一种空调系统联动节能控制系统及方法转让专利
申请号 : CN201510101716.5
文献号 : CN105020845B
文献日 : 2018-03-06
发明人 : 张丰 , 王燕波 , 李开国 , 朱国宏 , 罗玉萍
申请人 : 厦门立思科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种空调系统联动节能控制系统,包括中央智能控制器(1)、风水联动智能控制器(2)、冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)和空调末端智能控制器(7),所述风水联动智能控制器(2)、冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)、空调末端智能控制器(7)分别内嵌有风水联动节能控制装置、冷却水泵节能控制装置、冷却塔节能控制装置、制冷主机节能控制采集装置、冷冻水泵节能控制装置和空调末端节能控制装置,风水联动智能控制器(2)、冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)和空调末端智能控制器(7)分别与所述的中央智能控制器(1)连接,其特征在于,所述冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)和制冷主机智能控制器(5)均设置有温度传感器,冷冻水泵智能控制器(6)设置有压差传感器,空调末端智能控制器(7)设置有风速传感器、静压传感器和温度传感器,冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)和空调末端智能控制器(7)向所述中央智能控制器(1)发送工况参数数据,所述冷却水泵智能控制器(3)的控制对象是冷却水泵(8),所述冷却塔智能控制器(4)的控制对象是冷却塔风机(9),所述制冷主机智能控制器(5)的控制对象是制冷主机(10),所述冷冻水泵智能控制器(6)的控制对象是冷冻水泵(11),所述空调末端智能控制器(7)系统包括空调末端(12)、送风支管末端风阀(13)节能控制器、送风机(14)节能控制器和冷冻水比例调节阀(15)节能控制器,所述送风支管末端风阀(13)节能控制器、送风机(14)节能控制器和冷冻水比例调节阀(15)节能控制器内嵌有送风支管末端风阀(13)节能控制装置、送风机(14)节能控制装置和冷冻水比例调节阀(15)节能控制装置,所述冷却水泵智能控制器(3)根据工况参数数据自动调节冷却水泵(8)的运行频率及运行台数,冷却塔智能控制器(3)根据工况参数自动启停冷却塔风机(9)运行台数,制冷主机智能控制器(5)根据工况参数自动调节制冷主机(10)的运行台数,冷冻水泵智能控制器(6)根据工况参数数据自动调节冷冻水泵(11)的运行频率及运行台数,所述空调末端智能控制器(7)根据所述工况参数通过送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器分别调整送风支管末端风阀(13)的开度、送风机(14)的运行频率、冷冻水比例调节阀(15)的开度;
所述空调系统联动节能控制系统,包括以下八部分联动节能控制:
①所述送风支管末端风阀(13)为比例调节风阀,所述送风支管末端风阀(13)节能控制装置内存储有风速设定值和温度设定值,所述风速设定值根据温度传感器探测到的实际温度t与所述温度设定值t0的差异进行调节,当t≥t0时,增大所述风速设定值,当t
②所述送风机(14)节能控制装置包括静压传感器,所述送风机(14)节能控制装置内存储有静压设定值,所述静压设定值根据各末端风阀开度的最大值Vmax进行调节,当85%
③所述冷冻水比例调节阀(15)节能控制装置包括送风主管内设置的温度传感器,所述冷冻水比例调节阀节能控制装置内存储有温度设定值,根据温度传感器探测到的温度实际值与温度设定值的差异调节冷冻水比例调节阀(15)的开度;
④冷冻水泵节能控制装置包括冷冻水供回水主管内设置的压差传感器,所述冷冻水泵节能控制装置内存储有压差设定值,所述压差设定值根据各冷冻水比例调节阀(15)开度的最大值Mmax进行调节,当85%
根据压差实际值与压差设定值的差异调节冷冻水泵(11)的变频器运行频率;
⑤在某一确定的制冷主机(10)负荷和确定的冷却水进水温度下,所述制冷主机节能控制采集装置用于获取空调系统的包含某一组参数x的工况参数数据,所述中央智能控制器(1)包括计算模块、存储模块、处理模块和控制模块;
所述计算模块,用于根据所述工况参数数据x计算制冷主机(7)和冷却水泵(5)的总功率W,所述处理模块,用于在数据库内查找与所述参数x数值相邻的工况参数x1和x2所对应的制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总功率W1和W2,并将所述总功率W1和W2与所述制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总功率W进行比对:若W≤W1且W≤W2,则判定当前运行状态为最佳节能状态;
若W1
若W2
从而,使得制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总能耗最低;
⑥所述参数x为冷却水进水温度和制冷主机(10)的负荷率;
⑦所述冷却塔节能控制装置包括冷却水主管内设置的温度传感器,所述冷却塔节能控制装置内存储有冷却塔风机(9)启停温度设定值,多台冷却塔风机(9)时可以分组分别设定启停温度设定值;
根据温度传感器探测到的制冷主机(10)冷却水进水总管温度实际值T与冷却塔风机(9)启停温度设定值T0进行比较,当T≥T0时,启动所对应的冷却塔风机(9),当T
⑧所述中央智能控制器(1)根据制冷主机(10)冷冻水的供水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9);
当所述制冷主机(10)冷冻水的供水温度t供水在一定的时间内高于出水温度设定值tset且t供水>tset+Δt℃,则增开所述制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9);
当空调系统的负荷满足Q÷[(N-1)×P]<100%时,减停所述制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9),其中,Q为实际总制冷量,N为在线运行台数,P为制冷主机(10)额定制冷量。
2.一种空调系统联动节能控制方法,其特征在于,包括以下三部分:
1)在空调系统中,控制环节有以下七部分:
①空调末端送风支管末端风阀(13)采用压力无关型变风量控制;
②空调末端送风机(14)采用变静压控制;
③空调末端冷冻水比例调节阀(15)采用PID控制;
④冷冻水泵(11)采用变压差控制;
⑤冷却水泵(8)采用最低能耗控制;
⑥冷却塔风机(9)采用自动启停控制;
⑦机房群控,自动加减机;
2)所述控制环节的控制策略说明
①调末端送风支管末端风阀(13)采用压力无关型变风量控制
各空调末端送风支管末端设有比例调节风阀和风速传感器,其控制策略如下:
A.根据风速的实际值与设定值的差异来调节各送风支管末端风阀(13)的开度,采用PID调节控制;
B.根据所辖区域的实际温度与设定温度的差异来改变所述风速的设定值,若区域实际温度大于设定温度,则增大风速设定值,反之亦然;
由上可知,区域送风量与风管内静压P的大小无关,区域温度控制稳定无振荡;
②调末端送风机(14)采用变静压控制
所述空调末端送风主管设有静压传感器,其控制策略如下:
A.根据静压的实际值与设定值的差异来调节送风机(14)的变频器以改变送风量,采用PID调节控制;
B.根据空调末端送风支管末端风阀(13)的开度值动态调整其静压设定值,具体的控制逻辑如下:a.控制系统采集各区域空调末端送风支管末端风阀(13)开度,找出最大风阀开度Vmax;
b.当Vmax在85%~95%之间时,保持静压的设定值不变,当前所有的区域温度都受控,且送风系统的节流损失最小,阻力最低,送风机(14)处于最佳工况;
c.当Vmax<85%时,逐步降低静压设定值;
d.当Vmax>95%时,逐步增大静压设定值;
③空调末端冷冻水比例调节阀(15)采用PID控制所述空调末端送风主管设有温度传感器,其控制策略为:根据温度的实际值与设定值的差异来调节空调末端冷冻水比例调节阀(15)的开度,采用PID调节控制;
④冻水泵(11)采用变压差控制
冷冻水供回水主管设有压差传感器,其控制策略如下:
A.根据压差的实际值与设定值的差异来调节冷冻水泵(11)的变频器运行频率,采用PID调节控制;
B.根据空调末端冷冻水比例调节阀(15)的开度值动态调整其压差设定值,具体的控制逻辑如下:a.控制系统采集各空调末端冷冻水比例调节阀(15)开度,找出最大水阀开度Mmax;
b.当Mmax在85%~95%之间时,保持压差的设定值不变,当前所有的空调末端(12)送风温度都受控,且冷冻水系统的节流损失最小,阻力最低,冷冻水泵(11)处于最佳工况;
c.当Mmax<85%时,逐步降低压差设定值;
d.当Mmax>95%时,逐步增大压差设定值;
⑤冷却水泵采用最低能耗控制
制冷系统运行中,增加冷却水的流量以增大制冷主机(10)的冷却效果,提高制冷主机(10)的效率系数(COP)和降低制冷主机(10)的能耗,则冷却水泵(8)的能耗就要增加;反之,减小冷却水流量使冷却水泵(8)的能耗同比减少,则必然会引起制冷主机(10)多耗能;
冷却水泵(8)的最低能耗控制是把制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总能耗作为一个重要的参数来进行控制,在各种运行工况下,使得制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总能耗最低,控制策略如下:利用数据库的处理优势,将制冷主机(10)负荷和其冷却水进水温度的各种组合微分为若干个工况,在某一确定的工况下,通过数据库的自学习功能,自动筛选并保存当前工况运行的最佳节能工况参数,在以后系统运行中进入此工况时,若制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总能耗比数据库中的最佳数值高,则系统按数据库中的最佳节能工况参数进行调节,待系统稳定后,将此时运行的工况参数替换掉数据库中的最佳节能工况参数;若制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总能耗比数据库中的最佳数值还低,则系统在数据库中按此更新相关参数,实现了自优化的功能;
⑥冷却塔风机(9)采用自动启停控制
控制策略为:比较制冷主机(10)冷却水进水总管温度的实际值和所设定的启停温度值的大小,自动启停冷却塔风机(9),多台冷却塔风机(9)可分组分别设定启停温度值;
⑦机房群控,自动加减机
控制系统根据制冷主机(10)出水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9);
具体策略如下:
A.根据制冷主机(10)冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t供水>tset+Δt℃,表明制冷主机(10)已达到或超过全负荷时的冷量,增开所述制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9);
B.根据空调系统的负荷满足公式Q÷[(N-1)×P]<100%,减停所述制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9),其中Q为实际总制冷量,N为在线运行台数,P为制冷主机(10)额定制冷量;
3)风水联动控制策略
①区域空调负荷增大的风水联动控制
a.当区域空调负荷Q不断增大时,区域温度实际值经常超过设定值,风口风速的设定值不断增加,最不利末端的风阀经常超过控制上限,此时送风总管的静压设定值自动地不断增加,空调末端送风机(14)运行频率不断提升以满足空调工艺需求,维持区域温度在控制范围内;
b.当送风机(14)满负荷运行一段时间后,系统自动降低送风总管温度的设定值直至下限值,空调末端冷冻水比例调节阀(15)不断开大;
c.当空调末端冷冻水比例调节阀(15)不断开大,最不利末端的调节阀经常超过控制上限,此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断增加,在控制范围内冷冻水泵(11)运行频率不断提升以满足空调末端(12)送风温度;
d.空调冷负荷进一步上升,制冷主机(10)冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t供水>tset+Δt℃,自动增开一台制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9);
②区域空调负荷减小的风水联动控制
a.当区域空调负荷Q不断减小时,区域温度实际值经常小于设定值,风口风速的设定值不断减小,最不利末端的风阀经常小于控制下限,此时送风总管的静压设定值自动地不断减小,空调末端送风机(14)运行频率不断降低以满足空调工艺需求,维持区域温度在控制范围内;
b.当送风机(14)在最低频率运行一段时间后,系统自动增加送风总管温度的设定值直至上限值,空调末端冷冻水比例调节阀(15)不断关小;
c.当空调末端冷冻水比例调节阀(15)不断关小,最不利末端的调节阀经常小于控制下限,此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断降低,在控制范围内冷冻水泵(11)运行频率不断下降以满足空调末端(12)送风温度;
d.空调冷负荷进一步下降,空调总负荷的富余量大于一台制冷主机(10)的额定冷量时,自动减停一台制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)冷却水泵(8)和冷却塔风机(9)。