適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法，當所述運行中的制冷機的平均電流比或標志房間的溫度測量值小于第一設定值時，制冷房間的供冷量大于需求，控制器向控制開關輸出關閉命令，關閉1臺制冷機和相應的冷卻塔和冷卻水泵的控制開關，讓制冷機停機一段時間，以提高運行中的制冷機的負荷率，進而提高制冷機的內(nèi)部效率。停機的制冷機節(jié)省了大量電能，且制冷房間利用積累的冷量慢慢向室內(nèi)散發(fā)冷量，滿足了制冷需求。本發(fā)明的控制方法可以使制冷機的溫度參數(shù)變化時保持制冷性能，且可對設定值進行修訂，達到對舒適性中央空調(diào)制冷機的合理的控制。
【專利說明】適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法，屬于空調(diào)【技術領域】。

【背景技術】
[0002]對于常見的離心式制冷機或螺桿式制冷機來說，其內(nèi)部效率與其相對冷量(實際制冷量與額定制冷量之比，也常被稱為負荷率)有關，相對冷量越大，內(nèi)部效率越高。廣泛應用于建筑中舒適性中央空調(diào)，其制冷系統(tǒng)一般配置多臺制冷機，以最常見的3臺大小相同的制冷機配置為例。針對3臺制冷機的運行控制盡管方法有別，但控制結(jié)果均如圖1所示，圖1為現(xiàn)有的控制方法的理想控制結(jié)果圖。從圖1中可以看出，采用目前的控制方法，即使在理想的控制情況下，制冷機的內(nèi)部效率也在約0.15?0.6之間變化，總體效率并不高，特別是當建筑物的總冷負荷較低時，制冷機的效率更是難以提高。
[0003]現(xiàn)有的控制方法一般均需實時地測量供冷量，并以此為依據(jù)進行控制。測量冷量需要安裝流量計和溫度計等測量儀表，長期使用時，這些儀表(特別是流量計)測量結(jié)果往往會發(fā)生較大偏差。既有的控制方法因為控制回差等原因，實際控制結(jié)果一般如圖2所示，圖2為現(xiàn)有的控制方法的實際控制結(jié)果圖。從圖中可看出，控制結(jié)果常常不佳，離理想情況相去較遠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法，對部分或全部制冷機進行間歇性控制，使制冷機的效率大幅提高，同時節(jié)省電倉泛。
[0005]本發(fā)明的技術內(nèi)容:
[0006]一種適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的傳感器、數(shù)據(jù)采集器、控制器和執(zhí)行器，還包括人機交互顯示屏，其與所述控制器連接；所述傳感器包括溫度傳感器和電流傳感器，所述執(zhí)行器包括若干控制開關；所述溫度傳感器和電流傳感器分別檢測相應測點的溫度或電流，所述數(shù)據(jù)采集器記錄所述溫度和電流的值并將其傳輸給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述測量值和事先的設定值進行判斷并發(fā)送控制指令，所述控制開關接收相應的指令并執(zhí)行相應的動作。
[0007]所述事先的設定值通過所述人機交互顯示屏輸入到所述控制器，其包括運行中制冷機平均電流比設定值A%、冷凍水回水溫度設定值B°C、制冷機停機時間設定值C分鐘、標志房間的溫度設定值D°C、停開制冷機后標志房間的溫度設定值E°C。
[0008]所述溫度傳感器包括冷凍水回水溫度傳感器和標志房間溫度傳感器，分別測量冷凍水回水溫度、標志房間溫度。
[0009]所述電流傳感器具有若干個，分別測量運行中制冷機a、b...(η個)的電流Ia、Ib…In，得到制冷機的平均電流比I =
[0010]所述控制開關包括制冷機控制開關、對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關，所述每個控制開關具有若干個，與制冷機的數(shù)目對應。
[0011]一種適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法，其特征在于采用上述的節(jié)能控制系統(tǒng)，所述方法包括:
[0012](I)檢測相應測點的溫度或電流；
[0013](2)若所述測量值小于所述第一設定值，則關閉一臺運行中的制冷機控制開關，反之則結(jié)束所述方法；
[0014](3)關閉對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關；
[0015](4)檢測所述被關閉的制冷機的另一相應測點的溫度；
[0016](5)若所述另一測定值大于所述第二設定值，則判斷所述被關閉的制冷機的停機時間，反之則結(jié)束所述方法；
[0017](6)若所述被關閉的制冷機的停機時間大于所述設定值C min，則重啟所述被停止的對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關以及制冷機控制開關，結(jié)束所述方法；
[0018](7)若所述被關閉的制冷機的停機時間小于等于設定值C min，則判斷是夠有其它停開的制冷機；
[0019](8)若有其它停開的制冷機，則開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵，并增開I臺新的制冷機，結(jié)束所述方法；
[0020](9)若沒有其它停開的制冷機，則修訂所述第二設定值，結(jié)束所述方法。
[0021]當所述方法在制冷機房內(nèi)進行時，所述相應測點的電流為運行中制冷機a、b...(η個)的電流Ia、Ib…In，所述第一設定值為A% ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
[0022]當所述方法在整個建筑范圍內(nèi)進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為停開制冷機后標志房間的溫度，所述第二設定值為E°C。
[0023]當所述方法在制冷機房和整個建筑范圍內(nèi)同時進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
[0024]本發(fā)明的技術效果:
[0025]本發(fā)明提供的節(jié)能控制系統(tǒng)，電流傳感器、冷凍水和標志房間溫度傳感器分別測量運行中的制冷機的電流、冷送水回水溫度和標志房間溫度。所述測量值通過數(shù)據(jù)采集器傳輸給控制器，所述控制器根據(jù)所述測量值和通過人機交互顯示屏事先輸入的第一設定值判斷是否需要關閉I臺制冷機，所述控制開關接收相應的指令并執(zhí)行相應的動作。當所述運行中的制冷機的平均電流比或標志房間的溫度測量值小于所述第一設定值時，制冷房間的供冷量大于需求，所述控制器向控制開關輸出關閉命令，關閉I臺制冷機和相應的冷卻塔和冷卻水泵的控制開關，讓制冷機停機一段時間，以提高運行中的制冷機的負荷率，進而提高制冷機的內(nèi)部效率。停機的制冷機節(jié)省了大量電能，且制冷房間利用積累的冷量慢慢向室內(nèi)散發(fā)冷量，滿足了制冷需求。避免了現(xiàn)有控制系統(tǒng)中制冷機的內(nèi)部效率不高且耗電量大的問題。當冷凍水回水溫度測量值或關閉I臺制冷機后的標志房間溫度測量值大于第二設定值時，即所述溫度超出空調(diào)范圍，若所述被關閉的制冷機的停機時間超出設定值時，控制器向控制開關輸出開啟命令，重啟對應的冷卻塔和冷卻水泵以及所述停開的制冷機的控制開關；若所述被關閉的制冷機的停機時間小于第二設定值時，則控制器系統(tǒng)檢測是否有其它停開著的制冷機，若有則向控制開關輸出開啟命令，開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵以及1臺新的冷制機的控制開關；若沒有則控制器輸出修訂所述第二設定值。本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以使制冷機的溫度參數(shù)變化時保持制冷性能，具有很好的魯棒性。且可對設定值進行修訂，達到對舒適性中央空調(diào)制冷機的合理的控制。
[0026]本發(fā)明的控制方法，通過對比較測量值和設定值，對制冷機達到間隙性控制。當所述運行中的制冷機的平均電流比或標志房間的溫度測量值小于所述第一設定值時，制冷房間的供冷量大于需求，關閉1臺制冷機和相應的冷卻塔和冷卻水泵，讓制冷機停機一段時間，以提高運行中的制冷機的負荷率，進而提高制冷機的內(nèi)部效率。停機的制冷機節(jié)省了大量電能，且制冷房間利用積累的冷量慢慢向室內(nèi)散發(fā)冷量，滿足了制冷需求。避免了現(xiàn)有控制方法中制冷機的內(nèi)部效率不高且耗電量大的問題。當冷凍水回水溫度測量值或關閉1臺制冷機后的標志房間溫度測量值大于第二設定值時，即所述溫度超出空調(diào)范圍，若所述被關閉的制冷機的停機時間超出設定值時，重啟對應的冷卻塔和冷卻水泵以及所述停開的制冷機；若所述被關閉的制冷機的停機時間小于第二設定值時，則控制器系統(tǒng)檢測是否有其它停開著的制冷機，若有則開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵以及1臺新的冷制機；若沒有則修訂所述第二設定值。本發(fā)明的控制方法可以使制冷機的溫度參數(shù)變化時保持制冷性能，且可對設定值進行修訂，達到對舒適性中央空調(diào)制冷機的合理的控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有的控制方法的理想控制結(jié)果圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有的控制方法的實際控制結(jié)果圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的節(jié)能控制系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的節(jié)能控制方法的第一實施例的實現(xiàn)流程圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的節(jié)能控制方法的第二實施例的實現(xiàn)流程圖；
[0032]圖6為本發(fā)明的節(jié)能控制方法的第三實施例的實現(xiàn)流程圖；
[0033]圖7為本發(fā)明的節(jié)能控制方法的理想控制結(jié)果圖；
[0034]圖8為本發(fā)明的節(jié)能控制方法的實際控制結(jié)果圖。
[0035]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0036]在圖1和圖7中:負荷率的定義以單臺制冷機的額定冷量為滿負荷；開機率是表示在對應的負荷下運行，制冷機需要開機的時長。開機率為1，則表示在對應負荷下，制冷機需要一直開機。當開機率為“1+0.5”時，表示開2臺制冷機，其中1臺連續(xù)運行，另1臺則只有一半的時間開啟。
[0037]在圖2和圖8中:負荷率的定義以3臺制冷機的總額定冷量為滿負荷。

【具體實施方式】
[0038]為了詳細地了解本發(fā)明的技術內(nèi)容，將通過實施例和附圖具體說明如下。
[0039]本發(fā)明的節(jié)能控制系統(tǒng)的結(jié)構組成如圖3所示，圖3為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。包括傳感器:冷凍水回水溫度傳感器(即圖3中的冷凍水溫度計)、標志房間溫度傳感器(即圖3中的房間溫度計)、若干個電流傳感器(即圖3中的電流表)，數(shù)據(jù)采集儀器(即圖3中的數(shù)據(jù)采集器)，控制器，人機交互顯示屏，執(zhí)行器:若干個制冷機開關執(zhí)行器、水泵開關執(zhí)行器、冷卻塔開關執(zhí)行器(數(shù)據(jù)均根據(jù)現(xiàn)場制冷機臺數(shù)確定)。
[0040]舒適性空調(diào)具有以下特性:(I)建筑物的冷負荷與耗冷量之間并不完全一致，由于空調(diào)房間存在熱惰性，當供冷量短時間突然發(fā)生變化不按照冷負荷需求供給時，房間溫度變化并不顯著。(2)舒適性空調(diào)是允許室內(nèi)溫度存在一定的波動的。基于這種特性，可以采用一種節(jié)能的制冷機運行控制方法，即對部分或全部制冷機實行間隙性控制，控制的原則是盡量使制冷機處于滿負荷率下運行。比如當某時刻建筑冷負荷僅為單臺制冷機額定冷量的一半時，我們設法讓該臺制冷機不運行在50%的負荷率下工作，而是讓它運行于100%的負荷率，如此一來，制冷機的內(nèi)部效率便可大幅度提高。但此時對房間的供冷量必然大于需求，于是可以讓制冷機停機一段時間，在此期間，空調(diào)房間內(nèi)的各物體利用積累的冷量慢慢向室內(nèi)散發(fā)冷量，使室內(nèi)的溫度慢慢上升并處于空調(diào)要求范圍之內(nèi)。當達到設定的溫度時再重新啟動關閉的制冷機，滿足房間的供冷量。
[0041]本發(fā)明不依據(jù)冷量來控制，而是采用測量更為容易和可靠的功率參數(shù)來進行控制。本實施例采用僅在制冷機房內(nèi)解決問題的方法來實現(xiàn)，具體過程參見圖4。
[0042]所述方法包括:
[0043](I)檢測運行中制冷機a、b...(η個)的電流Ia、IfIn ;
[0044](2)若所述測量值小于所述運行中制冷機平均電流比設定值A%，則關閉一臺運行中的制冷機控制開關，反之則結(jié)束所述方法；
[0045](3)關閉對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關；
[0046](4)檢測所述被關閉的制冷機的停開制冷機后冷凍水回水溫度；
[0047](5)若所述測定值大于所述冷凍水回水溫度設定值B°C，則判斷所述被關閉的制冷機的停機時間，反之則結(jié)束所述方法；
[0048](6)若所述被關閉的制冷機的停機時間大于所述設定值C分鐘，則重啟所述被停止的對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關以及制冷機控制開關，結(jié)束所述方法；
[0049](7)若所述被關閉的制冷機的停機時間小于等于設定值C分鐘，則判斷是夠有其它停開的制冷機；
[0050](8)若有其它停開的制冷機，則開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵，并增開I臺新的制冷機，結(jié)束所述方法；
[0051](9)若沒有其它停開的制冷機，則修訂所述第二設定值，結(jié)束所述方法。
[0052]另一實施例采用僅在整個建筑范圍內(nèi)解決問題的方法來實現(xiàn)，具體過程參見圖5。
[0053]所述方法包括:
[0054](I)檢測標志房間的溫度；
[0055](2)若所述測量值小于所述標志房間的溫度D°C，則關閉一臺運行中的制冷機控制開關，反之則結(jié)束所述方法；
[0056](3)關閉對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關；
[0057](4)檢測所述被關閉的制冷機的停開制冷機后標志房間的溫度；
[0058](5)若所述測定值大于所述停開制冷機后標志房間的溫度設定值E°C，則判斷所述被關閉的制冷機的停機時間，反之則結(jié)束所述方法；
[0059](6)若所述被關閉的制冷機的停機時間大于所述設定值C min,則重啟所述被停止的對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關以及制冷機控制開關，結(jié)束所述方法；
[0060](7)若所述被關閉的制冷機的停機時間小于等于設定值C min，則判斷是夠有其它停開的制冷機；
[0061](8)若有其它停開的制冷機，則開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵，并增開I臺新的制冷機，結(jié)束所述方法；
[0062](9)若沒有其它停開的制冷機，則修訂所述第二設定值，結(jié)束所述方法。
[0063]再一實施例采用以上兩種方法相結(jié)合的方法，即同時在制冷機房和整個建筑范圍內(nèi)解決問題的方法，具體過程參見圖6。
[0064](I)檢測標志房間的溫度；
[0065](2)若所述測量值小于所述標志房間的溫度D°C，則關閉一臺運行中的制冷機控制開關，反之則結(jié)束所述方法；
[0066](3)關閉對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關；
[0067](4)檢測所述被關閉的制冷機的停開制冷機后冷凍房間的溫度；
[0068](5)若所述測定值大于所述停開制冷機后冷凍水回水溫度設定值B°C，則判斷所述被關閉的制冷機的停機時間，反之則結(jié)束所述方法；
[0069](6)若所述被關閉的制冷機的停機時間大于所述設定值C min，則重啟所述被停止的對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關以及制冷機控制開關，結(jié)束所述方法；
[0070](7)若所述被關閉的制冷機的停機時間小于等于設定值C min，則判斷是夠有其它停開的制冷機；
[0071](8)若有其它停開的制冷機，則開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵，并增開I臺新的制冷機，結(jié)束所述方法；
[0072](9)若沒有其它停開的制冷機，則修訂所述第二設定值，結(jié)束所述方法。
[0073]當所述方法在制冷機房和整個建筑范圍內(nèi)同時進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
[0074]與現(xiàn)有的控制器和控制方法相比，本發(fā)明可大幅提高制冷機的運行效率、魯棒性更好、初投資更省。圖7種為本發(fā)明的節(jié)能控制方法的理想控制結(jié)果?？梢钥闯?，制冷機的效率不再波動，而是一直處于最高值0.6。本發(fā)明的節(jié)能控制方法的實際控制結(jié)果如圖8所示。與圖2中的現(xiàn)有的控制方法的實際控制結(jié)果相比，本發(fā)明能使制冷機的效率提高約50 %,節(jié)能效果顯著。
[0075]本發(fā)明可獲得的節(jié)能成果與項目本身的特性有關，包括項目的制冷機選型配置情況、建筑物的負荷情況等。節(jié)能潛力最大的情況是只配置I臺制冷機的項目。假設情況如下:
[0076]某項目配置I臺制冷機，額定制冷量是2000kW，理想效率一直保持為10。運行負荷率為25%?100%，且各個負荷率發(fā)生的概率相等，該項目全年運行2000小時。在此種情況下，根據(jù)圖2和圖8可以判斷出在本發(fā)明可使制冷機效率提高60%。在本例條件下，每年可節(jié)省制冷機電量約24萬度。此外還可節(jié)省一定量的冷卻水泵和冷卻塔電耗。
【權利要求】
1.一種適于舒適性中央空調(diào)制冷機的節(jié)能控制方法，其特征在于采用節(jié)能控制系統(tǒng)進行節(jié)能控制，所述系統(tǒng)包括依次連接的傳感器、數(shù)據(jù)采集器、控制器和執(zhí)行器，還包括人機交互顯示屏，其與所述控制器連接；所述傳感器包括溫度傳感器和電流傳感器，所述執(zhí)行器包括若干控制開關；所述溫度傳感器和電流傳感器分別檢測相應測點的溫度或電流，所述數(shù)據(jù)采集器記錄所述溫度和電流的值并將其傳輸給所述控制器，所述控制器根據(jù)所述測量值和事先的設定值進行判斷并發(fā)送控制指令，所述控制開關接收相應的指令并執(zhí)行相應的動作；所述方法包括: (1)檢測相應測點的溫度或電流； (2)若所述測量值小于第一設定值，則關閉一臺運行中的制冷機控制開關，反之則結(jié)束所述方法； (3)關閉對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關； (4)檢測所述被關閉的制冷機的另一相應測點的溫度； (5)若所述另一測定值大于第二設定值，則判斷所述被關閉的制冷機的停機時間，反之則結(jié)束所述方法； (6)若所述被關閉的制冷機的停機時間大于所述設定值C分鐘，則重啟所述被停止的對應的冷卻水泵控制開關和冷卻塔控制開關以及制冷機控制開關，結(jié)束所述方法； (7)若所述被關閉的制冷機的停機時間小于等于設定值C分鐘，則判斷是夠有其它停開的制冷機； (8)若有其它停開的制冷機，則開啟對應的冷卻塔和冷卻水泵，并增開1臺新的制冷機，結(jié)束所述方法； (9)若沒有其它停開的制冷機，則修訂所述第二設定值，結(jié)束所述方法。
2.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)能控制方法，其特征在于:所述溫度傳感器包括冷凍水回水溫度傳感器和標志房間溫度傳感器，分別測量冷凍水回水溫度、標志房間溫度。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的節(jié)能控制方法，其特征在于:當所述方法在制冷機房內(nèi)進行時，所述相應測點的電流為運行中制冷機a、b...(η個)的電流Ia、Ib…In，所述第一設定值為A% ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的節(jié)能控制方法，其特征在于:當所述方法在整個建筑范圍內(nèi)進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為停開制冷機后標志房間的溫度，所述第二設定值為E°C。
5.根據(jù)權利要求3所述的節(jié)能控制方法，其特征在于:當所述方法在整個建筑范圍內(nèi)進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為停開制冷機后標志房間的溫度，所述第二設定值為E°C。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的節(jié)能控制方法，當所述方法在制冷機房和整個建筑范圍內(nèi)同時進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
7.根據(jù)權利要求3所述的節(jié)能控制方法，當所述方法在制冷機房和整個建筑范圍內(nèi)同時進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
8.根據(jù)權利要求5所述的節(jié)能控制方法，當所述方法在制冷機房和整個建筑范圍內(nèi)同時進行時，所述相應測點的溫度為標志房間的溫度，所述第一設定值為D°C ;所述另一相應測點的溫度為冷凍水回水溫度，所述第二設定值為B°C。
【文檔編號】F24F11/00GK104374050SQ201410606615
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權日:2014年10月31日
【發(fā)明者】黃自宇 申請人:黃自宇