基于边际效应的中央空调节能控制方法与流程

本发明是关于空调节能控制，特别是关于一种基于边际效应的中央空调节能控制方法。

背景技术：

目前，随着人们生活水平的提高，节约能源的意识逐渐加强。针对中央空调，如何提高单位能耗生产冷量或热量变得尤为重要。

目前的中央空调机房主要由冷水机组、锅炉，负载水泵、冷却水泵、冷却塔构成，空气处理机。冷水机组提供低温水，有四个水管接口：二个接口接冷冻水，二个接口接冷却水。二个冷却水接口分别与冷却水泵，冷却塔，通过水管连接形成一个水循环，其输送动力由冷却水泵提供。二个冷冻水接口，负载水泵，室内空调设备，通过水管连接形成一个水循环，其输送动力由负载水泵提供，锅炉有二个负载接口，与负载水泵、室内空调机通过管道形成一个水循环，其输送动力由负载水泵提供。

现有的中央空调节能控制，是根据冷水机组的回水温度实现机组加载或卸载负荷，但未根据空调机组能耗状况决定其运行状态，也未能根据各装置贡献进行调整。

基于此，本申请的发明人发现，现有的中央空调节能控制，无法使设备的运行于设备能效高区内，并通过调节使设备保持于能效高效区域内。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于边际效应的中央空调节能控制方法，其能够根据空调机组冷量变化率与能耗变化率比值，即边际效应判断空调机组运行能耗状态并且进行调整。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于边际效应的中央空调节能控制方法，该中央空调节能控制方法通过空调机组实现，所述空调机组包括：冷水机组、锅炉、冷却水泵、负载水泵，冷却塔以及空气处理机，其中，所述冷水机组的冷却水出水接口和冷却水回水接口分别与所述冷却水泵和所述冷却塔通过水管连接成回路，所述冷水机组的冷冻水出水接口、冷冻水回水接口分别与所述负载水泵、室内空调设备通过水管连接成回路，获取所述冷水机组的供回水温度、水的流速，所述空调机组的电功率；所述空调机组的电功率，计算冷量热量、电功率、能源消耗量，并与前值相比较，分别计算所述空调机组中各装置的边际效应，其中，边际效应的计算方法为：该装置冷量变化率或热量变化率与能耗变化率的比值；以及

当所述装置所在回路的回水温度升高时，所述装置的边际效应大于等于1，增加该装置的运行满载率比率，或其另一种表述，当能效比率变化率与运行负荷变化率比值大于零，增加该装置的运行满载率比率，能效比率，指的是冷水机组冷量或热量与运行能耗比值。

当所述装置所在回路的回水温度升高时，且所述装置的边际效应小于1，不应增加该装置的运行满载率比率；或其另一种表述，当能效比率变化率，与运行负荷变化率比值小于零，增加该装置的运行满载率比率变得更不经济，能效比率，指的是冷水机组冷量或热量与运行能耗比值。

在一优选的实施方式中，在所述分别计算所述空调机组中各装置的边际效应之后，还包括：当所述装置所在回路的回水温度降低时，且所述装置的边际效应小于1，降低该装置的运行满载率比率。

在一优选的实施方式中，所述获取冷水机组的回水温度包括：获取冷水机组的冷却水回水温度。

在一优选的实施方式中，所述获取冷水机组的回水温度包括：获取冷水机组的冷冻水回水温度。

在一优选的实施方式中，所述获取冷水机组的流速包括：获取冷水机组的冷冻水回水流速或直接获取冷冻水回水流量。

在一优选的实施方式中，所述获取冷水机组的流速包括：获取冷水机组的冷却水回水流速或直接获取冷却水回水流量。

还包括该中央空调节能控制方法通过空调机组实现，所述空调机组包括：锅炉、、负载水泵，空气供暖处理机

所述锅炉的热水蒸汽接口、分别与所述负载水泵、室内空调设备通过水管连接成回路，所述中央空调节能控制方法。所述冷锅炉的供回水温度、水的流速、烟气温度、空气供应量、烟气流量。所述空调机组的电功率，计算冷量热量、电功率、能源消耗量，并与前值相比较，分别计算所述锅炉中各装置的边际效应，其中，边际效应的计算方法为：该装置热量变化率与能耗变化率的比值；该装置热量变化率与输送空气动力能耗变化率的比值；该装置热量变化率与烟气排热变化率的比值；以及

当所述装置所在回路的回水温度降低时，所述装置的边际效应大于等于1，增加该装置的运行满载率比率，或其另一种表述，当能效比率变化率与运行负荷变化率比值大于零，增加该装置的运行满载率比率，能效比率，指的是锅炉热量与运行能耗比值。

当所述装置所在回路的回水温度降低时，且所述装置的边际效应小于1，不应增加该装置的运行满载率比率；或其另一种表述，当能效比率变化率，与运行负荷变化率比值小于零，增加该装置的运行满载率比率变得更不经济，能效比率，指的是锅炉热量与运行能耗比值。

在一优选的实施方式中，所述获取锅炉的回水温度包括：通过安装传感器获取锅炉的热水回水温度

在一优选的实施方式中，所述获取锅炉的烟气温度包括：通过安装传感器，获取锅炉的排烟口烟气温度。

在一优选的实施方式中，所述获取锅炉的烟气流量包括：通过安装流量计或流速计，获取锅炉的排烟口流速经计算出烟气流量或安装流量计直接获取。

在一优选的实施方式中，所述获取锅炉的输送空气量包括：获取锅炉的燃烧空气供应量。

在一优选的实施方式中，所述获取锅炉的流速包括：获取锅炉的热水回水流速或直接获取热水回水流量，也可以是获取锅炉蒸汽流量。

在一优选的实施方式中，所述冷水机组开启前计算冷水机组的修正补偿出水温度。

在一优选的实施方式中，在所述分别计算所述空调机组中各装置的边际效应之后，还包括：根据所述各装置的边际效应，确定该空调机组的运行于能效高效区间内。

与现有技术相比，根据本发明的基于边际效应的中央空调节能控制方法，通过获取冷水机组的回水温度；分别计算所述空调机组中各装置的边际效应，其中，边际效应的计算方法为：该装置冷量变化率与能耗变化率的比值；当所述装置所在回路的回水温度升高时，且所述装置的边际效应大于等于1，增加该装置的运行满载比率，可以实现根据空调机组冷量变化率与能耗变化率比值，并判断空调机组运行能耗状态进行调整，降低空调机组设备能耗。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的基于边际效应的中央空调节能控制方法的空调机组冷水系统示意图。

图2是根据本发明一实施方式的基于边际效应的中央空调节能控制方法的空调机组热水供暖系统示意图。

图3是根据本发明一实施方式的基于边际效应的中央空调节能控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本文中，有时候用装置一词，除非另有解释，一般理解为空调机组，包含相关陈述元件或组成部份。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的基于边际效应的中央空调节能控制方法的空调机组结构示意图，空调机组包括：冷水机组1-1、锅炉1-2。冷却水泵2、负载水泵3以及冷却塔4，空气处理机或用冷设备5，其中，冷却塔4用于向大气散发热量，提供冷量；负载水泵3用于把冷水机组冷水，向室内空调机输送；冷却水泵2用于把冷水机组冷却水，向冷却塔4输送；空气处理机5，用于向服务区输送冷量。

冷水机组1为能提供低于常温水的机器，冷水机组1有四个水管接口：二个接冷冻水，二个接冷却水。冷却水出水接口、冷却水回水接口与冷却水泵2、冷却塔4通过水管连接形成一个水循环，其输送动力由冷却水泵2提供。冻水出水接口、冷冻水回水接口与负载水泵3、室内空调设备5通过水管连接形成一个水循环，其输送动力由负载水泵3提供。

如图2所示，根据本发明优选实施方式的基于边际效应的中央空调节能控制方法的流程图，该方法通过空调机组实现，所述中央空调节能控制方法包括：

1、冷却水循环实施方式：

步骤s1，计算冷水机组的出水温度，指当运行条件参数偏差于设计时参数状态，对冷水机组出水温度进行修正。

具体地，冷水机组1设计参数下回水温度，减去，运行条件下所述参数与设计条件下参数差值，与其设计时参数差值相除，并乘所述负荷构成权重以及进出水温差值的乘积，所述的负荷构成，是依设计时计算条件下参数，比如：新风负荷，外围结构负荷，设备负荷，人员负荷；可以查阅设计文件获取设计条件下参数，及安装传感获取运行时参数状态，比如：设置温度传感器，湿度传感器获取室内外温湿度，光照度传感器获取照明参数，其它依此办法获取。

如外围结构负荷：原设计计算室外温度是38摄氏度，现运行条件下是32摄氏度，室内计算是26摄氏度，权重值是28％，设计供回水温差为5摄氏度，设计回水温度为12摄氏度，则；12℃减去

运行条件室外参数与设计时参数差值(32℃-26℃)除以设计条件下参数差值(38℃-26℃)并乘以外围结构负荷权重值28％，乘以供回水温差值5℃；

以及,其它新风负何、人员负荷、设备负荷、照明负荷对冷水机组出水温度修正，参照上述方式计算

步骤s2，查阅设计文件，获取设计最低负荷，开启冷水机组，负载水泵，冷却水泵，冷却塔

具体地，查阅设计项目时的技术资料获得。

步骤s3，获取运行空调机组初冷量，电功率。

具体地，在空调机组控制电柜上安装电功率仪表，获取电功率；在冷水机组冷冻水管，冷却水管上安装冷量仪表获取初始冷量或供回水温度传感器及流速计，经计算确定初始冷量。

步骤s4，获取回水温度升高，具体地，在冷水机组回水管上安装温度传感器。

分别小幅加载，获取后期冷量以及电功率；分别计算各空调设备冷量变化率，以及电功率变化率，冷量变化率与电功率变化率其比值，即边际效应；冷量变化率，指后期冷量减去前期冷量，除以前期冷量；电功率变化率，指后期电功率减去前期电功率，除以前期电功率。

当所述装置所在回路的回水温度升高时，且所述装置的边际效应大于等于1，增加该装置的运行满载率比率。

例如，冷却水泵2的边际效应大于等于1时，当冷却水泵2连接的冷却水回水接口温度也升高时，增加冷却水泵2的运行满载率比率。

其中，运行满载率比率增加，比如：原运行在50％运行，现增加到60％。

当所述装置所在回路的回水温度升高时，且所述装置的边际效应小于1，不增加该装置的运行满载率比率，应另增加同类所述装置，

例如，冷却塔4的边际效应小于1时，当冷却水连接的冷却水回水接口温度升高时，增加运行另一台冷却塔

步骤s8，获取回水温度降低，具体地，在冷水机组回水管上安装温度传感器

分别小幅卸载，获取后期冷量以及电功率；分别计算各空调设备冷量变化率，以及电功率变化率，冷量变化率与电功率变化率其比值，即边际效应；冷量变化率，指后期冷量减去前期冷量，除以前期冷量；电功率变化率，指后期电功率减去前期电功率，除以前期电功率

步骤s9，当所述装置所在回路的回水温度降低时，且所述装置的边际效应小于1，降低该装置的运行满载率比率或停机。

其中，运行满载率比率减小，比如：原运行在80％运行，现减小到75％。

本实施例提供的基于边际效应的中央空调节能控制方法，通过获取冷水机组的回水温度；分别计算所述空调机组中各装置的边际效应，其中，边际效应的计算方法为：该装置冷量变化率与能耗变化率的比值；当所述装置所在回路的回水温度升高时且，所述装置的边际效应大于等于1，增加该装置的运行满载率比率，可以实现根据空调机组冷量变化率与能耗变化率比值，即边际效应值，判断空调机组运行能耗状态，并进行调整，降低空调机组设备能耗。

2、冷冻水循环实施方式：

在步骤s1，还可以包括：

计算冷水机组的出水温度。

具体地，冷水机组1设计参数下回水温度，加上，运行条件下所述参数偏差值，与其设计条件下参数差值相除，并与所述负荷构成权重以及进出水温差的乘积，所述的负荷构成，是依设计时计算条件下参数，比如：新风负荷，外围结构负荷，设备负荷，人员负荷；可以查阅设计文件获取设计条件下参数，及安装传感获取运行时参数状态，比如：设置温度传感器，湿度传感器获取室内外温湿度，光照度传感器获取照明参数，其它依此办法获取。

如外围结构负荷：原设计计算室外温度是38摄氏度，现运行条件下是32摄氏度，室内计算是26摄氏度，权重值是28％，设计进出水温差为5摄氏度，出水设计温度7摄氏度，则:7℃加上

室外温度偏差值(38℃-32℃)除以设计条件下参数差值(38℃-26℃)并乘以外围结构负荷权重值28％，乘以进出水温差5℃。

以及其它新风负何，人员负荷，设备负荷，照明负荷对冷水机组出水温度修正，参照上述方式计算。

具体地，根据室外环境温湿度变化经计算产生最优供水温度，本质上降低能耗率。

步骤s2，根据所述出水温度、以及最低设计负荷为所述负载水泵3、以及所述室内空气处理机5设备供水。

在一种可能的实现方式中，步骤s4可以包括：步骤s3，获取冷水机组的冷冻水回水温度。

分别小幅加载，获取后期冷量以及电功率；分别计算各空调设备冷量变化率，以及电功率变化率，冷量变化率与电功率变化率其比值，即边际效应；冷量变化率，指后期冷量减去前期冷量，除以前期冷量；电功率变化率，指后期电功率减去前期电功率，除以前期电功率。

相应的，一种情况，步骤s4可以包括：获取冷却水泵2的冷量变化率，其中，冷却水泵2的冷量变化率为：指后期冷量减去前期冷量之差(△q14),除以前期冷量q14；获取冷却水泵2的能耗变化率，冷却水泵的能耗变化率:指后其电功率减去前期电功率之差(△e12)，除以冷却水泵电功率(e12)的比值。

当所述冷却水泵2所述回水温度升高，且冷量变化率与冷却水泵的能耗变化率的比值大于等于1，增加所述冷却水泵2的运行满载比率。

当所述冷却水泵2所述回水温度降低时，且其的冷量变化率与冷却水泵的能耗变化率的比值小于1，且降低所述冷却水泵2的运行满载比率。

步骤s4，步骤s8还可以包括：获取冷却塔4的冷量变化率，其中，冷却塔4的冷量变化率为：指后期冷量减去前期冷量之差(△q14),除以前期冷却塔冷量q14之比值；冷却塔能耗变化率：指后期电功率减去前期电功率之差(△e14)，除以冷却塔电功率(e14)的比。

步骤s5，当所述冷却塔4所述回水温度升高时且其冷量变化率与冷却塔的能耗变化率的比值大于等于1，增加所述冷却塔4的运行满载比率。

步骤s9，当所述冷却塔4所述回水温度降低时且其冷量变化率与冷却塔的能耗变化率的比值小于1，降低所述冷却塔4的运行满载比率。

在一种可能的实现方式中，步骤s4可以包括：步骤s3，获取冷水机组1的冷冻水回水温度。

相应的，一种情况，步骤s4可以包括：获取冷水机组1的冷冻水冷量变化率，其中，冷水机组1的冷冻水冷量变化率为：后期冷量减去前期冷量之差(△q11),除以前期冷水机组冷量q11之比值；冷水机组能耗变化率：指后其电功率减去前期电功率之差(△e11)，除以冷水机组电功率(e11)的比。

步骤s5，当所述冷水机组1所述冷冻回水温度升高时，且其冷冻水冷量变化率与冷水机组1的能耗变化率的比值大于等于1，增加所述冷水机组1的运行满载比率。

步骤s9，当所述冷水机组1所述回水温度降低时，且其的冷冻水冷量变化率与冷水机组1的能耗变化率的比值小于1，降低所述冷水机组1的运行满载比率。

相应的，一种情况，步骤s4可以包括：获取负载水泵3的冷量变化率，其中，负载水泵冷量变化率：后期冷量减去前期冷量之差(△q11),除以前期冷水机组冷量q11之比值；负载水泵机组能耗变化率：指后期电功率减去前期电功率之差(△e13)，除以负载水泵机组电功率(e13)的比。

步骤s5，当所述负载水泵3所述回水温度升高时，且其冷量变化率与负载水泵3的能耗变化率的比值大于等于1，增加所述负载水泵3的运行满载比率。

步骤s9，当所述负载水泵3所述回水温度降低时且，其冷量变化率与负载水泵3的能耗变化率的比值小于1，降低所述负载水泵3的运行满载比率。

另外，当冷水机组1的边际效应小于1，但接近1如果冷却塔4或冷却水泵2，或同时二者加载，冷水机组1的边际效应值一直增加，且冷水机组1的边际效应*冷水机组能耗权重+冷却水泵2边际效应*冷却水泵能耗权重+冷却塔4边际效应*能耗权重，计算值大于或等于1，则冷却塔4或冷却水泵2加载。

需要说明的是，本实施例中，加载指的是增加满载运行比率，卸载指的是降低满载运行比率。

本实施例中，中央空调节能控制方法还可以包括：

步骤s5，根据所述各装置的边际效应，确定该空调机组的运行于高效能效内。

具体地，机组群中，出现如下两种情况，单一机组群能效最高。

第一：所有设备机组边际效应的值等于1，机组群的运行能耗最低。

第二：当冷水机组1冷量变化率与能耗变化率比值，小于1，但接近1，加载冷却塔4或冷却水泵2时，冷水机组1边际效应在增加，且冷水机组边际贡献*冷水机组能耗权重+冷却塔边际贡献*冷却塔风机能耗权重+冷却水泵边际贡献*冷却水泵能耗权重之值大于1，机组群运行能耗最低，否则，应另开其它同类空调机组。

3、采暖水循环实施方式：

步骤s1，计算锅炉的出水温度，指当运行条件参数偏差于设计时参数状态，对锅炉出水温度进行修正。

具体地，锅炉1设计参数下出水温度，减去，运行条件下所述参数与设计条件下参数差值，与其设计时参数差值相除，并乘所述负荷构成权重以及进出水温差值的乘积，所述的负荷构成，是依设计时计算条件下参数，比如：新风负荷，外围结构负荷，；可以查阅设计文件获取设计条件下参数，及安装传感获取运行时参数状态，比如：设置温度传感器，获取室内外温湿度。

如外围结构负荷：原设计计算室外温度是-15摄氏度，现运行条件下是-5摄氏度，室内计算是22摄氏度，权重值是28％，设计供回水温差为25摄氏度，设计出水温度为75摄氏度，则；75℃减去

运行条件室外参数与设计时参数差值(-5℃+15℃)除以设计条件下参数差值(22℃+15℃)并乘以外围结构负荷权重值68％，乘以供回水温差值25℃；

以及,其它新风负何对锅炉出水温度修正，参照上述方式计算

步骤s2，查阅设计文件，获取设计最低负荷，开启锅炉，负载水泵，空调供暖设备。

具体地，查阅设计项目时的技术资料获得。

步骤s3，获取运行锅炉初热量，能源消耗，烟气排烟热量。

具体地，在锅炉供暖水管上，安装热量仪表获取初始热量或供回水温度传感器及流速计，经计算确定初始热量；锅炉烟气管上，安装热量仪表获取初始热量或排烟温度传感器及流量计，经计算确定初始热量。

步骤s4，获取回水温度降低，具体地，在锅炉回水管上安装温度传感器。

分别小幅加载，步聚同s3，获取后期热量以及能源消耗量；分别计算锅炉供热量变化率，以及能源消耗变化率；热量变化率与烟气排烟热量变化率其比值；即边际效应；热量变化率与输送空气消耗动力变化率其比值；即边际效应。

当所述装置所在回路的回水温度降低时，且所述装置的边际效应大于等于1，增加该装置的运行满载率比率。

例如，锅炉输送空气动力的边际效应大于等于1时，当供暖热水连接的回水接口温度也降低时，增加空气输送动力风机的运行满载率比率。

其中，运行满载率比率增加，比如：原运行在85％运行，现增加到90％。

当所述装置所在回路的回水温度降低时，且所述装置的边际效应小于1，不增加该装置的运行满载率比率，应另增加同类所述装置，

例如，能源的边际效应小于1时，当连接的热水回水接口温度降低时，增加运行另一台锅炉

步骤s8，获取回水温度降低，具体地，在热水回水管上安装温度传感器步骤s9，当所述装置所在回路的回水温度升高时，且所述装置的边际效应小于1，降低该装置的运行满载率比率或停机。

其中，运行满载率比率减小，比如：原运行在80％运行，现减小到75％。

本实施例提供的基于边际效应的中央空调节能控制方法，通过获取冷水机组的回水温度；分别计算所述空调机组中各装置的边际效应，所述装置边际效应值大于1时，判断其处于能效增大区域，并可以调整，保持空调机组运行于高效区间内。

当冷水机组冷冻回水温度每降低0.3℃时，冷水机组冷却水泵，负载水泵，冷却塔同步卸载，如果冷水机组御载后，其运行容量低至冷水机组容量50％，则运行时间最长机组停机(除非只有一台机组运行)。如果只有一台机组运行，如果卸载低至机组容量40％，且回水温度低于设计温度1℃，机组暂停运行，直至回水温度高于2℃时启动。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。