冷却塔风机控制系统的制作方法

本申请实施例涉及空调技术领域，尤其涉及一种冷却塔风机控制系统。

背景技术：

空调冷却水系统中冷却水的温度影响着冷却机组的能耗。为了将冷却水的温度控制在一定范围内，空调冷却水系统会根据需求通过控制冷却塔风机频率来控制冷却水温度。目前，主要应用的控制方式为：人为设定冷却塔的出水温度目标值，空调冷却水系统中的控制器根据该出水温度目标值对冷却塔风机调频，将冷却水温控制在设定的出水温度目标值，以满足冷水机组对冷却水温要求。

然而，在这种控制方式中，冷却塔的出水温度目标值是根据经验设定和更改，对工作人员的依赖性较强且容易出现偏差。此外，冷却塔的出水温度目标值会受到不同气象条件的影响，在某些场景下会出现设定温度不合理而导致冷却塔风机高频运行，造成电能浪费。例如，在夏季湿度比较高的情况下，若未调整温度设定值，冷却塔风机仍然会在较高频率运转，造成电能浪费；又例如，在阴天、下雨等水温比较低的情况下，若未调整温度设定值，可能会导致风机过度工作，造成电能浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种冷却塔风机控制系统，用以克服相关技术中冷却塔出水温度目标值设置不合理导致冷却风机高频运行而造成电能浪费的问题。

本申请实施例提供了一种冷却塔风机控制系统，其包括：控制器、室外温湿度传感器和冷却塔；

所述控制器与所述室外温湿度传感器电连接，所述控制器与所述冷却塔内的风机电连接；

所述室外温湿度传感器设置于所述冷却塔的外部，用于检测所述冷却塔外部的室外湿球温度；

其中，所述控制器用于根据从所述室外温湿度传感器获取的室外湿球温度确定所述冷却塔的出水温度目标值，并根据所述出水温度目标值控制所述风机的转速。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述冷却塔风机控制系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述冷却塔的供水管道上，用于检测所述冷却塔的出水温度；

所述控制器与所述温度传感器电连接，用于根据出水温度目标值和从所述温度传感器获取的出水温度控制所述风机的转速。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述控制器还包括转速控制模块，所述转速控制模块与所述风机电连接，用于在所述出水温度目标值大于所述出水温度时，控制所述风机的转速降低；在所述出水温度目标值小于所述出水温度时，控制所述风机的转速升高。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述控制器还包括第一温度设置模块，所述第一温度设置模块与所述室外温湿度传感器电连接，用于在所述室外湿球温度大于第一预设温度，将所述室外湿球温度与对应的逼近度值之和设置为所述出水温度目标值。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述第一预设温度为7℃。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述控制器还包括第二温度设置模块，所述第二温度设置模块与所述室外温湿度传感器电连接，用于在所述室外湿球温度小于或等于第二预设温度，将所述出水温度目标值设置为11℃。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述冷却塔风机控制系统还包括与所述控制器电连接的输入装置，所述逼近度值是所述输入装置检测用户操作获取的。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述冷却塔风机控制系统还包括与所述控制器电连接的存储装置，所述存储装置存储有湿球温度与逼近度值的映射关系，所述逼近度值是所述控制器根据所述室外湿球温度以及所述映射关系获取的。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述冷却塔风机控制系统还包括风机变频器，所述风机变频器与所述控制器和所述风机电连接，所述控制器用于通过控制风机变频器的运行频率来控制所述风机的转速。

可选的，在本申请的一种实施例中，所述冷却塔风机控制系统还包括喷淋装置和集水装置，所述喷淋装置设置在所述风机的下方，所述集水装置设置在所述喷淋装置的下方，所述喷淋装置与所述冷却塔的回水管道连通，所述供水管道与所述集水装置连通。

本申请实施例中，冷却塔风机控制系统包括：控制器、室外温湿度传感器和冷却塔；控制器与室外温湿度传感器电连接，控制器与冷却塔内的风机电连接；室外温湿度传感器设置于冷却塔的外部，用于检测冷却塔外部的室外湿球温度；其中，控制器用于根据从室外温湿度传感器获取的室外湿球温度确定冷却塔的出水温度目标值，并根据出水温度目标值控制风机的转速。上述技术方案中，室外温湿度传感器自动跟踪气象条件影响参数即室外湿球温度的变化，控制器根据气象条件实时校准冷却塔的出水温度目标值，使得出水温度目标值接近冷却塔当前湿球温度下的极限冷却能力，然后根据该出水温度目标值控制风机的转速，使得冷却塔发挥最大冷却能力，降低冷却水温度，提高冷却机组能效比。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种冷却塔风机控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的控制器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种逼近度值与室外湿球温度之间映射关系图。

标号说明

1：控制器

2：室外温湿度传感器

3：冷却塔

4：风机

5：风机变频器

6：温度传感器

7：喷淋装置

8：集水装置

具体实现方式

下面结合附图和具体实施例对本申请实施例提供的冷却塔风机控制系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述实施例中的特征可以相互结合。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种冷却塔风机控制系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的冷却塔风机控制系统可以包括：控制器1、室外温湿度传感器2和冷却塔3。控制器1与室外温湿度传感器2电连接，控制器1与冷却塔3内的风机4电连接。室外温湿度传感器2设置于冷却塔3的外部，用于检测冷却塔3外部的室外湿球温度。其中，控制器1用于根据从室外温湿度传感器2获取的室外湿球温度确定冷却塔3的出水温度目标值，并根据出水温度目标值控制风机4的转速。

图2为本申请实施例提供的一种冷却塔风机控制系统的控制器结构示意图。如图2所示，所述控制器1还包括转速控制模块11、第一温度设置模块12、第二温度设置模块13，转速控制模块11与风机4电连接，用于在所述出水温度目标值大于所述出水温度时，控制所述风机的转速降低；在所述出水温度目标值小于所述出水温度时，控制所述风机的转速升高。该第一温度设置模块12与所述室外温湿度传感器2电连接，用于在所述室外湿球温度大于第一预设温度，将所述室外湿球温度与对应的逼近度值之和设置为所述出水温度目标值，其中，所述第一预设温度为7℃。该第二温度设置模块13与所述室外温湿度传感器2电连接，用于在所述室外湿球温度大于第一预设温度，将所述室外湿球温度与对应的逼近度值之和设置为所述出水温度目标值，其中，所述第一预设温度为7℃。

在本申请实施例中，风机4可以安装在冷却塔3的顶部，风机4的主要作用是加速冷却塔3中空气的流动，加速空气与水的热交换，带走热量。

可选的，在本申请的一些实施例中，风机4可以是轴流风机。

可选的，在本申请的一种实施例中，冷却塔风机控制系统还包括风机变频器5，风机变频器5与控制器1和风机4电连接，控制器1用于通过控制风机变频器5的运行频率来控制风机4的转速。

应理解，风机变频器5用于控制风机4的转速，当风机变频器5的运行频率升高时，风机4的转速升高，冷却塔3中空气的流动速度越快，冷却效果增加。当风机变频器5的运行频率降低时，风机4的转速降低，冷却塔3中空气的流动速度减慢，冷却效果降低。

在本申请实施例中，室外温湿度传感器2可以设置于冷却塔3的外部，例如冷却塔3的旁侧，用于实时检测冷却塔3外部的室外湿球温度，并且记录实时检测的室外湿球温度。室外湿球温度是冷却塔的重要参数之一，代表水在冷却塔中理论上可以被冷却到的极限温度。室外湿球温度是随时间、气候的变化而变化的。作为室外湿球温度的一种采集方式，例如可以通过室外温湿度传感器获取室外温度和相对湿度，然后根据获取的室外温度和相对湿度确定室外湿球温度。

本申请实施例中，室外温湿度传感器可以在冷却塔的外部检测冷却塔外部的室外湿球温度，即可以自动跟踪气象条件，控制器根据室外温湿度传感器提供的气象条件校准冷却塔的出水温度目标值，使得出水温度目标值接近冷却塔不同湿球温度下的极限冷却能力，然后控制器根据该出水温度目标值控制冷却塔内的风机4的转速，加速冷却塔中空气的流动，使得冷却塔发挥最大冷却能力，降低冷却水温度，提高冷却机组能效比。

可选的，在本申请的一种实施例中，控制器1用于在室外湿球温度大于第一预设温度时，将室外湿球温度与对应的逼近度值之和设置为出水温度目标值。

具体的，在某些需要全年连续供冷的应用场景中，冷却塔需要以不同的控制模式进行工作。例如，在数据中心的应用场景中，制冷系统可以以冬季运行模式、过渡季运行模式或夏季运行模式工作。在室外湿球温度大于第一预设温度时，即指制冷系统运行在过渡季运行模式或夏季运行模式，在这两种运行模式下，可以将室外湿球温度与对应的逼近度值之和设定为冷却塔出水温度目标值，而在室外湿球温度小于第一预设温度，即冬季运行模式下，在这种运行模式下，可以以设定第二预设温度确定冷却塔出水温度目标值。

应理解，逼近度值是冷却塔出水温度与湿球温度之差，在实际中，由于冷却塔3的填料换热面积有限等原因，实际冷却塔出水温度总是高于室外湿球温度。室外湿球温度与逼近度值之间存在对应关系。对应的逼近度值可以是指在当前室外湿球温度条件下的逼近度值。图3为本申请实施例提供的一种室外湿球温度与度逼近度值的映射关系图。如图3所示，在不同的室外湿球温度的情况下，逼近度值明显不同。随着室外湿球温度增加，逼近度值减小。通常，在夏季湿度较高的情况下，逼近度值可以为3℃～4℃。逼近度值不是固定的值，在实际应用过程中，可以根据厂家给出的冷却塔在不同工况下的逼近度值进行选择。通过将室外湿球温度与预设逼近度值之和设置为出水温度目标值，使得出水温度目标值接近冷却塔在当前室外湿球温度下的极限冷却能力，从而可以使冷却塔发挥最大制冷能力。

此外，室外湿球温度影响着冷却塔的出水温度，室外湿球温度越高，冷却塔的下限出水温度也越高。当湿球温度相对比较高时，例如在过渡季节或夏季，冷却塔的下限出水温度相对比较高，在这种情况下，若出水温度目标值设置的不合理，例如设置得较低，则风机4会一直满频运行，造成电能浪费。因此，可以通过根据室外湿球温度是否大于第一预设温度，判断当前室外的湿球温度，在当前室外具有较高湿球温度时，将室外湿球温度与预设逼近度值之和设置为出水温度目标值，可以更有效节约电能，提高冷却塔的能效比。

下面列举两种实现方式说明如何获取预设逼近度值，当然，此处仅是举例说明，并不代表本实施例仅限于此。

在一种可选的实施方式中，冷却塔风机控制系统还包括与控制器1电连接的输入装置，逼近度值是输入装置检测用户操作获取的。

在这种实现方式中，例如，用户可以参照冷却塔厂家提供的各种工况下的逼近度值的数据库，根据当前的室外湿球温度人为设定逼近度值，便于用户根据实际需求灵活设定。

在一种可选的实现方式中，冷却塔风机控制系统还包括与控制器1电连接的存储装置，存储装置存储有室外湿球温度与逼近度值的映射关系，预设逼近度值是控制器1根据室外湿球温度以及映射关系获取的。

其中，室外湿球温度与逼近度值的映射关系可以是参照厂家提供的各种工况下逼近度值设定并预先存储在存储装置中，控制器1与存储装置电连接，在实际使用时，控制器1可以根据从室外温湿度传感器2获取的室外湿球温度自动从存储装置中抓取更新。在这种实现方式中，冷却塔可以在无人为参与的情况下自动完成出水温度目标值设定，实现完全自动化操作。

可选的，第一预设温度可以为7℃，也可以根据实际需要采用其他温度值，本实施例对此不作限定。

可选的，在本申请的另一种实施例中，控制器1用于在室外湿球温度小于或等于第二预设温度，将出水温度目标值设置为11℃。

其中，第二预设温度可以与第一预设温度相同，即第二预设温度可以为7℃，也可以根据实际需要采用其他温度值，本实施例对此不作限定。

具体的，在室外湿球温度较低时，不再使用制冷机进行制冷，而是由冷却塔出来的冷却水通过板式换热器直接给冷冻水降温，来提供恒定的冷冻水温度要求，从而实现免费制冷。此时冷水机组已不再开启，同时对冷却水的要求也不必降低至冷却塔的极限温度，根据冷冻水所需的12℃的温度，可以推算出冷却塔的冷却水出水温度到达11℃的要求即可。故可以直接将出水温度目标值设置为11℃，此时，因湿球温度较低，风机转速也较低，处于不满频状态，起到节能运行。

此时，同样以数据中心为例，在室外湿球温度小于或等于第二预设温度时，冷却塔可以以冬季运行模式工作，在这种运行模式下，可以直接将出水温度目标值设置为11℃，风机不满频，节能运行。

在本申请的一些实施例中，冷却塔风机控制系统还可以包括温度传感器6，温度传感器6设置于冷却塔3的供水管道上，用于检测冷却塔3的出水温度。

控制器1与温度传感器6可以电连接，用于根据出水温度目标值和从温度传感器6获取的出水温度控制风机4的转速。

可选的，在本申请的一种实施例中，控制器1用于在出水温度目标值大于出水温度时，控制风机的转速降低；在出水温度目标值小于出水温度时，控制风机的转速升高。控制器通过从温度传感器获取出水温度，将该出水温度与确定的出水温度目标值进行比较，通过引入负反馈，提高对风机转速控制的准确度。

可选的，在本申请的一种实施例中，冷却塔风机控制系统还可以包括喷淋装置7和集水装置8，喷淋装置7设置在风机4的下方，集水装置8设置在喷淋装置7的下方，喷淋装置7与冷却塔3的回水管道连通，供水管道与集水装置8连通。其中，喷淋装置7可以包括多个向下喷射的喷头，喷头可以并排间隔设置。

具体的，喷淋装置7设置在风机4的下方，喷淋装置7可以包括若干个向下喷射的喷头(未示出)，喷头可以并排间隔设置，冷却水通过冷却塔4的回水管道进入喷淋装置，通过喷头进行冷却塔中的填料进行喷射。喷淋装置7的下方设置有集水装置8，集水装置8与冷却塔的供水通道的一端连通，集水装置中的冷却水通过供水通道流出。

为了便于理解，下面结合具体实施例对本申请实施例提供的冷却塔风机控制系统的控制方式进行风机控制进行详细说明。

首先，控制器1可以从室外温湿度传感器2获取室外湿球温度；

然后，控制器1可以根据室外湿球温度确定冷却塔3的出水温度目标值，并根据出水温度目标值控制风机4的转速。

可选的，控制器1根据室外湿球温度确定冷却塔3的出水温度目标值，可以包括：在室外湿球温度大于第一预设温度，将室外湿球温度与对应的逼近度值之和设置为出水温度目标值。

进一步地，第一预设温度可以为7℃。

进一步地，逼近度值可以是与控制器1电连接的输入装置检测用户操作获取的。

进一步地，逼近度值可以是控制器1根据室外湿球温度从与控制器1电连接的存储装置获取的，其中，存储装置中存储有湿球温度与逼近度值的映射关系。

可选的，控制器1根据室外湿球温度确定冷却塔3的出水温度目标值，可以包括：在室外湿球温度小于或等于第二预设温度，将出水温度目标值设置为11℃。

其中，第二预设温度可以与第一预设温度相同，也可以小于第一预设温度。例如，在第一预设温度可以为7℃时，第二预设温度可以为7℃，也可以小于7℃。

可选的，控制器1根据出水温度目标值控制风机的转速，可以包括：控制器1根据出水温度目标值控制与风机4连接的风机变频器5的运行频率，通过控制风机变频器5的运行频率来控制风机4的转速。

可选的，控制器1还可以从温度传感器6获取冷却塔3的出水温度，该温度传感器6可以设置于冷却塔3的供水管道上；

然后，控制器1根据出水温度目标值和从温度传感器6获取的出水温度控制风机4的转速。

可选的，根据出水温度目标值和从温度传感器6获取的出水温度控制风机4的转速，可以包括：在出水温度目标值大于出水温度时，控制风机的转速降低；在出水温度目标值小于出水温度时，控制风机的转速升高。

基于上述控制方式，冷却塔风机控制系统中的控制器通过根据室外温湿度传感器自动跟踪采集的室外湿球温度，实时校准冷却塔的出水温度目标值，使得出水温度目标值接近冷却塔在当前湿球温度下的极限冷却能力，然后根据该出水温度目标值控制风机的转速，使得冷却塔发挥最大冷却能力，降低冷却水温度，提高冷却机组能效比。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。