CN116007072A - 一种中央空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种中央空调系统及其控制方法，涉及空调技术领域。该中央空调系统包括：冷却塔；冷水机组；第一温度传感器；湿度传感器；控制器，控制器被配置为：获取冷却塔的当前工况以及当前工况下的多组控制策略；根据当前工况、多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；根据各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，目标控制策略为各组控制策略中对应的设计运行功率最小的控制策略；根据目标控制策略对应的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；控制冷却塔按照目标控制策略和目标运行频率运行。

Description

一种中央空调系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及空调技术领域，尤其涉及一种中央空调系统及其控制方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人们的生活水平越来越高，中央空调系统在日常生活中的应用日益广泛。

由于在中央空调系统中，能耗较大的部分主要集中在冷水机组，相关技术中，往往专注于通过冷水机组的优化达到节能的效果。但是，在中央空调系统全负荷运行的情况下，制冷站中冷却塔的能耗占总能耗的12％-15％，所以，在大型中央空调系统中，冷却塔部分的节能潜力不容小觑。

因此，如何对制冷站中的冷却塔进行节能优化控制是亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种中央空调系统及其控制方法，用于根据第一能耗模型计算得出当前工况下，多种控制策略对应的冷却塔的设计运行功率。再根据当前工况下最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定目标运行频率以及目标控制策略，进一步地，控制冷却塔按照上述目标运行频率以及目标控制策略运行，可以使冷却塔在当前工况下的运行能耗最小，从而达到节能的效果。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种中央空调系统，该中央空调系统包括：

冷却塔，用于协助冷却水降温；

冷水机组，冷水机组包括冷凝器；冷却水在由冷却塔和冷凝器构成的回路中循环；

第一温度传感器，用于检测室外干球温度；

湿度传感器，用于检测室外相对湿度；

控制器，与冷却塔、冷水机组、第一温度传感器以及湿度传感器电连接，控制器被配置为：

获取冷却塔的当前工况以及当前工况下的多组控制策略；当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度；

根据当前工况、多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；第一能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系；

根据各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，目标控制策略为各组控制策略中，对应最小的设计运行功率的控制策略；

根据最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；第二能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与目标运行频率之间的关系；

控制冷却塔按照目标控制策略和目标运行频率运行。

本申请实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：由于冷却塔的能耗与工况和控制策略有关，在室外干球温度和室外相对湿度发生变化，或者，在冷却塔的冷却水温差、冷却水流量和逼近度发生变化时，冷却塔的能耗可能会发生改变。对此，本申请根据第一能耗模型计算得出当前工况下，多种控制策略对应的冷却塔的设计运行功率。上述多种设计运行功率可以反映出，当前工况下，每种冷却塔的控制策略对应的能耗的大小。由于最小的设计运行功率对应的控制策略对应的能耗最小，因此将最小的设计功率对应的控制策略作为目标控制策略，进一步地，根据最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定目标运行功率。这样，按照目标控制策略和目标运行频率对冷却塔的运行进行控制，可以使冷却塔在当前工况下的能耗最小，从而达到节能的效果。

在一些实施例中，该中央空调系统还包括：第二温度传感器，用于检测第一温度，第一温度为冷却水进入冷却塔时的温度；第三温度传感器，用于检测第二温度，第二温度为冷却水流出冷却塔时的温度；流量计，用于检测冷却水的流量；第二温度传感器、第三温度传感器以及流量计与控制器电连接；第一能耗模型由控制器执行以下步骤获得：获取预设时长内冷却塔在多个历史工况下的历史数据信息，以及，与历史数据信息对应的历史运行功率、历史运行频率和额定运行功率；每个历史工况下的历史数据信息包括历史湿球温度、历史控制策略以及历史工况对应的预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量以及预设逼近度；其中，历史控制策略包括历史冷却水温差、历史冷却水流量以及历史逼近度，历史湿球温度由历史工况中的历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定；将多个历史工况下的历史数据信息中，历史运行频率小于第一预设频率对应的历史数据信息、历史运行频率大于第二预设频率对应的历史数据信息、历史运行功率大于第一预设功率且小于第二预设功率对应的历史数据信息去除，得到第一数据信息；对第一数据信息执行无量纲化处理，得到第二数据信息；通过最小二乘法对第二数据信息执行拟合回归处理，得到第一能耗模型。

由上述实施例可知，冷却塔的运行功率与湿球温度、冷却水温差、冷却水流量以及逼近度有关，因此，可以对预设时长内的历史湿球温度、历史冷却水温差、历史冷却水流量、历史逼近度、历史运行频率，以及，预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量、预设逼近度和额定运行频率这一系列数据信息，通过最小二乘法进行拟合回归处理，以得到第一能耗模型。这样，可以根据第一能耗模型和当前工况下的数据信息以及多种设计控制策略，得出每种控制策略对应的设计运行功率。另外，由于冷却塔在运行过程中可能出现故障，导致其历史运行功率或历史运行频率的数据出现异常，因此，去除异常的历史运行频率和异常的历史运行功率中对应的历史数据信息，可以排除历史数据信息中的干扰因素，进而提高第一能耗模型的准确性。此外，通过最小二乘法对第二数据信息执行拟合回归处理，可以根据拟合得到的曲线确定一个近似函数，进而得到第一能耗模型。

在一些实施例中，上述第一能耗模型包括：

其中，P代表历史运行功率；P_e代表额定运行功率；ΔT代表历史冷却水温差；ΔT_e代表预设冷却水温差；T_app代表历史逼近度；T_app,e代表预设逼近度；T_wb代表历史湿球温度；T_wb,e代表预设湿球温度；m_cw代表历史冷却水流量；m_cw,e代表预设冷却水流量；a、b、c、d、e、r、g、h、i、j、k、l、m、n、o代表第一能耗模型的各项系数。

在一些实施例中，上述第二能耗模型，由控制器执行以下步骤获得：获取预设时长内第二数据信息对应的历史运行频率对应的额定运行频率；通过最小二乘法对第二数据信息对应的历史运行功率、历史运行功率、额定运行功率，以及，额定运行频率执行拟合回归处理，得到第二能耗模型。

由上述实施例可知，通过最小二乘法对第二数据信息中的历史运行功率、历史运行功率、额定运行功率，以及，额定运行频率执行拟合回归处理，可以根据拟合得到的曲线确定一个近似函数，进而得到第二能耗模型。

在一些实施例中，上述第二能耗模型包括：

其中，P代表历史运行功率；P_e代表额定运行功率；f代表冷却塔的目标运行频率；f_e代表冷却塔的额定运行频率；A、B、C代表第二模型的各项系数。

第二方面，本申请实施例提供一种中央空调系统的控制方法，该中央空调系统包括：

冷却塔，用于协助冷却水降温；

冷水机组，冷水机组包括冷凝器；冷却水在由冷却塔和冷凝器构成的回路中循环；

第一温度传感器，用于检测室外干球温度；

湿度传感器，用于检测室外相对湿度；

该方法包括：

获取冷却塔的当前工况以及当前工况下的多组控制策略；当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度；

根据当前工况、多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；第一能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系；

根据各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，目标控制策略为各组控制策略中对应的设计运行功率最小的控制策略；

根据目标控制策略对应的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；第二能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与目标运行频率之间的关系；

控制冷却塔按照目标控制策略和目标运行频率运行。

第三方面，本申请实施例提供一种控制器，包括：一个或多个处理器；一个或多个存储器；其中，一个或多个存储器用于存储计算机程序代码，计算机程序代码包括计算机指令，当一个或多个处理器执行计算机指令时，控制器执行第二方面所提供的控制方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括计算机指令，当计算机指令在计算机上控制时，使得计算机执行第二方面以及可能的实现方式中提供的方法。

第五方面，本发明实施例提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品可直接加载到存储器中，并含有软件代码，该计算机程序产品经由计算机载入并执行后能够实现如第二方面以及可能的实现方式中提供的方法。

需要说明的是，上述计算机指令可以全部或者部分存储在计算机可读存储介质上。其中，计算机可读存储介质可以与控制器的处理器封装在一起的，也可以与控制器的处理器单独封装，本申请对此不作限定。

本申请中第二方面至第五方面的描述的有益效果，可以参考第一方面的有益效果分析，此处不再赘述。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本申请实施例提供的一种中央空调系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种冷水主机的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种冷水主机的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种控制器的硬件结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种中央空调系统的控制方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种实验数据拟合结果示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种实验数据拟合结果示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种实验数据拟合结果示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种实验数据拟合结果示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种控制器的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。另外，在对管线进行描述时，本申请中所用“相连”、“连接”则具有进行导通的意义。具体意义需结合上下文进行理解。

本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

如背景技术所述，相关技术中，往往专注于对通过冷水机组的优化达到节能的效果。但是，冷却塔的能耗占中央空调系统全负荷工况运行情况下，总用电量的12％-15％，在大型中央空调系统中，冷却塔部分的节能潜力不容小觑。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种中央空调系统及其控制方法，根据历史数据中中央空调系统在不同工况下的历史运行数据和预设数据，建立第一能耗模型和第二能耗模型。根据第一能耗模型可以得出冷却塔在当前工况下的多个设计运行功率，基于上述当前工况下最小的设计运行功率，根据第二能耗模型，可以得出该当前工况下的目标运行频率，进而控制冷却塔按照该目标运行频率运行，可以达到减小能耗的效果。

需要注意的是，本申请实施例中，冷却塔的运行功率指的是冷却塔中冷却塔风机的运行功率，冷却塔的运行频率指的是冷却塔中冷却塔风机的运行频率，以下不再赘述。

为进一步对本申请实施例的技术方案进行描述，如图1所示为本申请实施例提供的一种中央空调系统的结构图。

参照图1，该中央空调系统1包括：冷水机组101、分水器102、集水器103、冷冻水泵104、冷却水泵105、冷却塔106、第一温度传感器107、第二温度传感器108、第三温度传感器109、湿度传感器110、流量计111以及控制器40(第一温度传感器107、第二温度传感器108、第三温度传感器109、湿度传感器110、流量计111以及控制器40在图1中未示出)。其中，依次连接的冷水机组、分水器、集水器、冷冻水泵构成冷冻水回路；依次连接的冷水机组、冷却水泵，冷却塔构成冷却水回路。

在一些实施例中，冷水机组101用于对流经的冷冻水进行降温。

可选的，冷水机组101可以包括多个冷水主机。

在一些实施例中，如图2所示，冷水主机包括压缩机1011、冷凝器1012、蒸发器1013以及节流装置1014。其中，压缩机1011、冷凝器1012、蒸发器1013以及节流装置1014顺序连通形成制冷剂循环回路。需要说明的是，本申请实施例中，顺序连通仅说明各个器件之间连接的顺序关系，而各个器件之间还可以包括其他器件。例如，可以在压缩机1011与冷凝器1012之间的管路上设置截止阀等。

在制冷时，如图3所示，压缩机1011将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的制冷剂气体并排至冷凝器1012，高温高压制冷剂气体在冷凝器1012中与室外空气流换热，制冷剂释放热量，释放的热量被空气流带到室外环境空气中，制冷剂则发生相变而冷凝成液态或气液两相制冷剂。制冷剂流出冷凝器1012，进入节流装置1014降温降压变成低温低压的制冷剂。低温低压的制冷剂进入蒸发器1013，制冷剂吸收蒸发器1013内的制冷剂的热量，使蒸发器1013内的制冷剂的温度降低，实现制冷效果。制冷剂则发生相变而蒸发成低温低压的制冷剂气体，回流入压缩机1011，实现制冷剂的循环利用。

在一些实施例中，分水器102用于向各分路分配冷冻水流量以起到均压的作用。

示例性的，分水器102的入口端与冷水机组101的出口端连接，分水器102的出口端与用冷设备相连，用于向各分路分配冷冻水流量以起到均压的作用。

在一些实施例中，集水器103用于汇集各分路的冷冻水。

可选的，集水器103的入口端与用冷设备相连，集水器103的出口端通过冷冻水泵阀门与冷冻水泵连接。

示例性的，分水器102和集水器103通过连接管路与用冷设备连接。其中，冷冻水从分水器102的出口端通过连接管路流经用冷设备，再通过管路从集水器103的入口端进入集水器103。

在一些实施例中，冷冻水泵104用于循环冷冻水，使冷冻水与室内进行热交换以降低室内空气的温度，从而达到降温的效果。

可选的，冷冻水泵104的第一端与冷水机组101的入口端连接，冷冻水泵104的第二端与集水器103的出口端连接。

可选的，冷冻水泵104还包括冷冻水泵阀门，冷冻水泵阀门用于通过控制冷冻水泵阀门开度的大小来控制管路中冷冻水的流量大小。

在一些实施例中，冷却水泵105用于循环冷却水，冷冻水带走室内热量之后，通过冷水机组101将热量传递给冷却水。冷却水泵将升温后的冷却水压入冷却塔，使升温后的冷却水与大气进行热交换，进一步地，在冷却水降温后，将冷却水送回冷水主机中的冷凝器1012继续进行热交换。

可选的，冷却水泵105室外第一端与冷水机组101的出口端连接，冷却水泵105的第二端与冷却塔106的第一端连接。

可选的，冷却水泵105还包括冷却水泵阀门，冷却水泵阀门用于控制冷却水泵阀门开度的大小来控制管路中冷却水的流量大小。

在一些实施例中，冷却塔106用于将冷却水中的热量分散，通过空气流动散发热量使得冷却水的温度降低，进而冷却水被回收循环。

可选的，冷却塔106的第二端与冷水机组101的入口端相连，冷却塔106包括至少一个冷却塔风机，冷却塔风机用于使其周围的空气流动，加快冷却水温度的降低。冷却塔106的数量可以为一个或多个，本申请实施例对此不作任何限制。

在一些实施例中，第一温度传感器107用于检测室外干球温度。

可选的，第一温度传感器107设置于冷却塔106附近，与室外空气接触。

在一些实施例中，第二温度传感器108，用于检测冷却水进入冷却塔106时的温度。

可选的，第二温度传感器108设置于冷却塔106的第一端处。

在一些实施例中，用于检测冷却水流出冷却塔106时的温度。

可选的，第三温度传感器109设置于冷却塔106的第二端处。

在一些实施例中，湿度传感器110用于检测室外的相对湿度。

可选的，湿度传感器110设置于冷却塔106附近，与室外空气接触。

在一些实施例中，流量计111用于检测冷却水的流量。

可选的，流量计111设置于冷却塔的第二端处。

在一些实施例中，如图4所示，控制器40与冷水机组101、冷冻水泵104、冷却水泵105、冷却塔106、第一温度传感器107、第二温度传感器108、第三温度传感器109、湿度传感器110以及流量计111电连接，用于根据指令操作码和时序信号，产生操作控制信号，指示中央空调系统1执行控制指令。例如，控制器40可以获取第一温度传感器107检测到的室外干球温度、第二温度传感器108检测到的第一温度、第三温度传感器109检测到的第二温度、湿度传感器110检测到的室外相对湿度以及流量计111检测到的冷却水的流量。

示例性的，控制器40可以为中央处理器(central processing unit，CPU)、通用处理器网络处理器(network processor，NP)、数字信号处理器(digital signalprocessing，DSP)、微处理器、微控制器、可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或它们的任意组合。控制器40还可以是其它具有处理功能的装置，例如电路、器件或软件模块，本申请实施例对此不做任何限制。

在一些实施例中，控制器40可以为微控制单元(microcontroller unit，MCU)。其中，MCU又称单片微型计算机(single chip microcomputer)或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

此外，控制器40可以用于控制中央空调系统1中各部件工作，以使得中央空调系统1的各个部件运行以实现中央空调系统1的各预定功能。可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对中央空调系统的具体限定。在本申请另一些实施例中，中央空调系统可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

下面结合说明书附图，对本申请实施例进行具体介绍。

如图5所示，本申请实施例提供一种中央空调系统的控制方法，应用于该中央空调系统的控制器，该方法包括以下步骤：

S101、获取冷却塔的当前工况以及所述当前工况下的多组控制策略。

其中，当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度。在当前工况下，通过不同的设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度之间的组合，可以得到多组控制策略。

S102、根据当前工况、多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率。

其中，第一能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系。

示例性的，在当前工况下，可以根据第一温度传感器检测到的当前的室外干球温度、湿度传感器检测到的当前的室外相对湿度确定当前的湿球温度，将当前的湿球温度、和多组控制策略中的多组设计冷却水温差、设计冷却水流量、设计逼近度以及当前工况对应的额定运行功率，代入第一能耗模型中进行计算，得到当前工况下各组控制策略对应的设计运行功率。

可选的，当前的湿球温度满足以下关系：

T_wb＝T·arctan[0.151977(RH+8.313659)^0.50]+arctan(T+RH)-

arctan(RH-1.676331)+0.00391838·RH^1.5·arctan(0.023101RH)-4.686035

其中，T_wb代表当前的湿球温度；T为当前的室外干球温度；RH为当前的室外相对湿度。

在一些实施例中，第一能耗模型由控制器执行以下步骤得到：

S201、获取预设时长内所述冷却塔在多个历史工况下的历史数据信息，以及，与所述历史数据信息对应的历史运行功率、历史运行频率和额定运行功率。

其中，每个所述历史工况下的所述历史数据信息包括历史湿球温度、历史控制策略以及所述历史工况对应的预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量以及预设逼近度；其中，所述历史控制策略包括历史冷却水温差、历史冷却水流量以及历史逼近度，所述历史湿球温度由所述历史工况中的历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定。

示例性的，预设时长为一年，该预设时长还可以根据测试人员的需求确定，本申请实施例对此不作任何限制。

S202、将所述多个历史工况下的历史数据信息中，历史运行频率小于第一预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行频率大于第二预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行功率大于第一预设功率且小于第二预设功率对应的历史数据信息去除，得到第一数据信息。

由上述实施例可知，由于冷却塔在运行过程中可能出现故障，导致其历史运行功率或历史运行频率的数据出现异常，因此，去除异常的历史运行频率和异常的历史运行功率中对应的历史数据信息，可以排除历史数据信息中的干扰因素，进而提高第一能耗模型的准确性。

示例性的，第一预设频率可以为30Hz，第二预设频率可以为50Hz，第一预设功率可以为

第二预设功率可以为

其中，

为预设时长内的历史运行功率的平均值，σ₁为预设时长内的历史运行功率的平均差，

可以通过以下公式获得：

其中，P代表历史运行功率；n代表预设时长内第一数据信息的个数。

σ₁可以通过以下公式获得：

其中，

代表预设时长内的历史运行功率的平均值；n代表预设时长内第一数据信息的个数；P_i代表第i个历史运行功率。

S203、对所述第一数据信息执行无量纲化处理，得到第二数据信息。

示例性的，用第一运行数据中的历史运行功率、历史湿球温度、历史冷却水温度差、历史逼近度、历史冷却水流量分别除以对应的额定运行功率、预设湿球温度、预设冷却水温度差、预设逼近度、预设冷却水流量，得到第二数据信息。

由于第一运行数据中的历史数据信息的值一般比预设数据信息的值小，经过无量纲化处理后的数据不但精度更高，而且也可以增强第一数据模型和第二数据模型的通用性。

S204、通过最小二乘法对所述第二数据信息执行拟合回归处理，得到所述第一能耗模型。

由上述实施例可知，通过最小二乘法对第二数据信息执行拟合回归处理，可以根据拟合得到的曲线确定一个近似函数，进而得到第一能耗模型的各项系数。

在一些实施例中，第一能耗模型包括：

其中，P代表历史运行功率；P_e代表额定运行功率；ΔT代表历史冷却水温差；ΔT_e代表预设冷却水温差；T_app代表历史逼近度；T_app,e代表预设逼近度；T_wb代表历史湿球温度；T_wb,e代表预设湿球温度；m_cw代表历史冷却水流量；m_cw,e代表预设冷却水流量；a、b、c、d、e、r、g、h、i、j、k、l、m、n、o代表第一能耗模型的各项系数。

S103、根据各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略。

其中，目标控制策略为各组控制策略中，对应最小的设计运行功率的控制策略。由于在同一工况下，不同的控制策略对应不同的能耗，因此以最小的设计功率对应的控制策略对冷却塔进行控制，可以使冷却塔运行消耗的能耗最小，达到节能的效果。

S104、根据最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率。

在一些实施例中，第二能耗模型由控制器执行以下步骤获得：获取预设时长内第二数据信息对应的历史运行频率对应的额定运行频率；通过最小二乘法对第二数据信息对应的历史运行功率、历史运行功率、额定运行功率，以及，额定运行频率执行拟合回归处理，得到第二能耗模型。

在一些实施例中，第二能耗模型包括：

其中，P代表历史运行功率；P_e代表额定运行功率；f代表冷却塔的目标运行频率；f_e代表冷却塔的额定运行频率；A、B、C代表第二模型的各项系数。

可选的，第二能耗模型的各项系数由控制器通过最小二乘法对第二数据信息中的历史运行功率、历史运行功率、额定运行功率，以及，额定运行频率执行拟合回归处理得到。第二能耗模型的各项系数的确定方法与第一能耗模型的各项系数的确定方法相同，此处不再赘述。

S105、控制冷却塔按照目标控制策略和目标运行频率运行。

图5所示的实施例至少带来以下有益效果：由于冷却塔的能耗与工况和控制策略有关，在室外干球温度和室外相对湿度发生变化，或者，在冷却塔的冷却水温差、冷却水流量和逼近度发生变化时，冷却塔的能耗可能会发生改变。对此，本申请根据第一能耗模型计算得出当前工况下，多种控制策略对应的冷却塔的设计运行功率。上述多种设计运行功率可以反映出，当前工况下，每种冷却塔的控制策略对应的能耗的大小。由于最小的设计运行功率对应的控制策略对应的能耗最小，因此将最小的设计功率对应的控制策略作为目标控制策略，进一步地，根据最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定目标运行功率。这样，按照目标控制策略和目标运行频率对冷却塔的运行进行控制，可以使冷却塔在当前工况下的能耗最小，从而达到节能的效果。

下面结合示例对本方案提供的中央空调系统的控制方法进行详细说明。

S1、获取四台冷却塔在一年内的历史数据信息，包括历史湿球温度(历史湿球温度通过历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定)、历史冷却水温度差、历史逼近度、历史冷却水流量、历史运行频率、历史运行功率，以及，对应工况下的每台冷却塔的额定运行功率7.5kw、预设冷却水温度差5℃、预设冷却水流量303m³/h。其中，各项历史运行数据包括冷却塔一年内各时段的运行数据。

S2、对上述一年内的历史数据信息进行处理，包括：

对冷却塔的历史运行频率明显有误的历史数据信息进行除去，如将历史运行频率大于50Hz或历史运行频率小于30Hz的历史数据信息进行去除。以及，对冷却塔的历史运行功率明显有误的历史数据信息进行去除，如将历史运行功率位于(P-2σ1，P+2σ1)区间外的历史数据信息进行剔除。

S3、对经过S2处理后的第一数据信息进行无量纲化处理后，通过最小二乘法对无量纲化处理后的运行数据进行拟合回归处理得到第一能耗模型的系数，进而得到第一能耗模型。如图6所示，为本申请实施例中冷却塔在多个历史工况下，额定运行功率比和历史运行功率比之间的关系示意图。如图7所示，为本申请实施例中冷却塔在多个历史工况下的额定运行功率和历史运行功率之间的关系示意图。

在本申请实施例中，第一能耗模型的拟合结果如表1所示：

表1

a	b	c	d	e	r	g	h
								2.0043	-0.2882	-12.3333	5.2924	-0.0714	-1.8483	-3.1369	-4.5973
i	j	k	l	m	n	o	<![CDATA[R<sup>2</sup>]]>
								0.8753	7.2898	0.4759	2.8001	17.9269	-7.9639	-5.2168	0.9052

其中，R²为判定系数，又叫拟合优度，R²的值越接近1，模型的拟合优度越高。

S4、通过最小二乘法进行拟合回归处理得到第二能耗模型的系数，从而得到第二能耗模型。如图8所示，为本申请实施例中冷却塔在多个历史工况下的历史运行功率比和历史运行频率比的拟合结果图。

S5、根据当前检测到的室外干球温度27℃和当前的室外相对湿度，计算得到的湿球温度为24℃，通过设定多组控制策略，包括多组不同的设计冷却水温差、设计冷却水流量和设计逼近度，根据第一能耗模型计算出冷却塔在当前工况下、不同控制策略下的冷却塔的多个设计运行功率。

在本申请实施例中，第二能耗模型的拟合结果如表2所示：

表2

A	B	C	<![CDATA[R<sup>2</sup>]]>
				2.3311	-1.9983	0.6988	0.8597

其中，R²为判定系数，又叫拟合优度，R²的值越接近1，模型的拟合优度越高。

S6、根据当前工况下，不同控制策略下的多个设计运行功率的大小进行能耗排序，如图9所示，为本申请实施例中四台冷却塔制冷总能耗与控制策略数量的关系示意图。

根据上述多个设计运行功率，确定目标控制策略，目标控制策略为各组控制策略中，对应最小的设计运行功率的控制策略。

S7、通过第二能耗模型，确定目标运行功率对应的目标运行频率。

本申请实施例中，目标运行频率如表3所示：

表3

干球温度	湿球温度	目标运行功率	运行频率	冷却塔运行台数
					27℃	24℃	393kW	32Hz	4

S8、控制冷却塔按照目标运行频率运行32Hz运行。其中，如表3所示，可以控制四台冷却塔按照相同的目标控制策略和相同的目标运行频率(如32Hz)运行。

可以看出，上述主要从方法的角度对本申请实施例提供的方案进行介绍。为实现上述功能，本申请实施例提供执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，本申请实施例能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本申请实施例可以根据上述方法示例对控制器进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。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。可选的，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，当前实现时可以有另外的划分方式。

本申请实施例还提供一种控制器的硬件结构示意图，如图10所示，该控制器40还包括处理器401，可选的，还包括与处理器401连接的存储器402和通信接口403。处理器401、存储器402和通信接口403通过总线404连接。

处理器401可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，通用处理器网络处理器(network processor，NP)、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、微处理器、微控制器、可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或它们的任意组合。处理器401还可以是其它任意具有处理功能的装置，例如电路、器件或软件模块。处理器401也可以包括多个CPU，并且处理器401可以是一个单核(single-CPU)处理器，也可以是多核(multi-CPU)处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。

存储器402可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备、随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compact discread-onlymemory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，本申请实施例对此不做任何限制。存储器402可以是独立存在，也可以和处理器401集成在一起。其中，存储器402中可以包含计算机程序代码。处理器401用于执行存储器402中存储的计算机程序代码，从而实现本申请实施例提供的控制方法。

通信接口403可以用于与其他设备或通信网络通信(如以太网，无线接入网(radioaccess network，RAN)，无线局域网(wireless local areanetworks，WLAN)等。通信接口403可以是模块、电路、收发器或者任何能够实现通信的装置。

总线404可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。总线404可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10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。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，包括计算机执行指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例提供的任意一种中央空调系统的控制方法。

本申请实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例提供的任意一种中央空调系统的控制方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机执行指令。在计算机上加载和执行计算机执行指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机执行指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机执行指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriberline，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

尽管在此结合各实施例对本申请进行描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种中央空调系统，其特征在于，包括：

冷却塔，用于协助冷却水降温；

冷水机组，所述冷水机组包括冷凝器；冷却水在由所述冷却塔和所述冷凝器构成的回路中循环；

第一温度传感器，用于检测室外干球温度；

湿度传感器，用于检测室外相对湿度；

控制器，与所述冷却塔、所述冷水机组、所述第一温度传感器以及所述湿度传感器电连接，所述控制器被配置为：

获取冷却塔的当前工况以及所述当前工况下的多组控制策略；所述当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，所述控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度；

根据所述当前工况、所述多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；所述第一能耗模型用于表征所述冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系；

根据所述各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，所述目标控制策略为所述各组控制策略中，对应最小的设计运行功率的控制策略；

根据所述最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；所述第二能耗模型用于表征所述冷却塔的设计运行功率与所述目标运行频率之间的关系；

控制所述冷却塔按照所述目标控制策略和目标运行频率运行。

2.根据权利要求1所述的中央空调系统，其特征在于，还包括：

第二温度传感器，用于检测第一温度，所述第一温度为所述冷却水进入所述冷却塔时的温度；

第三温度传感器，用于检测第二温度，所述第二温度为所述冷却水流出所述冷却塔时的温度；

流量计，用于检测冷却水的流量；所述第二温度传感器、所述第三温度传感器以及所述流量计与所述控制器电连接；

所述第一能耗模型由所述控制器执行以下步骤获得：

获取预设时长内所述冷却塔在多个历史工况下的历史数据信息，以及，与所述历史数据信息对应的历史运行功率、历史运行频率和额定运行功率；每个所述历史工况下的所述历史数据信息包括历史湿球温度、历史控制策略以及所述历史工况对应的预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量以及预设逼近度；其中，所述历史控制策略包括历史冷却水温差、历史冷却水流量以及历史逼近度，所述历史湿球温度由所述历史工况中的历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定；

将所述多个历史工况下的历史数据信息中，历史运行频率小于第一预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行频率大于第二预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行功率大于第一预设功率且小于第二预设功率对应的历史数据信息去除，得到第一数据信息；

对所述第一数据信息执行无量纲化处理，得到第二数据信息；

通过最小二乘法对所述第二数据信息执行拟合回归处理，得到所述第一能耗模型。

3.根据权利要求1或2所述的中央空调系统，其特征在于，所述第一能耗模型包括：

其中，P代表所述历史运行功率；P_e代表所述额定运行功率；ΔT代表所述历史冷却水温差；ΔT_e代表所述预设冷却水温差；T_app代表所述历史逼近度；T_app,e代表所述预设逼近度；T_wb代表所述历史湿球温度；T_wb,e代表所述预设湿球温度；m_cw代表所述历史冷却水流量；m_cw,e代表所述预设冷却水流量；a、b、c、d、e、r、g、h、i、r、k、l、m、n、o代表所述第一能耗模型的各项系数。

4.根据权利要求2所述的中央空调系统，其特征在于，所述第二能耗模型，由所述控制器执行以下步骤获得：

获取所述预设时长内所述第二数据信息对应的所述历史运行频率对应的额定运行频率；

通过最小二乘法对所述第二数据信息对应的所述历史运行功率、历史运行功率、所述额定运行功率，以及，所述额定运行频率执行拟合回归处理，得到所述第二能耗模型。

5.根据权利要求4所述的中央空调系统，其特征在于，所述第二能耗模型包括：

其中，P代表所述历史运行功率；P_e代表所述额定运行功率；f代表所述冷却塔的目标运行频率；f_e代表所述冷却塔的额定运行频率；A、B、C代表所述第二模型的各项系数。

6.一种中央空调系统的控制方法，其特征在于，所述中央空调系统包括：

冷却塔，用于协助冷却水降温；

冷水机组，所述冷水机组包括冷凝器；冷却水在由所述冷却塔和所述冷凝器构成的回路中循环；

第一温度传感器，用于检测室外干球温度；

湿度传感器，用于检测室外相对湿度；

所述方法包括：

获取冷却塔的当前工况以及所述当前工况下的多组控制策略；所述当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，所述控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度；

根据所述当前工况、所述多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；所述第一能耗模型用于表征所述冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系；

根据所述各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，所述目标控制策略为所述各组控制策略中对应的所述设计运行功率最小的控制策略；

根据所述目标控制策略对应的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；所述第二能耗模型用于表征所述冷却塔的设计运行功率与所述目标运行频率之间的关系；

控制所述冷却塔按照所述目标控制策略和目标运行频率运行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述中央空调系统还包括：

第二温度传感器，用于检测第一温度，所述第一温度为所述冷却水进入所述冷却塔时的温度；

第三温度传感器，用于检测第二温度，所述第二温度为所述冷却水流出所述冷却塔时的温度；

流量计，用于检测冷却水的流量；所述第二温度传感器、所述第三温度传感器以及所述流量计与所述控制器电连接；

所述第一能耗模型通过以下步骤获得：

获取预设时长内所述冷却塔在多个历史工况下的历史数据信息，以及，与所述历史数据信息对应的历史运行功率、历史运行频率和额定运行功率；每个所述历史工况下的所述历史数据信息包括历史湿球温度、历史控制策略以及所述历史工况对应的预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量以及预设逼近度；其中，所述历史控制策略包括历史冷却水温差、历史冷却水流量以及历史逼近度，所述历史湿球温度由所述历史工况中的历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定；

将所述多个历史工况下的历史数据信息中，历史运行频率小于第一预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行频率大于第二预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行功率大于第一预设功率且小于第二预设功率对应的历史数据信息去除，得到第一数据信息；

对所述第一数据信息执行无量纲化处理，得到第二数据信息；

通过最小二乘法对所述第二数据信息执行拟合回归处理，得到所述第一能耗模型。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一能耗模型包括：

其中，P代表所述历史运行功率；P_e代表所述额定运行功率；ΔT代表所述历史冷却水温差；ΔT_e代表所述预设冷却水温差；T_app代表所述历史逼近度；T_app,e代表所述预设逼近度；T_wb代表所述历史湿球温度；T_wb,e代表所述预设湿球温度；m_cw代表所述历史冷却水流量；m_cw,e代表所述预设冷却水流量；a、b、c、d、e、r、g、h、i、j、k、l、m、n、o代表所述第一能耗模型的各项系数。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二能耗模型由以下步骤获得：

获取所述预设时长内所述第二数据信息对应的所述历史运行频率对应的额定运行频率；

通过最小二乘法对所述第二数据信息对应的所述历史运行功率、历史运行功率、所述额定运行功率，以及，所述额定运行频率执行拟合回归处理，得到所述第二能耗模型。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二能耗模型包括：

其中，P代表所述历史运行功率；P_e代表所述额定运行功率；f代表所述冷却塔的目标运行频率；f_e代表所述冷却塔的额定运行频率；A、B、C代表所述第二模型的各项系数。

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