及精确水温差控制的同时，为客户节约运行费用。

Claims (9)

1.一种组合风冷模块机组，其特征在于：包括若干个直流变频风冷模块和若干个定频风冷模块，直流变频风冷模块与定频风冷模块均通过管道并联；
系统回水分别与直流变频风冷模块和定频风冷模块通过管道连接，直流变频风冷模块和定频风冷模块分别与系统出水通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种组合风冷模块机组，其特征在于：直流变频风冷模块包括第一四通阀(2a)、第一风冷换热器(3a)、第一节流阀(4a)、第一水侧换热器(5a)依次通过管道连接；
第一四通阀(2a)上依次通过管道连接有第一气液分离器(6a)、变频压缩机(1a)，变频压缩机(1a)的与第一四通阀(2a)通过管道连接；
变频压缩机(1a)上连接有变频压缩机(1a)驱动器；
第一风冷换热器(3a)上设有EC风机驱动器(8a)；
第一水侧换热器(5a)上通过进液支路管道与系统回水干道连接，系统回水干道与系统回水连接；
第一水侧换热器(5a)上通过出液支路管道与系统出水干道连接，系统出水干道与系统出水连接。
3.根据权利要求1所述的一种组合风冷模块机组，其特征在于：所述定频风冷模块包括第二四通阀(2b)、第二风冷换热器(3b)、第二节流阀(4b)、第二水侧换热器(5b)，第二四通阀(2b)、第二风冷换热器(3b)、第二节流阀(4b)、第二水侧换热器(5b)通过管道连接；
第二四通阀(2b)依次通过管道连接有第二气液分离器(6b)、定频压缩机(1b)，定频压缩机(1b)通过管道与第二四通阀(2b)连接；
第二水侧换热器(5b)上通过进液支路管道与系统回水干道连接，系统回水干道与系统回水连接；
第二水侧换热器(5b)上通过出液支路管道与系统出水干道连接，系统出水干道与系统出水连接。
4.根据权利要求3或权利要求2所述的一种组合风冷模块机组，其特征在于：所述系统回水干道上设有系统总回水温度传感器(9a)；
所述系统出水干道上设有系统总出水温度传感器(9b)。
5.使用权利要求1-3中任一项所述的一种组合风冷模块机组的能调控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：通过检测系统水温与设定水温的差值；
S2：计算出所需开启的压缩机数量；
S3：确定变频风冷模块的运行负荷范围；
S4：确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加载/卸载顺序；
S5：变频压缩机(1a)进行实时的能量分配与频率调控。
6.根据权利要求5所述的一种组合风冷模块机组及其能调控制方法，其特征在于：所述步骤S2中的开启压缩机数量的计算公式如下：
制冷时：
Figure FDA0003857024490000021
取整，最大值为32；
制热时：
Figure FDA0003857024490000022
取整，最大值为32；
其中：
n-首次开机需开启的压缩机数量；
n1-组合模块中所有变频压缩机数量；
n2-组合模块中所有定频压缩机数量；
th-系统总回水温度，℃；
tsc-制冷时系统设定回水温度，℃；
tsh-制热时系统设定回水温度，℃；
Δt-水温修正系数，℃。
7.根据权利要求5所述的一种组合风冷模块机组及其能调控制方法，特征在于：所述步骤S3中确定变频风冷模块的运行负荷范围包括如下步骤：在此引入变频压缩机允许最低运转频率fmin、允许最大运转频率fmax，较优的，fmin≥20HZ，fmax≤120HZ，具体数值由不同变频压缩机厂商或空调厂商根据实际工况确定，令：
Figure FDA0003857024490000031
其特征在于：所述步骤S3中以变频压缩机(1a)为基准进行负荷计算：
Figure FDA0003857024490000032
η为系统开机负荷与变频模块总负荷的比值；
n-首次开机需开启的压缩机数量；
n1-组合模块中所有变频压缩机(1a)数量。
8.根据权利要求5所述的一种组合风冷模块机组及其能调控制方法，其特征在于：所述步骤S4中根据S3中得到的数据确定定频风冷模块与直流变频风冷模块的优先加载/卸载顺序，包括如下步骤；
当0＜η≤γ时，首先开启n*fmax/fmin台变频压缩机(1a)，每隔时间间隔T0开启一台变频压缩机，直到n*fmax/fmin台变频压缩机(1a)全部开启；
变频压缩机经过启动过程后，以fmin为目标转速进行调频，然后根据实时水温进行正常能调；
当γ＜η≤75％时，
首先开启n1台变频压缩机(1a)，每隔时间间隔T0开启一台变频压缩机，直到n1台变频压缩机(1a)全部开启；
变频压缩机经过启动过程后，并以η*fmax为目标转速进行调频，然后根据实时水温进行正常能调；
当75％＜η＜1+n2/n1时，
首先开启n1台变频压缩机(1a)，每隔时间间隔T0开启一台变频压缩机，并以60HZ频率运转，接着开启1台定频压缩机(1b)，然后根据实时水温进行正常能调；
当η＝1+n2/n1时，
开启所有压缩机，每隔时间间隔T0开启一台，直到所有的压缩机全部开启；
首先开启定频压缩机(1b)，然后开启变频压缩机(1a)，变频压缩机(1a)目标运转频率fmax，然后根据实时水温进行正常能调；
η为系统开机负荷与变频模块总负荷的比值；
n-首次开机需开启的压缩机数量；
n1-组合模块中所有变频压缩机(1a)数量；
n2-组合模块中所有定频压缩机(1b)数量；
变频压缩机(1a)允许最低的运转频率fmin，HZ；
变频压缩机(1a)允许最大的运转频率fmax，HZ。
9.根据权利要求5所述的一种组合风冷模块机组及其能调控制方法，其特征在于：所述步骤S5中变频压缩机(1a)进行实时的能量分配与频率调控具体包括如下步骤，正常能调时：
保持区：变频压缩机(1a)保持当前转速不变，定频压缩机(1b)保持当前运行状态不变；
加载区：每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机(1a)升频转速调节单位，当所有已开启变频压缩机(1a)转速升至75％*fmax时，若还需加载，则优先选择未开启的变频压缩机(1a)开机，目前运转频率为75％*fmax，当所有的变频压缩机(1a)均已开启且运转频率为75％*fmax时，仍需加载时则开启一台定频压缩机(1b)，同样的所有变频压缩机(1a)同步降频以下转速：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
直到所有的定频压缩机(1b)都已开启，当系统中所有的压缩机均已开启后，若水温仍处于加载区，则每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机(1a)均升频转速调节单位；直到所有的变频压缩机(1a)加载至fmax；
卸载区：每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机(1a)降频转速调节单位；直到所有的变频压缩机(1a)均卸载至fmin，若水温仍处于卸载区，则关闭1台定频压缩机(1b)，同样的所有变频压缩机(1a)升频以下转速调节单位：
1*(fmax－fmin)/(n1+1)
当系统中所有的定频压缩机(1b)均关闭后，若系统水温仍处于卸载区，每隔能量计算周期T1，所有开启的变频压缩机(1a)均降频转速调节单位，直到所有的变频压缩机(1a)均卸载至fmin，若此时水温仍处于卸载区，则每隔时间间隔T0关闭一台变频压缩机(1a)，直到所有的变频压缩机(1a)都关闭。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117404761A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 珠海格力电器股份有限公司 一种模块化空调机组及其控制方法、控制装置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140017780A (ko) * 2012-08-01 2014-02-12 한국해양과학기술원 단일 인버터를 이용한 다수개의 탠덤 히트펌프의 제어방법
CN108224702A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 青岛海尔空调电子有限公司 用于中央空调系统的控制方法及装置
CN109237708A (zh) * 2018-08-28 2019-01-18 青岛海尔空调电子有限公司 用于空调机组的控制方法
CN110068107A (zh) * 2019-04-08 2019-07-30 广东纽恩泰新能源科技发展有限公司 一种模块化控制方法
CN209588443U (zh) * 2019-02-22 2019-11-05 济南明湖制冷空调设备有限公司 变频定频组合式冷水机组
CN209763529U (zh) * 2019-02-22 2019-12-10 济南明湖制冷空调设备有限公司 双系统冷水机组
CN110986289A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 江苏联宏智慧能源股份有限公司 一种空调风机盘管与模块化变频空调主机联动控制方法
CN111288697A (zh) * 2020-03-03 2020-06-16 百尔制冷(无锡)有限公司 制冷并联机组变频控制方法
CN112212471A (zh) * 2019-07-09 2021-01-12 青岛海尔空调电子有限公司 空调系统及其压缩机控制方法
CN112728724A (zh) * 2021-02-01 2021-04-30 南京天加环境科技有限公司 一种中央空调系统的能量调节方式
CN113405225A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 维克（天津）有限公司 一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法
CN113606757A (zh) * 2021-05-28 2021-11-05 维克（天津）有限公司 一种全直流变频风冷模块机风机控制方法
CN216308295U (zh) * 2021-08-09 2022-04-15 孚莱美科(江苏)环境科技有限公司 一种定变组合的高效制冷空调系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140017780A (ko) * 2012-08-01 2014-02-12 한국해양과학기술원 단일 인버터를 이용한 다수개의 탠덤 히트펌프의 제어방법
CN108224702A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 青岛海尔空调电子有限公司 用于中央空调系统的控制方法及装置
CN109237708A (zh) * 2018-08-28 2019-01-18 青岛海尔空调电子有限公司 用于空调机组的控制方法
CN209588443U (zh) * 2019-02-22 2019-11-05 济南明湖制冷空调设备有限公司 变频定频组合式冷水机组
CN209763529U (zh) * 2019-02-22 2019-12-10 济南明湖制冷空调设备有限公司 双系统冷水机组
CN110068107A (zh) * 2019-04-08 2019-07-30 广东纽恩泰新能源科技发展有限公司 一种模块化控制方法
CN112212471A (zh) * 2019-07-09 2021-01-12 青岛海尔空调电子有限公司 空调系统及其压缩机控制方法
CN110986289A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 江苏联宏智慧能源股份有限公司 一种空调风机盘管与模块化变频空调主机联动控制方法
CN111288697A (zh) * 2020-03-03 2020-06-16 百尔制冷(无锡)有限公司 制冷并联机组变频控制方法
CN112728724A (zh) * 2021-02-01 2021-04-30 南京天加环境科技有限公司 一种中央空调系统的能量调节方式
CN113405225A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 维克（天津）有限公司 一种全直流变频风冷模块机压机频率控制方法
CN113606757A (zh) * 2021-05-28 2021-11-05 维克（天津）有限公司 一种全直流变频风冷模块机风机控制方法
CN216308295U (zh) * 2021-08-09 2022-04-15 孚莱美科(江苏)环境科技有限公司 一种定变组合的高效制冷空调系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117404761A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 珠海格力电器股份有限公司 一种模块化空调机组及其控制方法、控制装置
CN117404761B (zh) * 2023-12-15 2024-04-05 珠海格力电器股份有限公司 一种模块化空调机组及其控制方法、控制装置

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