一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，該方法由以下步驟組成：（A）采集中央空調(diào)系統(tǒng)中每一末端設(shè)備的入口和出口處空氣的溫度和濕度，計(jì)算每一末端設(shè)備前若干個(gè)時(shí)間段內(nèi)分別消耗的冷量；（B）以每一末端設(shè)備消耗冷量實(shí)測值時(shí)間序列為歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測每一末端設(shè)備下一時(shí)間段內(nèi)所消耗的冷量；（C）將中央空調(diào)系統(tǒng)中所有末端設(shè)備下一時(shí)間段內(nèi)消耗的冷量預(yù)測值累加，并將由累加值計(jì)算出的冷凍水系統(tǒng)體積流量作為中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的控制目標(biāo)；（D）循環(huán)執(zhí)行步驟（A）、（B）和（C），并采用移位操作的方法不斷更新實(shí)測值時(shí)間序列和預(yù)測值時(shí)間序列，進(jìn)行中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)體積流量的控制。本發(fā)明所述方法的運(yùn)行能耗低、用戶的舒適性好。
【專利說明】一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)，具體涉及中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前廣泛采用的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制策略，有一個(gè)共同的不足:即基本上采用以用戶當(dāng)前負(fù)荷的集中和滯后效應(yīng)為控制依據(jù)，不能很好地體現(xiàn)用戶負(fù)荷變化的實(shí)際情況和保證所有用戶的舒適性；控制模式的缺陷，已經(jīng)成為進(jìn)一步降低中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行能耗的技術(shù)瓶頸；隨著網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，獲取中央空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、用戶信息和環(huán)境參數(shù)已經(jīng)沒有技術(shù)障礙。因此，如果能夠直接根據(jù)這些參數(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地預(yù)測用戶負(fù)荷需求，并以該預(yù)測負(fù)荷作為空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化控制的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)“按需調(diào)節(jié)”，這將是一種更為合理的方式，不僅能更好地體現(xiàn)用戶負(fù)荷需求和保證所有末端用戶的舒適性，也是進(jìn)一步提升中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果的有效途徑。
[0003]在中央空調(diào)運(yùn)行節(jié)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，目前廣泛應(yīng)用的冷凍水變流量控制技術(shù)，其基本出發(fā)點(diǎn)是以當(dāng)前用戶負(fù)荷為依據(jù)，調(diào)節(jié)冷凍水流量，以降低冷凍水泵運(yùn)行能耗，控制模式基本上采用基于“定溫差”或“定壓差”的方式；相對于傳統(tǒng)的中央空調(diào)定流量運(yùn)行模式，變流量控制模式的應(yīng)用降低了中央空調(diào)冷凍水泵的運(yùn)行能耗，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]定溫差控制模式的基本原理是預(yù)先設(shè)定冷凍水供回水溫差(例如5°C)，在冷凍水供回水干管上設(shè)置溫度檢測裝置，并設(shè)置變頻器對冷凍水泵進(jìn)行變頻控制，運(yùn)行過程中，檢測供回水干管中冷凍水溫差，然后和預(yù)先設(shè)定的冷凍水溫差進(jìn)行比較，根據(jù)給定與實(shí)測溫差的差值，采用PI控制模式，調(diào)節(jié)冷凍水泵流量(冷凍水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速)；由于冷凍水供回水溫差和流量可以表征用戶負(fù)荷，因此可以通過調(diào)節(jié)冷凍水流量使冷凍水供回水溫差保持在預(yù)先設(shè)定的數(shù)值；在用戶負(fù)荷低于設(shè)計(jì)負(fù)荷時(shí)，可以降低冷凍水流量，即降低冷凍水泵運(yùn)行能耗。但是由于變流量控制的依據(jù)是用戶當(dāng)前負(fù)荷的集中效應(yīng)(機(jī)組冷凍水流量，供回水溫差)，而且由于空調(diào)系統(tǒng)和溫度參數(shù)的延滯性，冷凍水供回水干管的溫差和流量表征的負(fù)荷實(shí)際上并不是用戶當(dāng)前的負(fù)荷需求，即冷源和用戶端的負(fù)荷變化并不同步，用戶負(fù)荷的集中效應(yīng)并非用戶負(fù)荷需求，另外，冷凍水流量降低后存在不能保證所有末端用戶的舒適性需求的隱患，在工程應(yīng)用中，考慮這種影響通常也在用戶冷凍水輸配管網(wǎng)的最不利環(huán)節(jié)設(shè)置壓力傳感器，以保證末端設(shè)備的冷凍水需求，存在但系統(tǒng)的最不利環(huán)路不易確定等問題，而且即便確定了最不利環(huán)路，按這樣的控制模式，在最不利環(huán)節(jié)的用戶不需要使用空調(diào)或者用戶負(fù)荷較小時(shí)，由于需要保證最不利環(huán)節(jié)的冷凍水流量，便不能進(jìn)一步降低冷凍水流量，限制了節(jié)能效果，實(shí)際應(yīng)用中，這種情況非常常見。因此，定溫差控制模式的依據(jù)存在明顯缺陷，實(shí)際應(yīng)用的效果也顯示，目前的變流量控制模式在在保證用戶舒適性和節(jié)能效果等方面存在明顯不足，進(jìn)一步提升節(jié)能效果受到了控制模式的制約。
[0005]“定壓差”的控制模式的基本原理是預(yù)先設(shè)定冷凍水供回水壓差，在冷凍水供回水干管上設(shè)置壓力檢測裝置，并設(shè)置變頻器對冷凍水泵進(jìn)行變頻控制，運(yùn)行過程中，檢測冷凍水供回水干管上的壓差，然后和預(yù)先設(shè)定的冷凍水干管壓差進(jìn)行比較，根據(jù)給定與實(shí)測壓差的差值，采用PI控制模式，調(diào)節(jié)冷凍水泵流量(冷凍水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速);由于末端用戶負(fù)荷的變化，將導(dǎo)致冷凍水輸配管網(wǎng)壓力的變化，因此可以根據(jù)冷凍水干管壓差調(diào)節(jié)冷凍水流量。在調(diào)節(jié)方式上，“定壓差”與“定流量”基本相同，由于壓力的變化比溫度變化靈敏，冷凍水供回水的壓差變化更能夠反應(yīng)負(fù)荷的變化。但是“定壓差”與“定流量”模式同樣以用戶負(fù)荷的集中效應(yīng)依據(jù)，仍然存在不能保證所有末端用戶的舒適性需求和節(jié)能效果受到制約的明顯缺陷。
[0006]從節(jié)能角度，根據(jù)負(fù)荷實(shí)際需求調(diào)節(jié)空調(diào)冷源系統(tǒng)負(fù)荷具有最好的效果，要實(shí)現(xiàn)這種控制模式，需要知道用戶的實(shí)際負(fù)荷，目前也有部分基于負(fù)荷需求控制模式的研究，但相關(guān)的依據(jù)還是冷凍水干管的溫度、壓力、流量等信息，在此基礎(chǔ)上采用模糊控制等方式對變頻器進(jìn)行控制；由于這種方式所依據(jù)的信息仍然并非用戶實(shí)際的負(fù)荷需求，仍然是以用戶負(fù)荷的集中效應(yīng)為依據(jù)，并不能從根本上改善保證所有末端用戶的舒適性需求，也不能從根本上改善節(jié)能效果受到制約的明顯缺陷。
[0007]前面的分析說明，目前的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制模式，有一個(gè)共同的不足:即采用以用戶負(fù)荷的集中效應(yīng)為控制依據(jù)，不能很好地體現(xiàn)用戶負(fù)荷變化的實(shí)際情況和保證所有用戶的舒適性，亦即控制策略的缺陷，已經(jīng)成為影響中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行效果主要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，該控制方法不僅有效降低中央空調(diào)運(yùn)行能耗，而且也保證了用戶的舒適性。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案如下:
[0010]一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，該方法由以下步驟組成:
[0011](A)采集中央空調(diào)系統(tǒng)中每一末端設(shè)備的入口和出口處空氣的溫度和濕度，計(jì)算每一末端設(shè)備前若干個(gè)時(shí)間段內(nèi)分別消耗的冷量；
[0012](B)以每一末端設(shè)備消耗冷量實(shí)測值時(shí)間序列為歷史數(shù)據(jù)，按下述方法預(yù)測每一末端設(shè)備下一時(shí)間段內(nèi)所消耗的冷量:
[0013](B.1)將步驟(A)所得到的每一末端設(shè)備前若干個(gè)時(shí)間段內(nèi)分別消耗的冷量值按時(shí)間順序排列，得到每一末端設(shè)備的實(shí)測冷量序列{Qt}；
[0014](B.2)按下式(7)計(jì)算每一末端設(shè)備第t+Ι時(shí)間段的預(yù)測冷量值^ll，得到k個(gè)預(yù)測冷量值并將它們也按時(shí)間順序排列，得到每一末端設(shè)備的預(yù)測冷量序列
[0015]?+ι =at+bt+ct(7)
[0016]上式(7)中，at，bt，ct為預(yù)測參數(shù)，該預(yù)測參數(shù)由下式(8)得到:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，該方法由以下步驟組成: (A)采集中央空調(diào)系統(tǒng)中每一末端設(shè)備的入口和出口處空氣的溫度和濕度，計(jì)算每一末端設(shè)備前若干個(gè)時(shí)間段內(nèi)分別消耗的冷量； (B)以每一末端設(shè)備消耗冷量實(shí)測值時(shí)間序列為歷史數(shù)據(jù)，按下述方法預(yù)測每一末端設(shè)備下一時(shí)間段內(nèi)所消耗的冷量: (B.1)將步驟(A)所得到的每一末端設(shè)備前若干個(gè)時(shí)間段內(nèi)分別消耗的冷量值按時(shí)間順序排列，得到每一末端設(shè)備的實(shí)測冷量序列{Qt}； (B.2)按下式(7)計(jì)算每一末端設(shè)備第t+Ι時(shí)間段的預(yù)測冷量值，得到k個(gè)預(yù)測冷量值并將它們也按時(shí)間順序排列，得到每一末端設(shè)備的預(yù)測冷量序列{?,}=
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，其特征在于，所述的末端設(shè)備是由表面換熱器與風(fēng)機(jī)等設(shè)備組成的風(fēng)機(jī)盤管、新風(fēng)機(jī)組或/和組合式空氣處理機(jī)組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能控制方法，其特征在于，所述的時(shí)間段的時(shí)間長度為20min。
【文檔編號】F24F11/00GK103486693SQ201310441422
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】徐曉寧, 劉漢偉, 陳柳枝, 游秀華 申請人:廣州大學(xué)