CN103375878B

CN103375878B - 一种中央空调冷冻机组群控方法

Info

Publication number: CN103375878B
Application number: CN201210125509.XA
Authority: CN
Inventors: 郑世宇; 黄兵
Original assignee: Shanghai Baosight Software Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosight Software Co Ltd
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: CN103375878A

Abstract

本发明提供一种中央空调冷冻机组群控方法，包括步骤：步骤A：待冷水机组出水温度基本达稳定温度后进入步骤B；步骤B：测量冷冻水供回水温度和供回水流量获得供回水温差和流量；步骤C：根据所述供回水温差和流量计算出负荷；步骤D：根据所述负荷对冷水机组中冷水机的加载和卸载进行控制。本发明通过热量控制这一对冷水机组群控的算法，有效使冷水机组运行在更加经济节能的状态下，达到延长设备寿命和降低能耗的目的。本方法在楼宇自动控制和建筑节能领域有较好的推广前景。

Description

一种中央空调冷冻机组群控方法

技术领域

本发明涉及建筑智能化***，具体地，涉及中央空调冷冻机组群控方法。

背景技术

从目前建筑用电负荷的分布来看，据统计，冷源设备的用电量占整个大楼用电的40％。尤其是在用电的高峰时期，经常会出现大楼供冷不足的情况，并会造成业主电费的持续走高。

近年来，对大楼冷冻机组群控***进行合理控制在建筑节能方面所起的作用日益明显。通过采用合理的冷冻机组群控方法，可以使大楼的整体供冷即能达到楼内用户所要求的舒适度，又能达到节能的目标。

目前，在大楼冷冻机组群控***的控制方面，有回水温度控制法、流量控制法等，但都存在一定的缺点。

回水温度控制法：测量空调***中冷冻水***回水温度，其值大小，决定开启冷水机组台数，达到控制冷水机组台数目。这种方法装置简单，价格便宜。但回水温度适应性较差，尤其温差小时，误差大，对节能不利。只可用于冷冻机低温保护和报警。

流量控制法：测量冷冻水流量获流量信号，然后再把此流量值与冷水机组额定流量进行比较，实现对冷水机组台数控制。流量控制原理是基于以下三个假定：

a、负荷与流量成正比

b、冷冻水供回水温差恒定

c、设计工况之下运行

但实际上，这三个假定一个能成立，更不可能同时成立。流量控制法虽能保证***流量，避免冷水机组蒸发器结冰，但并不能很好适应***负荷变化。盘管传热量和流量并线性关系。实验和研究表明，冷冻水流量和建筑物热负荷之间呈对数关系。这种关系伴冷冻水入口温度、盘管尺寸结构和盘管表面积和盘管表面接触空气温度以及气流速度不同而变化，它是非线性，一个多种因素变动曲线。不能反映负荷变化，不能有效节能。

申请(专利)号为200610161414.8、名称为节能型冷冻机组的中国专利文献公开了一种节能型冷冻机组，包括冷机制冷循环装置和用户负载循环装置，冷机制冷循环装置中连接有压缩机和冷凝器，冷凝器连接有冷却装置，用户负载循环装置中连接有热负载和蒸发器，冷机制冷循环装置和用户负载循环装置通过蒸发器进行热交换，所述用户负载循环装置在载冷剂流向处于蒸发器的上游位置上还连接有辅助换热器；辅助换热器和冷凝器并联连接在冷却装置上，使用户负载循环装置和冷却装置还可通过辅助换热器进行热交换；本发明在环境温度较低的工况下可应用自然冷却循环进行热量自发转移，或配合冷机制冷循环同时使用，节约了大量电能，延长了设备的使用寿命，还可相互配使用，提高供冷的可靠性。

该发明属于楼宇中制冷机组的节能技术，是针对制冷机组本身的节能设计；而本发明适用于采用外部技术手段实现制冷机组的群控节能。

申请(专利)号为201120089800.7、名称为一种独立冷冻机组的中国专利文献涉及制冷技术设备领域，公开了一种适用于小型冷藏车使用的独立冷冻机组，包括：电动机、压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、热交换器、蒸发器、以及膨胀阀，所述电动机与所述压缩机连接，所述压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、热交换器、以及蒸发器顺次连接，所述膨胀阀设置于所述热交换器与蒸发器连接的管路上。本发明的目的是提供一种独立冷冻机组，由电动机直接驱动压缩机进行制冷，无需改变发动机的状态，从而不会造成尾气排放超标，节能环保。

该发明针对单体独立制冷机组；而本发明适用于对建筑中制冷机组的群控***进行控制。

申请(专利)号为200710026954.X、名称为中央空调智能群控***的中国专利文献公开了一种中央空调智能群控***，包括空调主机、冷却塔、冷却泵、中央处理器、数据采集单元，还包括：冷却回水、冷却出水温度传感器、冷冻回水、出水温度传感器、冷冻回水、出水压力传感器；与中央处理器连接的工控机，其通过现场总线读取变频器的参数；空调主机与工控机之间还设有网关；所述的传感器与数据采集单元连接，由数据采集单元将传感器所采集的信号上传至中央处理器。本发明采用多个参数群控的方式，充分利用变频技术，把空调制冷的富余量减少到最小；采用工控机及时存储空调***的运行数据，并形成各种功率曲线加以显示，用户可通过工控机查看、修改空调***运行参数。

该发明亦为针对中央空调的智能群控***，但群控对象为完整中央空调***；而本发明面向对象主要为中央空调***中的制冷机组。

申请(专利)号为200920296839.9、名称为中央空调变水量变风量整体群控节能***的中国专利文献公开了一种能使得中央空调循环水***和送风***的负荷和能耗可以跟随室外温度、室内负荷的变化而变化，保证舒适性的同时减少能源浪费的中央空调变水量变风量整体群控节能***。所述中央空调由五大子***组成，分别是热泵***、风***、水蓄冷***、空调循环水变水量***和机房空调风***，都设置有相应的I/O模块；所述I/O模块均通过控制器CPU模块接驳在RS-485控制网络上，再由控制器网络接口模块通过TCP/IP网络连接至总控中心。本***自动控制、无需人为，提高设备利用率，整体群控，使得***始终运行在合理和最优化的状态。

该发明亦为针对中央空调的智能群控***，但群控对象为中央空调的变水量变风量***；而本发明面向对象主要为中央空调***中的制冷机组。

发明内容

智能化楼宇集成项目中，大楼冷源(中央空调冷冻机组)的合理控制一直是一个技术难点。针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种中央空调冷冻机组群控方法。本方法以热量控制作为基本原理，利用中央空调冷冻机组群控实现大楼冷源的合理控制，使建筑冷冻机组能满足大楼中央空调的供冷，并尽可能的节约能源。

根据本发明的一个方面，提供一种中央空调冷冻机组群控方法，包括如下步骤：

步骤A：待冷水机组出水温度基本达稳定温度后进入步骤B；

步骤B：测量冷冻水供回水温度和供回水流量获得供回水温差和流量；

步骤C：根据所述供回水温差和流量计算出负荷；

步骤D：根据所述负荷对冷水机组中冷水机的加载和卸载进行控制。

本发明通过热量控制这一对冷水机组群控的算法，有效使冷水机组运行在更加经济节能的状态下，达到延长设备寿命和降低能耗的目的。本方法在楼宇自动控制和建筑节能领域有较好的推广前景，具有如下优点：

1、建筑节能：根据***负荷大小，开启相应机组，停开相应水泵，或降低水泵电机转速，实现节能目标，节省运行费用。

2、延长设备使用寿命：通过控制延长冷冻机组延长机组寿命，提高设备利用效率。

3、环境保护：通过合理控制，使住户更舒适，避免建筑环境过冷或过热，达到楼宇环境与节能设计要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明的冷水机组群起/停控制流程图。

具体实施方式

本发明采用热量控制的方法来进行制冷机组的群控，目的在于正确和适当的解决在工作点区域范围内的控制，以测定某些点的冷冻水流量和整个大楼的空调负荷，作为启动或停止一台制冷机组的判定依据。

本发明在实现时，首先测量冷冻水供回水温度和供(回)水流量获温差和流量信号，然后将两个信号依据热力学公式计算实际需冷量，再把此冷量值与冷水机组产冷量进行比较，进而实现对冷水机组起停及投运数量的控制。

具体地，根据本发明提供的中央空调冷冻机组群控方法，包括步骤：步骤A：待冷水机组出水温度基本达稳定温度后进入步骤B；步骤B：测量冷冻水供回水温度和供回水流量获得供回水温差和流量；步骤C：根据所述供回水温差和流量计算出负荷；步骤D：根据所述负荷对冷水机组中冷水机的加载和卸载进行控制。

更为具体地，所述步骤A包括步骤：步骤A1：判断冷水机组中第一台数的冷水机的开启时间是否超过第一阈值；步骤A2：若冷水机组中第一台数的冷水机的开启时间超过第一阈值，则判断冷水机组出水温度基本达稳定温度。其中，在一个优选例中，所述第一台数的冷水机为冷水机组中一台耗电最小的冷水机，所述第一阈值为60分钟。

更进一步具体地，所述负荷包括第一时间段内的平均负荷和第一时间点时的即时负荷，所述步骤D包括步骤：步骤D1：判断所述平均负荷和即时负荷达到设计负荷的百分比；步骤D2：根据所述百分比确定待停冷水机；步骤D3：根据所述百分比确定待启冷水机。所述中央空调冷冻机组群控方法还包括步骤：步骤E：维持第二时间段后进入步骤B。这样能够保证不频繁启动冷水机。

优选地，本发明提出采用热量控制的方法来进行制冷机组的群控，即测量冷冻水供回水温度和供(回)水流量获温差和流量信号，然后将两个信号依据热力学公式计算实际需冷量，再把此冷量值与冷水机组产冷量进行比较，实现对冷水机组台数控制。其中：

负荷计算：Q＝k*F*c*dT

Q：负荷(KW)

k：水的比热4.186kJ/kg℃

F：流量(L/S)

dT：供回水温差

在本发明的一个具体实施方式中，以2台直燃型溴化锂吸收式冷热水机和1台制冷螺杆式冷水机组成的群控***为例，控制方法可以通过下面流程实现：

第一台冷机是需人工开启的，由于整个冷冻水***不会那么快制冷，需要等到第一台冷水机组启动60min后，冷水机组出水温度基本达稳定温度，***再启动负荷计算。计算15min时间内(时间可以根据现场实际调整)的平均负荷Q₀和即时负荷Q₁作为下一步的控制依据。如果Q₀出现0值或者15分钟后那一时刻Q₁为0值，说明此时负荷不稳定或不多，一台冷机足够保证负荷需要。继续计算下一个15分钟内的负荷。

如果Q₀和Q₁都大于0，说明这个15分钟内有负荷需求的，接下来要判断Q₀和Q₁是否都达到设计总负荷的34％，只有都达到34％才能说明目前负荷需求稳定，并且超过现有运行冷机的额定量，那么就转入下一个判断环节。但如果有一个值小于34％以下，那么表明这个时候负荷还是有波动的，根据负荷还要判断是维持现状还是卸载。

如果是维持现状，程序再转入计算下一个15分钟的空调负荷；如果是加卸载，则还要工作30分钟以后再进入负荷计算环节，这是为了保证不频繁启动冷机。

根据前面资料计算，当目前负荷小于设计总负荷34％时，只开一台(直燃式)冷机。因为在负荷达到34％以前，开启两台冷机所节约的能量不足于抵消多开一台冷冻水泵消耗的能源。当总负荷在34％～65％时开两台(直燃式)冷机，如果总负荷达到65％，考虑到螺杆式冷机耗电巨大，此时不开螺杆式冷机。当总负荷达到68％时，此时开启螺杆式冷机，当负荷在65％～92％时，保持三台冷机在线运行。卸载反之。

而在本发明的另一个具体实施方式如图1所示，在该具体实施方式中，将设计符合的0％、20％、38％、55％、70％作为冷水机组开启台数的划分点，并将加载或者卸载冷水机后的维持时间设定为30分钟。本领域技术人员理解，在执行根据平均负荷以及即时负荷达到设计负荷的百分比而启动或者停用冷水机中，可以根据冷水机的机组信息等实际情况设定具体的百分比划分点，这并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

其中，冷冻机组本体的控制是由冷冻机组厂家完成的。通过与冷冻机组控制***的通信接口来完成对冷冻机组的控制要求：冷冻机台数控制运行顺序的转换控制根据水***的供回水温差和流量计算空调***的冷负荷，同时根据机组实际供冷量，向冷冻机组控制***提交启停控制申请，并由冷冻机组控制***完成启停动作。

根据冷水机组的通讯协议，可将所有机组信息读取出来，如：机组负荷率，运行电流电压，压缩机状态，冷凝压力，膨胀压力，进出水温度，油压，持续运行时间等等。通过采集上述参数对于优化整体群控方案大有益处。通过比较各机组的负荷率及电流参数，再与管道***负荷综合比较后来确定机组的加载台数将更为科学。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种中央空调冷冻机组群控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：待冷水机组出水温度基本达稳定温度后进入步骤B；

步骤C：根据所述供回水温差和流量计算出负荷；

步骤D：根据所述负荷对冷水机组中冷水机的加载和卸载进行控制；

所述步骤A包括如下步骤：

步骤A1：判断冷水机组中第一台数的冷水机的开启时间是否超过第一阈值；

步骤A2：若冷水机组中第一台数的冷水机的开启时间超过第一阈值，则判断冷水机组出水温度基本达稳定温度；

所述第一台数的冷水机为冷水机组中一台耗电最小的冷水机；

所述第一阈值为60分钟；

还包括如下步骤：

步骤E：维持第二时间段后进入步骤B。

2.根据权利要求1所述的中央空调冷冻机组群控方法，其特征在于，所述负荷包括第一时间段内的平均负荷和第一时间点时的即时负荷，所述步骤D包括如下步骤：

步骤D1：判断所述平均负荷和即时负荷达到设计负荷的百分比；

步骤D2：根据所述百分比确定待停冷水机；

步骤D3：根据所述百分比确定待启冷水机。