一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法，该方法由以下步骤组成：（A）采集中央空调系统中每一末端设备的入口和出口处空气的温度和湿度，计算每一末端设备前若干个时间段内分别消耗的冷量；（B）以每一末端设备消耗冷量实测值时间序列为历史数据，预测每一末端设备下一时间段内所消耗的冷量；（C）将中央空调系统中所有末端设备下一时间段内消耗的冷量预测值累加，并将由累加值计算出的冷冻水系统体积流量作为中央空调冷冻水系统的控制目标；（D）循环执行步骤（A）、（B）和（C），并采用移位操作的方法不断更新实测值时间序列和预测值时间序列，进行中央空调冷冻水系统体积流量的控制。本发明所述方法的运行能耗低、用户的舒适性好。
【专利说明】一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气调节，具体涉及中央空调冷冻水系统。
【背景技术】
[0002]目前广泛采用的中央空调系统节能优化控制策略，有一个共同的不足:即基本上采用以用户当前负荷的集中和滞后效应为控制依据，不能很好地体现用户负荷变化的实际情况和保证所有用户的舒适性；控制模式的缺陷，已经成为进一步降低中央空调节能运行能耗的技术瓶颈；随着网络控制技术的发展，获取中央空调系统末端设备运行参数、用户信息和环境参数已经没有技术障碍。因此，如果能够直接根据这些参数，实时动态地预测用户负荷需求，并以该预测负荷作为空调系统节能优化控制的依据，实现“按需调节”，这将是一种更为合理的方式，不仅能更好地体现用户负荷需求和保证所有末端用户的舒适性，也是进一步提升中央空调系统节能效果的有效途径。
[0003]在中央空调运行节能技术应用领域中，目前广泛应用的冷冻水变流量控制技术，其基本出发点是以当前用户负荷为依据，调节冷冻水流量，以降低冷冻水泵运行能耗，控制模式基本上采用基于“定温差”或“定压差”的方式；相对于传统的中央空调定流量运行模式，变流量控制模式的应用降低了中央空调冷冻水泵的运行能耗，得到了广泛的应用。
[0004]定温差控制模式的基本原理是预先设定冷冻水供回水温差(例如5°C)，在冷冻水供回水干管上设置温度检测装置，并设置变频器对冷冻水泵进行变频控制，运行过程中，检测供回水干管中冷冻水温差，然后和预先设定的冷冻水温差进行比较，根据给定与实测温差的差值，采用PI控制模式，调节冷冻水泵流量(冷冻水泵电机转速)；由于冷冻水供回水温差和流量可以表征用户负荷，因此可以通过调节冷冻水流量使冷冻水供回水温差保持在预先设定的数值；在用户负荷低于设计负荷时，可以降低冷冻水流量，即降低冷冻水泵运行能耗。但是由于变流量控制的依据是用户当前负荷的集中效应(机组冷冻水流量，供回水温差)，而且由于空调系统和温度参数的延滞性，冷冻水供回水干管的温差和流量表征的负荷实际上并不是用户当前的负荷需求，即冷源和用户端的负荷变化并不同步，用户负荷的集中效应并非用户负荷需求，另外，冷冻水流量降低后存在不能保证所有末端用户的舒适性需求的隐患，在工程应用中，考虑这种影响通常也在用户冷冻水输配管网的最不利环节设置压力传感器，以保证末端设备的冷冻水需求，存在但系统的最不利环路不易确定等问题，而且即便确定了最不利环路，按这样的控制模式，在最不利环节的用户不需要使用空调或者用户负荷较小时，由于需要保证最不利环节的冷冻水流量，便不能进一步降低冷冻水流量，限制了节能效果，实际应用中，这种情况非常常见。因此，定温差控制模式的依据存在明显缺陷，实际应用的效果也显示，目前的变流量控制模式在在保证用户舒适性和节能效果等方面存在明显不足，进一步提升节能效果受到了控制模式的制约。
[0005]“定压差”的控制模式的基本原理是预先设定冷冻水供回水压差，在冷冻水供回水干管上设置压力检测装置，并设置变频器对冷冻水泵进行变频控制，运行过程中，检测冷冻水供回水干管上的压差，然后和预先设定的冷冻水干管压差进行比较，根据给定与实测压差的差值，采用PI控制模式，调节冷冻水泵流量(冷冻水泵电机转速);由于末端用户负荷的变化，将导致冷冻水输配管网压力的变化，因此可以根据冷冻水干管压差调节冷冻水流量。在调节方式上，“定压差”与“定流量”基本相同，由于压力的变化比温度变化灵敏，冷冻水供回水的压差变化更能够反应负荷的变化。但是“定压差”与“定流量”模式同样以用户负荷的集中效应依据，仍然存在不能保证所有末端用户的舒适性需求和节能效果受到制约的明显缺陷。
[0006]从节能角度，根据负荷实际需求调节空调冷源系统负荷具有最好的效果，要实现这种控制模式，需要知道用户的实际负荷，目前也有部分基于负荷需求控制模式的研究，但相关的依据还是冷冻水干管的温度、压力、流量等信息，在此基础上采用模糊控制等方式对变频器进行控制；由于这种方式所依据的信息仍然并非用户实际的负荷需求，仍然是以用户负荷的集中效应为依据，并不能从根本上改善保证所有末端用户的舒适性需求，也不能从根本上改善节能效果受到制约的明显缺陷。
[0007]前面的分析说明，目前的中央空调系统节能控制模式，有一个共同的不足:即采用以用户负荷的集中效应为控制依据，不能很好地体现用户负荷变化的实际情况和保证所有用户的舒适性，亦即控制策略的缺陷，已经成为影响中央空调系统节能运行效果主要因素。
【发明内容】
[0008]鉴于现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法，该控制方法不仅有效降低中央空调运行能耗，而且也保证了用户的舒适性。
[0009]本发明解决上述技术问题的方案如下:
[0010]一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法，该方法由以下步骤组成:
[0011](A)采集中央空调系统中每一末端设备的入口和出口处空气的温度和湿度，计算每一末端设备前若干个时间段内分别消耗的冷量；
[0012](B)以每一末端设备消耗冷量实测值时间序列为历史数据，按下述方法预测每一末端设备下一时间段内所消耗的冷量:
[0013](B.1)将步骤(A)所得到的每一末端设备前若干个时间段内分别消耗的冷量值按时间顺序排列，得到每一末端设备的实测冷量序列{Qt}；
[0014](B.2)按下式(7)计算每一末端设备第t+Ι时间段的预测冷量值^ll，得到k个预测冷量值并将它们也按时间顺序排列，得到每一末端设备的预测冷量序列
[0015]?+ι =at+bt+ct(7)
[0016]上式(7)中，at，bt，ct为预测参数，该预测参数由下式(8)得到:
[0017]
【权利要求】
1.一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法，该方法由以下步骤组成: (A)采集中央空调系统中每一末端设备的入口和出口处空气的温度和湿度，计算每一末端设备前若干个时间段内分别消耗的冷量； (B)以每一末端设备消耗冷量实测值时间序列为历史数据，按下述方法预测每一末端设备下一时间段内所消耗的冷量: (B.1)将步骤(A)所得到的每一末端设备前若干个时间段内分别消耗的冷量值按时间顺序排列，得到每一末端设备的实测冷量序列{Qt}； (B.2)按下式(7)计算每一末端设备第t+Ι时间段的预测冷量值，得到k个预测冷量值并将它们也按时间顺序排列，得到每一末端设备的预测冷量序列{?,}=
2.根据权利要求1所述的一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法，其特征在于，所述的末端设备是由表面换热器与风机等设备组成的风机盘管、新风机组或/和组合式空气处理机组。
3.根据权利要求1或2所述的一种中央空调冷冻水系统的节能控制方法，其特征在于，所述的时间段的时间长度为20min。
【文档编号】F24F11/00GK103486693SQ201310441422
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】徐晓宁, 刘汉伟, 陈柳枝, 游秀华 申请人:广州大学