CN203501387U - 一种具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，包括自控和模拟主机，所述自控和模拟主机分别通过互联网和通讯模块连接有气象预报服务器和可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器连接有冷冻水温度测量模块、冷冻水流量测量模块、乙二醇温度测量模块、乙二醇流量测量模块、冰厚传感器、电计量表、双工况主机控制模块、冷冻水泵控制模块、冷却水泵控制模块和乙二醇泵控制模块。本实用新型的有益效果为：可采用气象预报参数进行次日的能耗模拟，本实用新型的控制策略基于准确的冰蓄冷***负荷预测制定，负荷预测准确，控制科学合理，可提高冰蓄冷***运行效率，节约***运行费用，并可在现有冰蓄冷***基础上加装，初投资低，应用范围广泛。
Description
技术领域
本实用新型涉及节能技术领域，尤其涉及一种具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***。
背景技术
冰蓄冷***：冰蓄冷空调是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调***装机容量。满足供冷负荷的要求常用的工作模式有如下几种：（1）双工况制冷主机制冰模式（2）；双工况制冷主机供冷模式；（3）双工况制冷主机与蓄冰槽同时供冷；（4）蓄冰槽供冷模式。
关于能耗模拟：建筑能耗数据直接影响冰蓄冷***的每日蓄冰量和各工作模式下的运行时间，是影响冰蓄冷***运行策略设计的关键数据。近年来，在业内专家学者的推动和努力下，建筑动态能耗模拟技术在我国得到了较好的推广应用，通过使用DOE、DeST、Energyplus、Equest等各种国内外成熟的能耗模拟软件，科研人员和暖通设计人员在进行建筑物能耗和负荷计算时，都能够得到相对准确、详实的结果。并且，由于能耗模拟软件生成的建筑物能耗数据包含全年8760小时的建筑物动态能耗模拟结果，我们可以方便的从中获得建筑的每日累计耗冷（热）量，预测建筑物空调负荷。所以，在需要准确计算每日累计耗冷（热）量的冰蓄冷***的设计实践中，能耗模拟技术正在发挥着重要的作用，建筑的能耗参数是进行冰蓄冷***的设计的基础数据。但是，正如有学者已经指出的那样，由于基础数据陈旧、算法误差、全球变暖导致的气候异常等种种因素，相关能耗模拟软件采用的室外气象参数库已明显偏离实际情况，所计算出的能耗数据也很难适应相关冰蓄冷***的精细设计和控制需求。根据相关文献的研究，针对同一建筑物采用不同的气象数据得到的能耗模拟差异相当大，最大差异值为84.15％。针对这种情况，我们需要引入基于气象预报参数的能耗模拟的概念。
关于气象参数：现有气象参数库的基础是中国气象局气象信息中心气象资料室提供的全国270个地面气象台站1971~2003 年的气象观测数据。构成典型气象年的基本方法是根据一定的基准挑选出“平均月”（或“标准月”）以组成典型气象年。以这种方式确定的室外气象计算参数与实际气象参数和预报气象参数的差距比较大。
关于次日能耗模拟：通常我们所讲的能耗模拟指的是在建筑设计阶段基于现有的气象参数库和选定的围护结构参数、室内设计参数，对建筑物的空调和采暖负荷进行全年8760小时的模拟计算和预测。而随着我国气象科学的发展，目前我国各大城市天气预报中对次日的温度、相对湿度、太阳辐射强度和风力风向的预报已非常准确。为了保证能耗模拟的准确度，使用次日气象预报参数进行次日能耗模拟，对次日24小时内建筑物的空调和采暖负荷进行模拟计算和预测，这就是采用气象预报参数的次日能耗模拟的概念（简称次日能耗模拟）。针对已建成的围护结构特性已确定的建筑物，不存在围护结构热工性能参数的误差，次日能耗模拟可以作为冰蓄冷***的运行策略设计的准确而坚实的基础。有研究者针对相同的建筑物分别进行基于现有气象参数库的能耗模拟、基于气象预报参数的次日能耗模拟，并进行了2种能耗模拟结果的比对分析，可发现使用现有气象参数库模拟生成的负荷极值和累计负荷，与实际测量负荷偏差在75%以上.而基于气象预报参数的次日能耗模拟的结果与实际负荷基本吻合，负荷极值和累计值的偏差率都在5%以内。基于气象预报参数的次日能耗模拟的结果更接近实际工况，可更好的满足冰蓄冷工程进行精确、科学、经济控制的要求。
关于冰蓄冷***控制策略的制定，一般有以下2种工况比较常见。
工况（1）：通过能耗模拟预测的次日累计冷负荷小于等于***最大蓄冷量时，蓄冰运行策略为：谷电时刻开始后，立即开始双工况制冷主机制冰模式运行，开启双工况主机按制冰工况运行蓄冰，同时开始乙二醇泵、冷却水泵，当累计蓄冰的供冷量可满足次日累计冷负荷时，全部设备停止运行。融冰运行策略为：全天以蓄冰槽供冷模式运行，直至一天供冷结束。
工况（2）：通过能耗模拟预测的次日累计冷负荷大于***最大蓄冷量时，蓄冰运行策略为：谷电时刻开始后，立即开始双工况制冷主机制冰模式运行，只至蓄冰槽达到最大蓄冰量时，全部设备停止运行。融冰运行策略为：全天在电价最高的峰电时段以蓄冰槽供冷模式运行，直至蓄冰槽存冰融尽，再切换至双工况制冷主机供冷模式。同时，如果在峰电时段***的冷负荷超过蓄冰槽的最大供冷量，需同时开启双工况制冷主机，以双工况制冷主机与蓄冰槽同时供冷模式运行。
现有基于可编程逻辑控制器（PLC）的冰蓄冷控制***未设自控和模拟主机，没有从气象预报服务器获得气象预报参数的功能，也无法进行***次日能耗模拟并根据模拟结果制定合理的***运行策略。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，采用气象预报参数进行次日的能耗模拟，以提高冰蓄冷***运行效率，节约***运行费用。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，包括自控和模拟主机，所述自控和模拟主机通过互联网连接有气象预报服务器，自控和模拟主机通过通讯模块连接有可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器连接有冷冻水温度测量模块、冷冻水流量测量模块、乙二醇温度测量模块、乙二醇流量测量模块、冰厚传感器、电计量表、双工况主机控制模块、冷冻水泵控制模块、冷却水泵控制模块和乙二醇泵控制模块；所述的双工况主机控制模块、冷冻水泵控制模块、冷却水泵控制模块、乙二醇泵控制模块分别连接双工况主机、冷冻水泵、冷却水泵、乙二醇泵。
进一步的，所述冰厚传感器为电极型冰厚传感器，用于实时测量静态蓄冰槽内盘管表面的冰厚。
进一步的，所述电计量表为带通讯接口的三相智能型分时电表，用于实时测量冰蓄冷***的耗电量。
进一步的，所述自控和模拟主机可通过互联网从气象预报服务器上下载次日的气象预报数据，自控和模拟主机根据所述可编程逻辑控制器传送来的各种测量值，根据预设的控制程序向可编程逻辑控制器发出控制指令。
进一步的，所述可编程逻辑控制器定时采集所述冷冻水温度测量模块、冷冻水流量测量模块、乙二醇温度测量模块、乙二醇流量测量模块、冰厚传感器和电计量表的数据，通过通讯模块传送至自控和模拟主机；可编程逻辑控制器根据自控和模拟主机发出的控制指令，按照预设的控制程序向双工况主机控制模块、冷冻水泵控制模块、冷却水泵控制模块、乙二醇泵控制模块发出控制指令，控制双工况主机、冷冻水泵、冷却水泵、乙二醇泵的启停。
本实用新型的有益效果为：可采用气象预报参数进行次日的能耗模拟，对冰蓄冷***负荷预测的准确程度远高于使用历史气象参数的现有技术，且本实用新型的控制策略基于准确的冰蓄冷***负荷预测制定，负荷预测准确，控制科学合理，可提高冰蓄冷***运行效率，节约***运行费用，并可在现有冰蓄冷***基础上加装，初投资低，应用范围广泛；本实用新型设有冰厚传感器，可实时准确测量静态蓄冰槽内盘管表面的冰厚，为自控和模拟主机提供蓄冰量参数，为***科学控制提供依据，并便于运行管理人员掌握蓄冰量；本实用新型设有电计量表可实时测量冰蓄冷***的耗电量，便于运行管理人员对***的能耗进行监控。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***的结构框图。
图中：
1、冷冻水温度测量模块；2、冷冻水流量测量模块；3、乙二醇温度测量模块；4、乙二醇流量测量模块；5、冰厚传感器；6、电计量表；7、双工况主机控制模块；8、冷冻水泵控制模块；9、冷却水泵控制模块；10、乙二醇泵控制模块；11、可编程逻辑控制器；12、通讯模块；13、自控和模拟主机；14、互联网；15、气象预报服务器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，包括自控和模拟主机13，所述自控和模拟主机13通过互联网14连接有气象预报服务器15，自控和模拟主机13通过通讯模块12连接有可编程逻辑控制器11，可编程逻辑控制器11连接有冷冻水温度测量模块1、冷冻水流量测量模块2、乙二醇温度测量模块3、乙二醇流量测量模块4、冰厚传感器5、电计量表6、双工况主机控制模块7、冷冻水泵控制模块8、冷却水泵控制模块9和乙二醇泵控制模块10；双工况主机控制模块7、冷冻水泵控制模块8、冷却水泵控制模块9、乙二醇泵控制模块10分别连接双工况主机、冷冻水泵、冷却水泵、乙二醇泵；
所述冰厚传感器5为电极型冰厚传感器，用于实时测量静态蓄冰槽内盘管表面的冰厚；所述电计量表6为带通讯接口的三相智能型分时电表，用于实时测量冰蓄冷***的耗电量。；所述自控和模拟主机13可通过互联网14从气象预报服务器15上下载次日的气象预报数据，所述自控和模拟主机13根据所述可编程逻辑控制器11传送来的各种测量值，根据预设的控制程序向可编程逻辑控制器11发出控制指令；所述可编程逻辑控制器11定时采集所述冷冻水温度测量模块1、冷冻水流量测量模块2、乙二醇温度测量模块3、乙二醇流量测量模块4、冰厚传感器5和电计量表6的数据，通过通讯模块12传送至自控和模拟主机13，所述可编程逻辑控制器11根据自控和模拟主机13发出的控制指令，按照预设的控制程序向双工况主机控制模块7、冷冻水泵控制模块8、冷却水泵控制模块9、乙二醇泵控制模块10发出控制指令，控制双工况主机、冷冻水泵、冷却水泵、乙二醇泵的启停。
本实用新型具体使用时，所述气象预报服务器15可为各地气象局的公共气象预报网站的服务器或发布气象预报数据的权威媒体服务器。自控和模拟主机13可通过互联网14从气象预报服务器15上下载次日的气象预报数据。次日的气象预报数据包括次日温度、次日相对湿度、次日太阳辐射强度、次日降雨情况等。所述自控和模拟主机13可使用普通商用计算机(比如Dell Precision T5600<Xeon E5-2603/4GB/250GB>)加装现有的各种能耗模拟软件和控制软件后获得。考虑***的兼容性与可扩展性，自控和模拟主机13的操作***可采用普通Win7操作***。能耗模拟软件可选择可通过公开渠道免费获得的国内研发的DeST-Standard软件或国外的Energyplus软件。
在获得次日的气象预报数据后，冰蓄冷***操作人员使用自控和模拟主机13，将次日气象参数写入模拟软件的气象参数库，进行建筑物的次日能耗模拟，并记录和输出模拟结果。根据次日能耗模拟的结果，操作人员可准确预测冰蓄冷***的次日负荷，并根据该负荷制定冰蓄冷***次日的运行策略。比如，模拟结果显示次日累计冷负荷低于***最大蓄冷量时，蓄冰运行策略为：谷电时刻开始后，立即开启双工况主机按制冰工况运行蓄冰，同时开始乙二醇泵、冷却水泵，当累计蓄冰的供冷量可满足次日累计冷负荷时，全部设备停止运行。其他各种情况下的蓄冰或融冰运行策略也可按现有的公开技术和方法制定。
自控和模拟主机13安装有工控软件比如组态王软件，可利用该工控软件根据按公开技工程的特点编制控制界面，根据已制定的运行策略编写控制程序。
冰蓄冷***一般有双工况主机制冰模式、主机基载或双工况主机供冷模式、主机基载或双工况主机与蓄冰槽联合供冷模式、蓄冰槽融冰供冷模式等四种运行模式。冰蓄冷***的运行侧略的内容主要是控制***在这四种运行模式之间切换。在应用本实用新型时，可预先编制各种不同建筑物的负荷情况下的运行策略以及针对该运行策略的控制程序，并将它们储存在13、自控和模拟主机内形成《运行策略和控制程序库》。
当自控和模拟主机13从气象预报服务器15上下载次日的气象预报数据并完成能耗模拟后，操作人员可根据能耗模拟、能耗预测的结果，直接在《运行策略和控制程序库》选用适用的运行策略和控制程序作为次日的运行策略和控制程序。利用现有技术编制应用程序后，这一过程也可以在自控和模拟主机13内自动进行，无需人工操作。编制《运行策略和控制程序库》应考虑到***所在地的电价政策。
所述可编程逻辑控制器11可采用S7400PLC等现有的成熟产品，利用PLC厂家配套提供的开发工具如S7-PLCSIM V5.4，按现有的公开技术根据工程需要编制PLC控制程序。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，包括自控和模拟主机（13），其特征在于：所述自控和模拟主机（13）通过互联网（14）连接有气象预报服务器（15），自控和模拟主机（13）通过通讯模块（12）连接有可编程逻辑控制器（11），可编程逻辑控制器（11）连接有冷冻水温度测量模块（1）、冷冻水流量测量模块（2）、乙二醇温度测量模块（3）、乙二醇流量测量模块（4）、冰厚传感器（5）、电计量表（6）、双工况主机控制模块（7）、冷冻水泵控制模块（8）、冷却水泵控制模块（9）和乙二醇泵控制模块（10），所述双工况主机控制模块（7）、冷冻水泵控制模块（8）、冷却水泵控制模块（9）、乙二醇泵控制模块（10）分别连接双工况主机、冷冻水泵、冷却水泵、乙二醇泵。
2.根据权利要求1所述的具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，其特征在于：所述冰厚传感器（5）为电极型冰厚传感器。
3.根据权利要求2所述的具有次日能耗模拟功能的冰蓄冷控制***，其特征在于：所述电计量表（6）为带通讯接口的三相智能型分时电表。
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