一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，包括自控和模擬主機，所述自控和模擬主機分別通過互聯(lián)網(wǎng)和通訊模塊連接有氣象預報服務器和可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有冷凍水溫度測量模塊、冷凍水流量測量模塊、乙二醇溫度測量模塊、乙二醇流量測量模塊、冰厚傳感器、電計量表、雙工況主機控制模塊、冷凍水泵控制模塊、冷卻水泵控制模塊和乙二醇泵控制模塊。本實用新型的有益效果為：可采用氣象預報參數(shù)進行次日的能耗模擬，本實用新型的控制策略基于準確的冰蓄冷系統(tǒng)負荷預測制定，負荷預測準確，控制科學合理，可提高冰蓄冷系統(tǒng)運行效率，節(jié)約系統(tǒng)運行費用，并可在現(xiàn)有冰蓄冷系統(tǒng)基礎上加裝，初投資低，應用范圍廣泛。
【專利說明】一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及節(jié)能【技術領域】，尤其涉及一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]冰蓄冷系統(tǒng):冰蓄冷空調是利用夜間低谷負荷電力制冰儲存在蓄冰裝置中，白天融冰將所儲存冷量釋放出來，減少電網(wǎng)高峰時段空調用電負荷及空調系統(tǒng)裝機容量。滿足供冷負荷的要求常用的工作模式有如下幾種:(1)雙工況制冷主機制冰模式(2);雙工況制冷主機供冷模式；(3)雙工況制冷主機與蓄冰槽同時供冷；(4)蓄冰槽供冷模式。
[0003]關于能耗模擬:建筑能耗數(shù)據(jù)直接影響冰蓄冷系統(tǒng)的每日蓄冰量和各工作模式下的運行時間，是影響冰蓄冷系統(tǒng)運行策略設計的關鍵數(shù)據(jù)。近年來，在業(yè)內專家學者的推動和努力下，建筑動態(tài)能耗模擬技術在我國得到了較好的推廣應用，通過使用DOE、DeST,Energyplus、Equest等各種國內外成熟的能耗模擬軟件,科研人員和暖通設計人員在進行建筑物能耗和負荷計算時，都能夠得到相對準確、詳實的結果。并且，由于能耗模擬軟件生成的建筑物能耗數(shù)據(jù)包含全年8760小時的建筑物動態(tài)能耗模擬結果,我們可以方便的從中獲得建筑的每日累計耗冷(熱)量，預測建筑物空調負荷。所以，在需要準確計算每日累計耗冷(熱)量的冰蓄冷系統(tǒng)的設計實踐中，能耗模擬技術正在發(fā)揮著重要的作用，建筑的能耗參數(shù)是進行冰蓄冷系統(tǒng)的設計的基礎數(shù)據(jù)。但是，正如有學者已經指出的那樣，由于基礎數(shù)據(jù)陳舊、算法誤差、全球變暖導致的氣候異常等種種因素，相關能耗模擬軟件采用的室外氣象參數(shù)庫已明顯偏離實際情況，所計算出的能耗數(shù)據(jù)也很難適應相關冰蓄冷系統(tǒng)的精細設計和控制需求。根據(jù)相關文獻的研究，針對同一建筑物采用不同的氣象數(shù)據(jù)得到的能耗模擬差異相當大，最大差異值為84.15%。針對這種情況，我們需要引入基于氣象預報參數(shù)的能耗模擬的概念。
[0004]關于氣象參數(shù):現(xiàn)有氣象參數(shù)庫的基礎是中國氣象局氣象信息中心氣象資料室提供的全國270個地面氣象臺站197廣2003年的氣象觀測數(shù)據(jù)。構成典型氣象年的基本方法是根據(jù)一定的基準挑選出“平均月”(或“標準月”)以組成典型氣象年。以這種方式確定的室外氣象計算參數(shù)與實際氣象參數(shù)和預報氣象參數(shù)的差距比較大。
[0005]關于次日能耗模擬:通常我們所講的能耗模擬指的是在建筑設計階段基于現(xiàn)有的氣象參數(shù)庫和選定的圍護結構參數(shù)、室內設計參數(shù)，對建筑物的空調和采暖負荷進行全年8760小時的模擬計算和預測。而隨著我國氣象科學的發(fā)展，目前我國各大城市天氣預報中對次日的溫度、相對濕度、太陽輻射強度和風力風向的預報已非常準確。為了保證能耗模擬的準確度，使用次日氣象預報參數(shù)進行次日能耗模擬，對次日24小時內建筑物的空調和采暖負荷進行模擬計算和預測，這就是采用氣象預報參數(shù)的次日能耗模擬的概念(簡稱次日能耗模擬)。針對已建成的圍護結構特性已確定的建筑物，不存在圍護結構熱工性能參數(shù)的誤差，次日能耗模擬可以作為冰蓄冷系統(tǒng)的運行策略設計的準確而堅實的基礎。有研究者針對相同的建筑物分別進行基于現(xiàn)有氣象參數(shù)庫的能耗模擬、基于氣象預報參數(shù)的次日能耗模擬，并進行了 2種能耗模擬結果的比對分析，可發(fā)現(xiàn)使用現(xiàn)有氣象參數(shù)庫模擬生成的負荷極值和累計負荷，與實際測量負荷偏差在75%以上.而基于氣象預報參數(shù)的次日能耗模擬的結果與實際負荷基本吻合，負荷極值和累計值的偏差率都在5%以內。基于氣象預報參數(shù)的次日能耗模擬的結果更接近實際工況，可更好的滿足冰蓄冷工程進行精確、科學、經濟控制的要求。
[0006]關于冰蓄冷系統(tǒng)控制策略的制定，一般有以下2種工況比較常見。
[0007]工況(I):通過能耗模擬預測的次日累計冷負荷小于等于系統(tǒng)最大蓄冷量時，蓄冰運行策略為:谷電時刻開始后，立即開始雙工況制冷主機制冰模式運行，開啟雙工況主機按制冰工況運行蓄冰，同時開始乙二醇泵、冷卻水泵，當累計蓄冰的供冷量可滿足次日累計冷負荷時，全部設備停止運行。融冰運行策略為:全天以蓄冰槽供冷模式運行，直至一天供冷結束。
[0008]工況(2):通過能耗模擬預測的次日累計冷負荷大于系統(tǒng)最大蓄冷量時，蓄冰運行策略為:谷電時刻開始后，立即開始雙工況制冷主機制冰模式運行，只至蓄冰槽達到最大蓄冰量時，全部設備停止運行。融冰運行策略為:全天在電價最高的峰電時段以蓄冰槽供冷模式運行，直至蓄冰槽存冰融盡，再切換至雙工況制冷主機供冷模式。同時，如果在峰電時段系統(tǒng)的冷負荷超過蓄冰槽的最大供冷量，需同時開啟雙工況制冷主機，以雙工況制冷主機與蓄冰槽同時供冷模式運行。
[0009]現(xiàn)有基于可編程邏輯控制器(PLC)的冰蓄冷控制系統(tǒng)未設自控和模擬主機，沒有從氣象預報服務器獲得氣象預報參數(shù)的功能，也無法進行系統(tǒng)次日能耗模擬并根據(jù)模擬結果制定合理的系統(tǒng)運行策略。
實用新型內容
[0010]本實用新型的目的是提供一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，采用氣象預報參數(shù)進行次日的能耗模擬，以提高冰蓄冷系統(tǒng)運行效率，節(jié)約系統(tǒng)運行費用。
[0011]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0012]一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，包括自控和模擬主機，所述自控和模擬主機通過互聯(lián)網(wǎng)連接有氣象預報服務器，自控和模擬主機通過通訊模塊連接有可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器連接有冷凍水溫度測量模塊、冷凍水流量測量模塊、乙二醇溫度測量模塊、乙二醇流量測量模塊、冰厚傳感器、電計量表、雙工況主機控制模塊、冷凍水泵控制模塊、冷卻水泵控制模塊和乙二醇泵控制模塊；所述的雙工況主機控制模塊、冷凍水泵控制模塊、冷卻水泵控制模塊、乙二醇泵控制模塊分別連接雙工況主機、冷凍水泵、冷卻水泵、乙二醇泵。
[0013]進一步的，所述冰厚傳感器為電極型冰厚傳感器，用于實時測量靜態(tài)蓄冰槽內盤管表面的冰厚。
[0014]進一步的，所述電計量表為帶通訊接口的三相智能型分時電表，用于實時測量冰蓄冷系統(tǒng)的耗電量。
[0015]進一步的，所述自控和模擬主機可通過互聯(lián)網(wǎng)從氣象預報服務器上下載次日的氣象預報數(shù)據(jù)，自控和模擬主機根據(jù)所述可編程邏輯控制器傳送來的各種測量值，根據(jù)預設的控制程序向可編程邏輯控制器發(fā)出控制指令。[0016]進一步的，所述可編程邏輯控制器定時采集所述冷凍水溫度測量模塊、冷凍水流量測量模塊、乙二醇溫度測量模塊、乙二醇流量測量模塊、冰厚傳感器和電計量表的數(shù)據(jù)，通過通訊模塊傳送至自控和模擬主機；可編程邏輯控制器根據(jù)自控和模擬主機發(fā)出的控制指令，按照預設的控制程序向雙工況主機控制模塊、冷凍水泵控制模塊、冷卻水泵控制模塊、乙二醇泵控制模塊發(fā)出控制指令，控制雙工況主機、冷凍水泵、冷卻水泵、乙二醇泵的啟停。
[0017]本實用新型的有益效果為:可采用氣象預報參數(shù)進行次日的能耗模擬，對冰蓄冷系統(tǒng)負荷預測的準確程度遠高于使用歷史氣象參數(shù)的現(xiàn)有技術，且本實用新型的控制策略基于準確的冰蓄冷系統(tǒng)負荷預測制定，負荷預測準確，控制科學合理，可提高冰蓄冷系統(tǒng)運行效率，節(jié)約系統(tǒng)運行費用，并可在現(xiàn)有冰蓄冷系統(tǒng)基礎上加裝，初投資低，應用范圍廣泛；本實用新型設有冰厚傳感器，可實時準確測量靜態(tài)蓄冰槽內盤管表面的冰厚，為自控和模擬主機提供蓄冰量參數(shù)，為系統(tǒng)科學控制提供依據(jù)，并便于運行管理人員掌握蓄冰量；本實用新型設有電計量表可實時測量冰蓄冷系統(tǒng)的耗電量，便于運行管理人員對系統(tǒng)的能耗進行監(jiān)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0019]圖1是本實用新型實施例所述具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)的結構框圖。
[0020]圖中:
[0021]1、冷凍水溫度測量模塊；2、冷凍水流量測量模塊；3、乙二醇溫度測量模塊；4、乙二醇流量測量模塊；5、冰厚傳感器；6、電計量表；7、雙工況主機控制模塊；8、冷凍水泵控制模塊；9、冷卻水泵控制模塊；10、乙二醇泵控制模塊；11、可編程邏輯控制器；12、通訊模塊；13、自控和模擬主機；14、互聯(lián)網(wǎng)；15、氣象預報服務器。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本實用新型實施例所述的具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，包括自控和模擬主機13，所述自控和模擬主機13通過互聯(lián)網(wǎng)14連接有氣象預報服務器15，自控和模擬主機13通過通訊模塊12連接有可編程邏輯控制器11，可編程邏輯控制器11連接有冷凍水溫度測量模塊1、冷凍水流量測量模塊2、乙二醇溫度測量模塊3、乙二醇流量測量模塊4、冰厚傳感器5、電計量表6、雙工況主機控制模塊7、冷凍水泵控制模塊8、冷卻水泵控制模塊9和乙二醇泵控制模塊10 ;雙工況主機控制模塊7、冷凍水泵控制模塊8、冷卻水泵控制模塊9、乙二醇泵控制模塊10分別連接雙工況主機、冷凍水泵、冷卻水泵、乙二醇泵；
[0023]所述冰厚傳感器5為電極型冰厚傳感器，用于實時測量靜態(tài)蓄冰槽內盤管表面的冰厚；所述電計量表6為帶通訊接口的三相智能型分時電表，用于實時測量冰蓄冷系統(tǒng)的耗電量。；所述自控和模擬主機13可通過互聯(lián)網(wǎng)14從氣象預報服務器15上下載次日的氣象預報數(shù)據(jù)，所述自控和模擬主機13根據(jù)所述可編程邏輯控制器11傳送來的各種測量值，根據(jù)預設的控制程序向可編程邏輯控制器11發(fā)出控制指令；所述可編程邏輯控制器11定時采集所述冷凍水溫度測量模塊1、冷凍水流量測量模塊2、乙二醇溫度測量模塊3、乙二醇流量測量模塊4、冰厚傳感器5和電計量表6的數(shù)據(jù)，通過通訊模塊12傳送至自控和模擬主機13，所述可編程邏輯控制器11根據(jù)自控和模擬主機13發(fā)出的控制指令，按照預設的控制程序向雙工況主機控制模塊7、冷凍水泵控制模塊8、冷卻水泵控制模塊9、乙二醇泵控制模塊10發(fā)出控制指令，控制雙工況主機、冷凍水泵、冷卻水泵、乙二醇泵的啟停。
[0024]本實用新型具體使用時，所述氣象預報服務器15可為各地氣象局的公共氣象預報網(wǎng)站的服務器或發(fā)布氣象預報數(shù)據(jù)的權威媒體服務器。自控和模擬主機13可通過互聯(lián)網(wǎng)14從氣象預報服務器15上下載次日的氣象預報數(shù)據(jù)。次日的氣象預報數(shù)據(jù)包括次日溫度、次日相對濕度、次日太陽輻射強度、次日降雨情況等。所述自控和模擬主機13可使用普通商用計算機(比如Dell Precision T5600<Xeon E5-2603/4GB/250GB?加裝現(xiàn)有的各種能耗模擬軟件和控制軟件后獲得。考慮系統(tǒng)的兼容性與可擴展性，自控和模擬主機13的操作系統(tǒng)可采用普通Win7操作系統(tǒng)。能耗模擬軟件可選擇可通過公開渠道免費獲得的國內研發(fā)的DeST-Standard軟件或國外的Energyplus軟件。
[0025]在獲得次日的氣象預報數(shù)據(jù)后，冰蓄冷系統(tǒng)操作人員使用自控和模擬主機13，將次日氣象參數(shù)寫入模擬軟件的氣象參數(shù)庫，進行建筑物的次日能耗模擬，并記錄和輸出模擬結果。根據(jù)次日能耗模擬的結果，操作人員可準確預測冰蓄冷系統(tǒng)的次日負荷，并根據(jù)該負荷制定冰蓄冷系統(tǒng)次日的運行策略。比如，模擬結果顯示次日累計冷負荷低于系統(tǒng)最大蓄冷量時，蓄冰運行策略為:谷電時刻開始后，立即開啟雙工況主機按制冰工況運行蓄冰，同時開始乙二醇泵、冷卻水泵，當累計蓄冰的供冷量可滿足次日累計冷負荷時，全部設備停止運行。其他各種情況下的蓄冰或融冰運行策略也可按現(xiàn)有的公開技術和方法制定。[0026]自控和模擬主機13安裝有工控軟件比如組態(tài)王軟件，可利用該工控軟件根據(jù)按公開技工程的特點編制控制界面，根據(jù)已制定的運行策略編寫控制程序。
[0027]冰蓄冷系統(tǒng)一般有雙工況主機制冰模式、主機基載或雙工況主機供冷模式、主機基載或雙工況主機與蓄冰槽聯(lián)合供冷模式、蓄冰槽融冰供冷模式等四種運行模式。冰蓄冷系統(tǒng)的運行側略的內容主要是控制系統(tǒng)在這四種運行模式之間切換。在應用本實用新型時，可預先編制各種不同建筑物的負荷情況下的運行策略以及針對該運行策略的控制程序，并將它們儲存在13、自控和模擬主機內形成《運行策略和控制程序庫》。
[0028]當自控和模擬主機13從氣象預報服務器15上下載次日的氣象預報數(shù)據(jù)并完成能耗模擬后，操作人員可根據(jù)能耗模擬、能耗預測的結果，直接在《運行策略和控制程序庫》選用適用的運行策略和控制程序作為次日的運行策略和控制程序。利用現(xiàn)有技術編制應用程序后，這一過程也可以在自控和模擬主機13內自動進行，無需人工操作。編制《運行策略和控制程序庫》應考慮到系統(tǒng)所在地的電價政策。
[0029]所述可編程邏輯控制器11可采用S7400PLC等現(xiàn)有的成熟產品，利用PLC廠家配套提供的開發(fā)工具如S7-PLCSIM V5.4，按現(xiàn)有的公開技術根據(jù)工程需要編制PLC控制程序。
[0030]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，包括自控和模擬主機(13)，其特征在于:所述自控和模擬主機(13)通過互聯(lián)網(wǎng)(14)連接有氣象預報服務器(15)，自控和模擬主機(13 )通過通訊模塊(12 )連接有可編程邏輯控制器(11)，可編程邏輯控制器(11)連接有冷凍水溫度測量模塊(I)、冷凍水流量測量模塊(2)、乙二醇溫度測量模塊(3)、乙二醇流量測量模塊(4 )、冰厚傳感器(5 )、電計量表(6 )、雙工況主機控制模塊(7 )、冷凍水泵控制模塊(8)、冷卻水泵控制模塊(9)和乙二醇泵控制模塊(10)，所述雙工況主機控制模塊(7)、冷凍水泵控制模塊(8)、冷卻水泵控制模塊(9)、乙二醇泵控制模塊(10)分別連接雙工況主機、冷凍水泵、冷卻水泵、乙二醇泵。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，其特征在于:所述冰厚傳感器(5)為電極型冰厚傳感器。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有次日能耗模擬功能的冰蓄冷控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電計量表(6)為帶通訊接口的三相智能型分時電表。
【文檔編號】F24F11/02GK203501387SQ201320604771
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】王寬, 林學友, 劉政, 李蒨 申請人:中鐵建設集團有限公司