TWI619910B - Ice water host control method - Google Patents

Abstract

一種冰水主機控制方法，應用於一空調系統，該空調系統包含多台冰水主機。該冰水主機控制方法包含一分析步驟中，一計算模組計算出所需的一第一冷凍噸。一篩選步驟中，一調配模組依該第一冷凍噸而選出多個配置單元。一判斷步驟中，該調配模組將每一配置單元所對應的冰水主機的額定冷凍噸分別乘以一預設負載，而分別使所述冰水主機的一操作負載為對應其目標負載且判斷所述操作負載的總和是否在該第一冷凍噸以上與進行調整。及一選擇步驟中，該調配模組依所述配置單元分別對應的所述冰水主機的操作負載的總和與該第一冷凍噸比較出差值最小的配置單元，而選出所需的最佳配置單元且控制所選的所述冰機分別操作於對應的操作負載。

Description

冰水主機控制方法

本發明是有關於一種控制方法，特別是指一種空調系統之冰水主機控制方法。

隨著環境溫度不斷升高，目前空調設備幾乎是室內空間必備物品，且廣泛應用於企業、工廠、醫院、百貨公司等大型室內場所，而空調系統的用電量大且可能為產業總用電量的一半以上，並使電費居高不下甚至導致超出用電契約容量，而需繳交額外的罰金，所以要針對空調系統進行節能管控才能有效降低總用電量。

一般來說，在企業大樓、科技工廠等，需要使用多台冰水主機產生冰水而能提供中央空調進行內部降溫作業，冰水主機為中央空調系統的主要耗電來源，其消耗電力可能占中央空調系統總耗電量的一半以上。現有節能管控系統利用數據分析與程式運算預估各時段的空調需求與對應冰水主機所需的負載量，且開啟對應台數冰水主機且全力運轉而滿足所需的冷凍噸數，而藉由減少開啟冰水主機的台數達成節能的目的。然而每台冰水主機有其最佳負載運轉效率的冷凍噸，如果超過最佳負載冷凍噸其冷凍效率不會明顯提升，且冰水主機長時間執行全力運轉的狀態，機器內部易損壞而需額外的費用與人力進行維修與增加保養維護的頻率，且使為了節省電費的目的本末倒置，實不符合經濟成本效益。

因此，本發明之目的，即在提供一種有效節能且符合經濟成本效益的冰水主機控制方法。

於是，本發明冰水主機控制方法，應用於一空調系統，該空調系統包含多台冰水主機、一用以輸水至所述冰水主機之輸入主水管、一用以將所述冰水主機所製的冰水輸出的輸出冰水管，及一可取得該輸入主水管與該輸出冰水管之水溫且用以管控所述冰水主機運轉之處理裝置。每一冰水主機具有一對應之額定冷凍噸，該處理裝置包括二分別設置於該輸入主水管上與該輸出冰水管上且用以偵測管內水溫的感測器、一計算模組、一具有一預設表之調配模組，及一控制所述冰水主機運轉的控制模組。該預設表內建有多個分別對應所述冰水主機之目標負載。該空調系統之冰水主機控制方法包含一統計步驟、一分析步驟、一篩選步驟、一判斷步驟、一選擇步驟，及一執行步驟。

於該統計步驟中，該處理裝置之計算模組依所述冰水主機之額定冷凍噸計算與產生多個配置單元且所述配置單元分別具有一開啟組合，每一開啟組合所對應開啟的所述冰水主機的組合與另一開啟組合所對應開啟的所述冰水主機的組合不同，該處理裝置統計所述配置單元之開啟組合所對應的所述冰水主機的額定冷凍噸總和。

於該分析步驟中，該計算模組依該輸入主水管與該輸出冰水管之管內水溫溫差計算分析出該空調系統所需之第一冷凍噸。

於該篩選步驟中，該處理裝置之調配模組依該第一冷凍噸而挑選出多個配置單元且所選之所述配置單元分別所對應的所述冰水主機的額定冷凍噸總和是大於該第一冷凍噸。

於該判斷步驟中，該調配模組將所選之每一配置單元中的開啟組合所對應的所述冰水主機的額定冷凍噸分別乘以一預設負載，而分別使所述冰水主機的一操作負載為對應該預設表之目標負載且判斷所述操作負載之總和是否在該第一冷凍噸以上，若所述操作負載之總和未達該第一冷凍噸，則該調配模組進而將對應之配置單元中的至少一冰水主機的操作負載提高，而使所述冰水主機之所述操作負載之總和在該第一冷凍噸以上。

於該選擇步驟中，該調配模組依每一配置單元的開啟組合所對應的所述冰水主機之操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值為最小，而選出所需的配置單元，並產生一對應所選的配置單元的開啟組合所對應的所述冰水主機的操作負載運轉的執行模式。

於該執行步驟中，該控制模組執行該調配模組之執行模式而開啟所需運轉之所述冰水主機且控制所述冰水主機執行對應之操作負載。

本發明之功效在於：利用該調配模組篩選出所述配置單元且判斷出所需的開啟組合對應的所述冰水主機之所述操作負載，並依所述配置單元分別所對應的所述冰水主機的操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值而比較出差值最小的配置單元，而達成執行的開啟組合為所需的最佳組合且該控制模組控制所需運轉的所述冰水主機執行對應的操作負載。

參閱圖1與圖2，本發明冰水主機控制方法的第一實施例，應用於一空調系統1。該空調系統1包含多台冰水主機11、一用以輸水至所述冰水主機11之輸入主水管12、一用以將所述冰水主機11所製的冰水輸出的輸出冰水管13，及一可取得該輸入主水管12與該輸出冰水管13之水溫且用以管控所述冰水主機11運轉之處理裝置14。每一冰水主機11具有一對應之額定冷凍噸，該處理裝置14包括二分別設置於該輸入主水管12上與該輸出冰水管13上且用以偵測管內水溫的感測器141、一計算模組142、一具有一預設表(圖未示)之調配模組143，及一控制所述冰水主機11運轉的控制模組144。該預設表內建有多個分別對應所述冰水主機11之目標負載。該冰水主機控制方法包含一統計步驟2、一分析步驟3、一篩選步驟4、一判斷步驟5、一選擇步驟6，及一執行步驟7。

首先，於該統計步驟2中，該處理裝置14之計算模組142依所述冰水主機11之額定冷凍噸計算與產生多個配置單元(圖未示)且所述配置單元分別具有一開啟組合(圖未示)，所述開啟組合為開啟所述冰水主機11運轉的排列組合，每一開啟組合所對應開啟的所述冰水主機11的組合與另一開啟組合所對應開啟的所述冰水主機11的組合不同，該處理裝置14統計所述配置單元之開啟組合所對應的冰水主機11的額定冷凍噸總和。換句話說，就是該計算模組142會先依所述冰水主機11的額定冷凍噸統計出可能會出現總額定冷凍噸的噸數狀況且對應產生所述配置單元，而每一配置單元之開啟組合對應有所需開啟的冰水主機11。舉例來說，現配置有四台冰水主機11，所述冰水主機11的額定冷凍噸分別為250RT(冷凍噸數)、500RT、500RT與750RT，所以產生總額定冷凍噸元可能為250RT、500RT、750RT、1000RT、1250RT、1500RT等情況，而其中會有三個配置單元為750RT總額定冷凍噸，且其中一配置單元對應的開啟組合為使用一台750RT的冰水主機11，另一配置單元對應的開啟組合為使用一台250RT與其中一台500RT的冰水主機11，以及另一配置單元對應的開啟組合為使用一台250RT與另外一台500RT的冰水主機11的狀況，其他1000RT、1250RT、1500RT狀況依此類推，在此不另贅述。

接著，於該分析步驟3中，該計算模組142依該輸入主水管12與該輸出冰水管13內之水溫溫差計算分析出該空調系統1所需之第一冷凍噸。於本實施例中，該計算模組142依該輸入主水管12內與該輸出冰水管13內的水溫溫差而計算出所需的第一冷凍噸，但不以此為限，可依實際設計需求，該計算模組142依該輸入主水管12內與該輸出冰水管13的管內的水溫溫差與水流量的關係而計算分析出該空調系統1所需的第一冷凍噸。且於該篩選步驟4中，該處理裝置14之調配模組143依該第一冷凍噸而挑選出多個配置單元且所選之所述配置單元分別所對應的冰水主機11的額定冷凍噸總和是大於該第一冷凍噸。簡單來說，該計算模組142先分析出該空調系統1所需之第一冷凍噸，例如需要該空調系統1需要的第一冷凍噸為900RT，於該篩選步驟4中，該調配模組143會挑選出總額定冷凍為1000RT、1250RT、1500RT所對應的配置單元。

再來，於該判斷步驟5中，該調配模組143將所選之每一配置單元中的開啟組合所對應的冰水主機11的額定冷凍噸分別乘以一預設負載，而分別使所述冰水主機11的一操作負載為對應該預設表之目標負載且判斷所述操作負載之總和是否在該第一冷凍噸以上，若所述操作負載之總和未達該第一冷凍噸，則該調配模組143進而將對應之配置單元中的至少一冰水主機11的操作負載提高，而使所述冰水主機11之所述操作負載之總和在該第一冷凍噸以上。於本實施例中，該操作負載為80％，但不以此為限。詳細來說，例如該空調系統1需要的第一冷凍噸為635RT，該調配模組143對應挑選出總額定冷凍為635RT以上的所述配置單元，且將每一配置單元之開啟組合對應的所述冰水主機11的額定冷凍噸分別乘以一預設負載而分別得到對應的操作負載，此時，所述操作負載分別為其對應該預設表的目標負載。並判斷被挑選出的所述配置單元的總額定冷凍噸是否大於該第一冷凍噸為635RT，例如其中有多個配置單元總額定冷凍噸為750RT，而其中一配置單元對應的開啟組合為使用一台750RT的冰水主機11，且將該冰水主機11額定冷凍噸(750RT)乘以該預設負載(80%)等於600RT，代表該750RT的冰水主機11的目標負載為600 RT，但是600RT還是小於所需的該第一冷凍噸(635RT)，則該調配模組143進而將該冰水主機11的操作負載提高至(750RT乘以85%=637.5RT)。而另一配置單元對應的開啟組合為使用一台250RT與其中一台500RT的冰水主機11，且將所述冰水主機11額定冷凍噸與分別乘以該預設負載(250RT乘以80%=200RT，500RT乘以80%=400RT)，但是所述操作負載200RT+400RT 未達所需的該第一冷凍噸(635RT)，則該調配模組143進而將500RT的冰水主機11的操作負載提高至(500RT乘以85%=435RT)，而使得所述操作負載的總和(200RT+435RT=635RT)在所需的該第一冷凍噸(635RT)以上，其他狀況依此類推，在此不另贅述。

於該選擇步驟6中，該調配模組143依每一配置單元的開啟組合所對應的冰水主機11之操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值為最小，而選出所需的配置單元，並產生對應所選的配置單元所對應的所述冰水主機11的操作負載運轉的一執行模式。舉例而言，承續上述的例子，該調配模組143會選出總額定冷凍噸為750RT的配置單元且對應的開啟組合為使用一台250RT與其中一台500RT的冰水主機11的狀況，並執行所述冰水主機11的操作負載分別為200RT(250RT乘以80%)、435RT(500RT乘以85%)剛好等於所需的該第一冷凍噸(635RT)。另外，如果當該調配模組143依每一配置單元中的冰水主機11的操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值為最小，而挑選出多個配置單元時，該調配模組143進一步依所述冰水主機11的操作負載符合對應的目標負載的狀況而挑選出所需的配置單元。也就是說，如果剛好有多個配置單元分別對應的冰水主機11之操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值皆相等且為差值最小的情況，該調配模組143會進一步判別每一配置單元的開啟組合所對應的冰水主機11的操作負載分別符合對應的目標負載的狀況，例如上述的舉例，所述冰水主機11的操作負載分別為200RT(250RT乘以80%)、435RT(500RT乘以85%)剛好等於所需的該第一冷凍噸(635RT)，代表有一台冰水主機11(250RT)符合對應的目標負載(200RT)；但如果有其它配置單元所對應的冰水主機11之操作負載的總和也是等於該第一冷凍噸(635RT)，但其對應的所述冰水主機11的操作負載，有兩台以上的冰水主機11符合對應的目標負載的狀況，該調配模組143會選擇所述冰水主機11的操作負載符合對應之目標負載的台數為最多台所對應的配置單元，並產生對應的該執行模式。

最後，於該執行步驟7中，該控制模組144執行該調配模組143之執行模式而開啟所需運轉之冰水主機11且控制所述冰水主機11執行對應之操作負載。也就是說如上述的舉例，該調配模組143所選的配置單元之開啟組合所對應的冰水主機11為使用一台250RT與其中一台500RT，且該控制模組144執行該執行模式並控制所述冰水主機11的操作負載分別操作於200RT(250RT乘以80%)與435RT(500RT乘以85%)的運作狀態。

藉由該調配模組143篩選出所述配置單元且每一配置單元之開啟組合所對應的冰水主機11分別乘以一預設負載，而分別使所述冰水主機11的操作負載為對應該目標負載的值，且進一步判斷所述操作負載之總和是否在該第一冷凍噸以上，若未達該的一冷凍噸，進而調整使所述操作負載之總和在該第一冷凍噸以上，並依所述配置單元分別所對應的冰水主機11的操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值比較出差值最小的配置單元，而確保挑選之配置單元的開啟組合為所需的最佳組合且該控制模組144控制所執行運轉之所述冰機分別操作於對應的操作負載。

參閱圖1與圖2，本發明冰水主機控制方法的第二實施例，大致與該第一實施例相同，在此不另贅述，不同的地方在於：該預設表內之每一目標負載具有一基準值、一大於該基準值的上限值，及一小於該基準值的下限值。

於該選擇步驟6中，當該調配模組143依每一配置單元中所述冰水主機11的操作負載符合對應之目標負載的台數為最多台的情況，而挑選出多個配置單元時，該調配模組143依序分析每一配置單元中所對應的冰水主機11的操作負載符合對應之目標負載的基準值的第一台數、符合對應之目標負載的下限值的第二台數與符合對應之目標負載的上限值的第三台數，且依序比較所述配置單元中所對應的冰水主機11的該第一台數數量、該第二台數數量與該第三台數數量，而挑選出所需之配置單元。簡單來說，就是如果剛好有多個配置單元分別所對應的冰水主機11之操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值皆相等且為差值最小的狀況，而所述配置單元分別所對應的冰水主機11之操作負載符合對應的目標負載的該上限值與該下限值範圍內且符合台數的數量皆相等的狀況，該調配模組143進一步依序分析比較每一配置單元中所對應的冰水主機11的操作負載符合對應的目標負載的基準值的第一台數、符合對應之目標負載之下限值的第二台數與符合對應之目標負載之上限值的第三台數的數量，而挑選出所需之配置單元。於本實施例中，該調配模組143是先比較所述配置單元中所對應的冰水主機11的該第一台數數量為最多台的情況，而挑選出所需之配置單元。若所述配置單元中所對應的冰水主機11的該第一台數數量為最多台的情況且仍挑選出多個配置單元時，該調配模組143再比較所述配置單元中所對應的冰水主機11的該第二台數數量為最多台的情況，而挑選出所需之配置單元。若所述配置單元中所對應的冰水主機11的該第二台數數量為最多台的情況且仍挑選出多個配置單元時，該調配模組143再比較所述配置單元中所對應的冰水主機11的該第三台數數量為最多台時，而挑選出所需之配置單元，但不以此為限，可依實際需求設計所需的挑選機制。另外，於本實施例中，每一目標負載之基準值為所對應之冰水主機11的額定負載的80%，每一目標負載之上限值為所對應之冰水主機11的額定負載的95%，每一目標負載之下限值為所對應之冰水主機11的額定負載的75%，但不以此為限。

綜上所述，本發明冰水主機控制方法，藉由該調配模組143篩選出所述配置單元且判斷出所需的開啟組合對應的所述冰水主機11之所述操作負載，並依所述配置單元分別所對應的冰水主機11的操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值而比較出差值最小的配置單元，而達成所執行的開啟組合為所需的最佳組合且該控制模組144控制所需運轉的所述冰水主機11執行對應的操作負載。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧空調系統

144‧‧‧控制模組

11‧‧‧冰水主機

2‧‧‧統計步驟

12‧‧‧輸入主水管

3‧‧‧分析步驟

13‧‧‧輸出冰水管

4‧‧‧篩選步驟

14‧‧‧處理裝置

5‧‧‧判斷步驟

141‧‧‧感測器

6‧‧‧選擇步驟

142‧‧‧計算模組

7‧‧‧執行步驟

143‧‧‧調配模組

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一方塊示意圖，說明本發明冰水主機控制方法的第一實施例應用於一空調系統上；及 圖2是一流程圖，說明本發明冰水主機控制方法的步驟。

Claims (7)

1. 一種冰水主機控制方法，應用於一空調系統，該空調系統包含多台冰水主機、一用以輸水至所述冰水主機之輸入主水管、一用以將所述冰水主機所製的冰水輸出的輸出冰水管，及一可取得該輸入主水管與該輸出冰水管之水溫且用以管控所述冰水主機運轉之處理裝置，每一冰水主機具有一對應之額定冷凍噸，該處理裝置包括二分別設置於該輸入主水管上與該輸出冰水管上且用以偵測管內水溫的感測器、一計算模組、一具有一預設表之調配模組，及一控制所述冰水主機運轉的控制模組，該預設表內建有多個分別對應所述冰水主機之目標負載，該空調系統之冰水主機控制方法包含：一統計步驟，該處理裝置之計算模組依所述冰水主機之額定冷凍噸計算與產生多個配置單元且所述配置單元分別具有一開啟組合，每一開啟組合所對應開啟的所述冰水主機的組合與另一開啟組合所對應開啟的所述冰水主機的組合不同，該處理裝置統計所述配置單元之開啟組合所對應的所述冰水主機的額定冷凍噸總和；一分析步驟，該計算模組依該輸入主水管與該輸出冰水管之管內的水溫溫差計算分析出該空調系統所需之第一冷凍噸；一篩選步驟，該處理裝置之調配模組依該第一冷凍噸而挑選出多個配置單元且所選之所述配置單元分別所對應的所述冰水主機的額定冷凍噸總和是大於該第一冷凍噸；一判斷步驟，該調配模組將所選之每一配置單元中的開啟組合所對應的所述冰水主機的額定冷凍噸分別乘以一預設負載，而分別 使所述冰水主機的一操作負載為對應該預設表之目標負載且判斷所述操作負載之總和是否在該第一冷凍噸以上，若所述操作負載之總和未達該第一冷凍噸，則該調配模組進而將對應之配置單元中的至少一冰水主機的操作負載提高，而使所述冰水主機之所述操作負載之總和在該第一冷凍噸以上；一選擇步驟，該調配模組依每一配置單元的開啟組合所對應的所述冰水主機之操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值為最小，而選出所需的配置單元，並產生一對應所選的配置單元的開啟組合所對應的所述冰水主機的操作負載運轉的執行模式，當該調配模組依每一配置單元中的所述冰水主機的操作負載的總和與該第一冷凍噸的差值為最小，而選出多個配置單元時，該調配模組進一步依所述冰水主機的操作負載符合對應的目標負載的狀況而挑選出所需的配置單元；及一執行步驟，該控制模組執行該調配模組之執行模式而開啟所需運轉之所述冰水主機且控制所述冰水主機執行對應之操作負載。
2. 如請求項1所述的冰水主機控制方法，其中，於該選擇步驟中，該調配模組是依每一配置單元中的所述冰水主機的操作負載符合對應之目標負載的台數為最多台的情況，而挑選出所需之配置單元。
3. 如請求項2所述的冰水主機控制方法，其中，該預設表內之所述目標負載分別為所對應之冰水主機的額定負載的80%。
4. 如請求項2所述的冰水主機控制方法，該預設表內之每一目標負載具有一基準值、一大於該基準值的上限值，及一小於該基準值的下限值，其中，於該選擇步驟中，當該調配模組依每一配置單元中所述冰水主機的操作負載符合對應之目標負載的台數為最多台的情況， 而挑選出多個配置單元時，該調配模組依序分析每一配置單元中所對應的所述冰水主機的操作負載符合對應之目標負載的基準值的第一台數、符合對應之目標負載的下限值的第二台數與符合對應之目標負載的上限值的第三台數，且依序比較所述配置單元中所對應的所述冰水主機的該第一台數數量、該第二台數數量與該第三台數數量，而挑選出所需之配置單元。
5. 如請求項4所述的冰水主機控制方法，其中，於該選擇步驟中，該調配模組是先比較所述配置單元中所對應的所述冰水主機的該第一台數數量為最多台的情況，而挑選出所需之配置單元；若所述配置單元中所對應的所述冰水主機的該第一台數數量為最多台時，仍挑選出多個配置單元，該調配模組再比較所述配置單元中所對應的所述冰水主機的該第二台數數量為最多台的情況，而挑選出所需之配置單元；若所述配置單元中所對應的所述冰水主機的該第二台數數量為最多台時，仍挑選出多個配置單元，該調配模組再比較所述配置單元中所對應的所述冰水主機的該第三台數數量為最多台的情況，而挑選出所需之配置單元。
6. 如請求項4所述的冰水主機控制方法，其中，每一目標負載之基準值為所對應之冰水主機的額定負載的80%，每一目標負載之上限值為所對應之冰水主機的額定負載的95%，每一目標負載之下限值為所對應之冰水主機的額定負載的75%。
7. 如請求項1所述的冰水主機控制方法，其中，於該分析步驟中，該計算模組依該輸入主水管與該輸出冰水管之管內的水溫溫差與水流量之關係而計算分析出該空調系統所需之第一冷凍噸。