一種空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動節(jié)能控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動節(jié)能控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能建筑技術(shù)的發(fā)展，中央空調(diào)計算機控制、恒壓供水、智能照明等自動化系統(tǒng)為建筑物營造了舒適的工作和生活環(huán)境，同時也帶來巨大的能耗需求。其中，中央空調(diào)系統(tǒng)作為建筑系統(tǒng)的重要組成部分，其占整個建筑系統(tǒng)能耗電量的比重很大，據(jù)統(tǒng)計，建筑行業(yè)的能源消耗占國家總能耗的30%，而空調(diào)系統(tǒng)所耗電能占整個建筑物耗能的60%?70%,占全公司總電耗18%左右，隨著建筑人性化服務(wù)的需求，這個數(shù)字還會不斷增長。如此巨大的電力消耗不僅給電力系統(tǒng)帶來巨大的壓力，同時也給業(yè)主帶來了沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。因此，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能對降低建筑系統(tǒng)耗能，節(jié)省企業(yè)用電支出，優(yōu)化國家電力結(jié)構(gòu)有著極為重要的意義和作用。就建筑設(shè)計來說，為使空調(diào)系統(tǒng)在全年任意時段都能保證建筑內(nèi)部的冷量需求，在選用空調(diào)系統(tǒng)時都是按當(dāng)?shù)刈顭崽鞖馑璧闹评湫枨蟮?15%左右來選取機型的。由于在中央空調(diào)的運行過程中，制冷主機、水栗、冷卻塔等都沒有任何負荷隨動能力，從而導(dǎo)致空調(diào)長期在較高工況下運行，造成大量的能源浪費。
[0003]節(jié)能已經(jīng)成為一個全球性話題，而空調(diào)節(jié)能作為其中舉足輕重的一個項目，牽動著許多國家的神經(jīng)。近幾年，隨著能源問題的日趨緊張，各國紛紛看到空調(diào)節(jié)能的重要性，采取了一系列措施鼓勵節(jié)能產(chǎn)品入市。在取得能源節(jié)約的同時，推動了空調(diào)行業(yè)技術(shù)的升級換代。
[0004]在中央空調(diào)的運行過程中，現(xiàn)有的節(jié)能控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)聯(lián)動節(jié)能控制，只涉及某一種控制策略或二至三種控制策略單獨運行，沒有實現(xiàn)整個空調(diào)系統(tǒng)各控制環(huán)節(jié)的有機結(jié)合，實現(xiàn)各控制環(huán)節(jié)的聯(lián)動節(jié)能控制，為此造成較多控制環(huán)節(jié)沒有參與到節(jié)能控制系統(tǒng)中，而使得整個空調(diào)系統(tǒng)不能達到最佳的節(jié)能效果，使整個空調(diào)系統(tǒng)各控制環(huán)節(jié)聯(lián)動控制對于提高整體節(jié)能非常有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何克服現(xiàn)有的節(jié)能控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)聯(lián)動節(jié)能控制。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動節(jié)能控制系統(tǒng)，包括中央智能控制器、風(fēng)水聯(lián)動智能控制器、冷卻水栗智能控制器、冷卻塔智能控制器、制冷主機智能控制器、冷凍水栗智能控制器和空調(diào)末端智能控制器。風(fēng)水聯(lián)動智能控制器、冷卻水栗智能控制器、冷卻塔智能控制器、制冷主機智能控制器、冷凍水栗智能控制器、空調(diào)末端智能控制器分別內(nèi)嵌有風(fēng)水聯(lián)動節(jié)能控制裝置、冷卻水栗節(jié)能控制裝置、冷卻塔節(jié)能控制裝置、制冷主機節(jié)能控制采集裝置、冷凍水栗節(jié)能控制裝置和空調(diào)末端節(jié)能控制裝置，所述風(fēng)水聯(lián)動智能控制器、冷卻水栗智能控制器、冷卻塔智能控制器、制冷主機智能控制器、冷凍水栗智能控制器和空調(diào)末端智能控制器分別與所述的中央智能控制器連接，所述冷卻水栗智能控制器、冷卻塔智能控制器和制冷主機智能控制器均設(shè)置有溫度傳感器，冷凍水栗智能控制器設(shè)置有壓差傳感器，空調(diào)末端智能控制器設(shè)置有風(fēng)速傳感器、靜壓傳感器和溫度傳感器，冷卻水栗智能控制器、冷卻塔智能控制器、制冷主機智能控制器、冷凍水栗智能控制器和空調(diào)末端智能控制器向所述中央智能控制器發(fā)送工況參數(shù)數(shù)據(jù)。
[0007]所述冷卻水栗智能控制器的控制對象是冷卻水栗，所述冷卻塔智能控制器的控制對象是冷卻塔風(fēng)機，所述制冷主機智能控制器的控制對象是制冷主機，所述冷凍水栗智能控制器的控制對象是冷凍水栗，所述空調(diào)末端智能控制器系統(tǒng)包括空調(diào)末端、送風(fēng)支管末端風(fēng)閥節(jié)能控制器、送風(fēng)機節(jié)能控制器和冷凍水比例調(diào)節(jié)閥節(jié)能控制器，所述送風(fēng)支管末端風(fēng)閥節(jié)能控制器、送風(fēng)機節(jié)能控制器和冷凍水比例調(diào)節(jié)閥節(jié)能控制器內(nèi)嵌有送風(fēng)支管末端風(fēng)閥節(jié)能控制裝置、送風(fēng)機節(jié)能控制裝置和冷凍水比例調(diào)節(jié)閥節(jié)能控制裝置，所述冷卻水栗智能控制器根據(jù)工況參數(shù)數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)冷卻水栗的運行頻率及運行臺數(shù)，冷卻塔智能控制器根據(jù)工況參數(shù)自動啟停冷卻塔風(fēng)機運行臺數(shù)，制冷主機智能控制器根據(jù)工況參數(shù)自動調(diào)節(jié)制冷主機的運行臺數(shù)，冷凍水栗智能控制器根據(jù)工況參數(shù)數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)冷凍水栗的運行頻率及運行臺數(shù)，所述空調(diào)末端智能控制器根據(jù)所述工況參數(shù)通過送風(fēng)支管末端風(fēng)閥節(jié)能控制器、送風(fēng)機節(jié)能控制器和冷凍水比例調(diào)節(jié)閥節(jié)能控制器分別調(diào)整送風(fēng)支管末端風(fēng)閥的開度、送風(fēng)機的運行頻率、冷凍水比例調(diào)節(jié)閥的開度。
[0008]進一步地，所述送風(fēng)支管末端風(fēng)閥為比例調(diào)節(jié)風(fēng)閥，所述送風(fēng)支管末端風(fēng)閥節(jié)能控制裝置內(nèi)存儲有風(fēng)速設(shè)定值和溫度設(shè)定值。
[0009]所述風(fēng)速設(shè)定值根據(jù)溫度傳感器探測到的實際溫度t與所述溫度設(shè)定值t。的差異進行比較調(diào)節(jié)，當(dāng)t多t。時，增大所述風(fēng)速設(shè)定值，當(dāng)t〈t。時，減小所述風(fēng)速設(shè)定值。
[0010]根據(jù)風(fēng)速傳感器探測到的風(fēng)速的實際值與所述風(fēng)速設(shè)定值的差異對各末端風(fēng)閥的開度進行調(diào)節(jié)。
[0011]所述送風(fēng)機節(jié)能控制裝置包括靜壓傳感器，所述送風(fēng)機節(jié)能控制裝置內(nèi)存儲有靜壓設(shè)定值。
[0012]所述靜壓設(shè)定值根據(jù)各末端風(fēng)閥開度的最大值Vniax進行調(diào)節(jié)，當(dāng)85% <Vnax<95%,所述靜壓設(shè)定值不變，當(dāng)V_〈85%時，降低所述靜壓設(shè)定值，當(dāng)V_>95%時，增大所述靜壓設(shè)定值。
[0013]所述送風(fēng)機根據(jù)靜壓傳感器探測到的靜壓實際值與靜壓設(shè)定值的差異進行調(diào)節(jié)變頻器的頻率，從而改變送風(fēng)量。
[0014]所述冷凍水比例調(diào)節(jié)閥節(jié)能控制裝置包括送風(fēng)主管內(nèi)設(shè)置的溫度傳感器，所述冷凍水比例調(diào)節(jié)閥節(jié)能控制裝置內(nèi)存儲有溫度設(shè)定值。
[0015]根據(jù)溫度傳感器探測到的溫度實際值與溫度設(shè)定值的差異調(diào)節(jié)冷凍水比例調(diào)節(jié)閥的開度。
[0016]所述冷凍水栗節(jié)能控制裝置包括冷凍水供回水主管內(nèi)設(shè)置的壓差傳感器，所述冷凍水栗節(jié)能控制裝置內(nèi)存儲有壓差設(shè)定值。
[0017]所述壓差設(shè)定值根據(jù)各冷凍水比例調(diào)節(jié)閥開度的最大值Mniax進行調(diào)節(jié)，當(dāng)85%<M_〈95 %，所述壓差設(shè)定值不變，當(dāng)M_〈85 %時，降低所述壓差設(shè)定值，當(dāng)M_>95 %時，增大所述壓差設(shè)定值。
[0018]根據(jù)壓差實際值與壓差設(shè)定值的差異調(diào)節(jié)冷凍水栗的變頻器運行頻率。
[0019]在某一確定的制冷主機負荷和確定的冷卻水進水溫度下，所述制冷主機節(jié)能控制采集裝置用于獲取空調(diào)系統(tǒng)的包含某一組參數(shù)X的工況參數(shù)數(shù)據(jù)，所述中央智能控制器包括計算模塊、存儲模塊、處理模塊和控制模塊，
[0020]所述計算模塊，用于根據(jù)所述工況參數(shù)數(shù)據(jù)X計算制冷主機和冷卻水栗的總功率W ；
[0021 ] 所述處理模塊，用于在數(shù)據(jù)庫內(nèi)查找與所述參數(shù)X數(shù)值相鄰的工況參數(shù)^和X 2所對應(yīng)的制冷主機和冷卻水栗的總功率WjP W 2，并將所述總功率WjP W 2與所述當(dāng)前制冷主機和冷卻水栗的總功率W進行比對:
[0022]若W <胃1且W < W 2，則判定當(dāng)前運行狀態(tài)為最佳節(jié)能狀態(tài)；
[0023]若W1OKW2,則判定當(dāng)前運行狀態(tài)不是最佳節(jié)能狀態(tài)，并將所述系統(tǒng)總功率W1所對應(yīng)的參數(shù)^的數(shù)值作為最佳節(jié)能工況參數(shù)；
[0024]若W2OKW1,則判定當(dāng)前運行狀態(tài)不是最佳節(jié)能狀態(tài)，并將所述系統(tǒng)總功率W2所對應(yīng)的參數(shù)&的數(shù)值作為最佳節(jié)能工況參數(shù)；
[0025]從而，使得制冷主機和冷卻水栗的總能耗最低。
[0026]所述參數(shù)X為冷卻水進水溫度和制冷主機的負荷率。
[0027]所述冷卻塔節(jié)能控制裝置包括冷卻水主管內(nèi)設(shè)置的溫度傳感器，所述冷卻塔節(jié)能控制裝置內(nèi)存儲有冷卻塔風(fēng)機啟停溫度設(shè)定值，多臺冷卻塔風(fēng)機時可以分組分別設(shè)定啟停溫度設(shè)定值，
[0028]根據(jù)溫度傳感器探測到的制冷主機冷卻水進水總管溫度實際值T與冷卻塔風(fēng)機啟停溫度設(shè)定值T。進行比較，當(dāng)T多T。時，啟動所對應(yīng)的冷卻塔風(fēng)機，當(dāng)τ〈τ。時，關(guān)閉所對應(yīng)的冷卻塔風(fēng)機。
[0029]所述中央智能控制器根據(jù)制冷主機冷凍水的供水溫度和其負荷的大小自動增開或減停制冷主機及其配套的冷凍水栗、冷卻水栗和冷卻塔風(fēng)機。
[0030]當(dāng)所述制冷主機冷凍水的供水溫度在一定的時間內(nèi)高于出水溫度設(shè)定值且t > tset+A t°C，則增開所述制冷主機及其配套的冷凍水栗、冷卻水栗和冷卻塔風(fēng)機。
[0031 ] 當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的負荷滿足Q+ [ (N-1) X P]〈 100 %時，減停所述制冷主機及其配套的冷凍水栗、冷卻水栗和冷卻塔風(fēng)機，其中，Q為實際總制冷量，N為在線運行臺數(shù)，P為制冷主機額定制冷量。
[0032]相應(yīng)地，所述空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動節(jié)能控制方法，包括以下三部分:
[0033]I)在空調(diào)系統(tǒng)中，主要的控制環(huán)節(jié)有以下七部分:
[0034]①空調(diào)末端送風(fēng)支管末端風(fēng)閥采用壓力無關(guān)型變風(fēng)量控制；
[0035]②空調(diào)末端送風(fēng)機采用變靜壓控制；
[0036]③空調(diào)末端冷凍水比例調(diào)節(jié)閥采用PID控制；
[0037]④冷凍水栗采用變壓差控制；
[0038]⑤冷卻水栗采用最低能耗控制；
[0039]⑥冷卻塔風(fēng)機采用自動啟?？刂疲?br>[0040]⑦機房群控，自動加減機；
[0041]2)所述控制環(huán)節(jié)的控制策略說明
[0042]①空調(diào)末端送風(fēng)支管末端風(fēng)閥采用壓力無關(guān)型變風(fēng)量控制
[0043]各空調(diào)末端送風(fēng)支管末端設(shè)有比例調(diào)節(jié)風(fēng)閥和風(fēng)速(風(fēng)量)傳感器，其控制策略如下:
[0044]根據(jù)風(fēng)速的實際值與設(shè)定值的差異來調(diào)節(jié)各送風(fēng)支管末端風(fēng)閥的開度，采用PID調(diào)節(jié)控制；
[0045]根據(jù)所轄區(qū)域的實際溫度與設(shè)定溫度的差異來改變所述風(fēng)速的設(shè)定值，若區(qū)域?qū)嶋H溫度大于設(shè)定溫度，則增大風(fēng)速設(shè)定值，反之亦然；
[0046]由上可知，區(qū)域送風(fēng)量與風(fēng)管內(nèi)靜壓P的大小無關(guān)，區(qū)域溫度控制穩(wěn)定無振蕩；
[0047]②空調(diào)末端送風(fēng)機采用變靜壓控制
[0048]所述空調(diào)末端送風(fēng)主管設(shè)有靜壓傳感器，其控制策略如下:
[0049]根據(jù)靜壓的實際值與設(shè)定值的差異來調(diào)節(jié)送風(fēng)機的變頻器以改變送風(fēng)