冷却塔风机频率自适应调节方法及空调系统与流程

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种冷却塔风机频率自适应调节方法及使用该调节方法的空调系统。

背景技术：

中央空调系统中冷却塔风机频率的调节决定着冷却塔变频风机对冷却水系统起到的冷却效果以及对系统设计的功耗占比。冷却塔冷却出水温度相应的影响冷水机组的能耗，进入冷机的冷却水温度每升高1℃，机组的能效比cop降低3%。而冷却塔出水温度却受到不同地区、不同气候室外湿球温度的影响，即室外湿球温度越高，冷却塔出水下限温度越高，当湿球温度达到某一范围时无法将水温继续降低。因此，会出现某地区在夏季时候，冷却塔所有系统的风机满频率运行仍然不会出现水温下降的情况，且风机在运行低于50hz的某一频率下为同一冷却效果。此外，当出现无法通过室外湿度传感器获取室外湿球温度，或者无湿度传感器时通常会采用风机满频率运行的策略，此方法提高了系统的功耗，且冷却效果也不会有进一步提升。

技术实现要素：

本发明提出一种冷却塔风机频率自适应调节方法及使用该调节方法的空调系统，以解决现有技术中冷却塔风机以最高频率运行功耗占比大，且冷却效果也不会有进一步提升的技术问题。

本发明提出一种冷却塔风机频率自适应调节方法，所述调节方法包括：

获取运行的冷水机组数量、冷却塔数量、单台冷却塔的风机数量以及风机频率的额定频率；

根据所述运行的冷水机组数量、冷却塔数量、单台冷却塔的风机数量以及风机频率的额定频率，确定风机频率的上限值；

根据风机频率的上限值调节风机频率。

优选地，所有开启的风机同时调整且频率一致。

优选地，所述风机频率的上限值小于等于风机的额定频率。

本发明提出的调节方法还包括对冷却塔风机的启停状态进行控制。

所述冷却塔风机的启动温度范围为20℃-29℃，所述温度为冷却回水总管内的水温。

在一实施例中，所述冷却塔风机的启动温度为前一天的冷却回水总管中冷却水温度的平均值。作为一种替代方式，可以实时检测冷却回水总管中冷却水温度，当冷却水温度在20℃-29℃范围内时启动冷却塔风机。

所述冷却塔风机的关闭温度满足关系式：t启≥t关+b值，其中，

t启为冷却风机的启动温度，t关为冷却风机的关闭温度。

优选地，所述b值的取值范围为3℃-8℃。

当运行的冷水机组为螺杆机组时，所述冷却风机的关闭温度不低于18℃。

当运行的冷水机组为离心机时，所述冷却风机的关闭温度不低于12℃。

本发明还提出一种空调系统，该空调系统使用上述的冷却塔风机频率自适应调节方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过对风机频率上限值进行参数优化，让冷却塔风机处在较为节能的运行状态下仍使冷却塔出水温度一直处于下限温度范围内，从而让冷水机组更加节能。

2.本发明对比采用安装室外温湿度传感器控制冷却塔出水温度的方法更加可靠，且无需安装室外温湿度传感器。

附图说明

图1为本发明冷水系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。

图1为冷水系统的示意图。空调系统的冷水系统包括冷水机组1、与冷水机组连接的冷却供水总管2、冷却回水总管3、冷却塔（图中未示）、风机4和冷却水泵5。一台冷却塔包含至少一台风机,采用全变频控制方案。工作时，监控冷却塔变频风机、冷却塔风机两侧的电动蝶阀、冷却水泵、冷却供水总管温度和冷却回水总管温度，通过调节冷却塔风机的频率,在冷却水流量稳定不变的情况下,随着空调机组的负荷变化及室外环境温湿度的变化，让冷却塔以最为节能、简单的方式，使冷却出水温度尽量降低。

当室外湿球温度较高时，冷却塔出水下限温度也高，为了将出水水温继续降低，根据现有控制方法中的频率增加条件会一直加载到最高频率,一般设计中最高频率设定为额定频率，一般为50hz，或者通过厂家参数设定为一个定值。在冷却塔设备出现异常或者冷水机组不同运行数量下，风机均会在最高频率50hz运行。即出现一台冷机低负荷运行情况下，冷却回水温度因湿球温度较高无法下降，风机仍然加频到最高频率运行，让风机做了无用功。

针对以上问题，本发明提出一种冷却塔风机频率上限值自适应调节方法，该方法通过对冷却塔变频设备的风机频率上限值进行参数优化，控制投入冷却塔运行的风机频率变化，并结合冷却塔风机启动、关闭的温度判断方法控制冷却塔风机的启停状态达到风机运行节能的目的。

所述调节方法根据运行的冷水机组数量、冷却塔数量，单台冷却塔具有的风机数量以及风机频率的额定频率对风机频率的上限值进行参数优化，控制投入冷却塔运行的风机频率变化。

在所述的调控方法中，所有开启的风机同时调整且频率一致。

在图1所示的冷水系统中，冷却水泵的开启的数量与机组运行数量保持一致，即3台冷却水泵对应3台冷水机组、2台冷却水泵对应2台冷水机组。冷却塔风机为全开设计。实际工作时，当冷水机组需求的进水温度或者冷水机组因不用提供冷量待机的条件满足时，为了节能可以关闭冷却水泵和冷却塔风机。

根据实际应用测试并结合功率与风机频率计算关系，本发明得出冷却塔风机频率自适应调节方法，该方法通过以下公式调节风机运行频率的上限值：

，其中：m为运行冷水机组的数量，n为冷却塔使用数量，a为单台冷却塔具有的风机数量。

本发明通过频率和功率的计算关系进行风机频率调节，达到与冷水机组匹配的冷却出水温度，进一步满足系统节能要求。

在冷却塔风机的频率控制一实施例中，冷水机组为2台，冷却水泵为3台（一台备用），冷却塔为4套，风机数量为1塔2机。所有已打开通道的冷却塔风机频率同调，且运行频率一致。

当机组运行数量为1台，冷却塔可用数为4，带入上述公式计算得出，风机运行频率上限为39.7hz。此时风机频率按上限值39.7hz运行。

当机组运行数量为2台，冷却塔可用数为4，带入上述公式计算得出风机运行频率上限为50hz。此时风机频率按上限值50hz运行。

当机组运行数量为1台，冷却塔可用数为3，带入上述公式计算得出风机运行频率上限为43.7hz。此时风机频率按上限值43.7hz运行。

当机组运行数量为2台，冷却塔风机可用数为3，带入上述公式计算得出风机运行频率上限计算值为55hz。由于计算的频率上限值大于风机频率的额定频率50hz，此时风机频率按额定频率50hz运行。

其他情况依次类推。

本发明提出的调节方法限制了风机频率的上限值，但在上限值以内的变频控制依照不同算法进行风机加减频。本发明提出的优化公式是通过限制频率上限，表象出有变频效果。而在上限以内按照传统的pid等方法进行频率控制。本发明还包括对冷却塔风机的启停状态进行控制。

本发明提出的调节方法还包括对冷却塔风机的启停状态进行控制。可以通过冷却回水总管内冷却水的温度设定冷却塔风机的启动温度和关闭温度。

优选地，冷却风机启动温度设定值范围在20℃-29℃。对于离心水冷机组和螺杆水冷机组的开启温度不同，该开启温度通常当做冷水机组冷却水保护温度下限，低于该温度冷水机组无法开启。

作为一种实施例，冷却风机的启动温度可以记录前一天的冷却总管回水温度的平均值作为启动温度，例如每10分钟采样一次，计算所有采用的平均值即为冷却风机的启动温度。当启动温度超过上限值时按上限值设置；当启动温度低于下限值时按下限值设置。

冷却风机关闭温度设定值与启动温度设定值的自适应算法满足关系式：

t启≥t关+b值，其中，

t启为冷却风机的启动温度，t关为冷却风机的关闭温度。

该实施例中b值的取值范围为3℃-8℃，较优为4℃。

当运行的冷水机组为螺杆机时，冷却风机关闭温度不低于18℃。

当运行的机组为离心机时，冷却风机关闭温度不低于12℃。

本发明提出的技术方案的适用:无温湿度传感器或者温湿度传感器损坏,风机采用全开全关工况设计。

本发明对比采用安装室外温湿度传感器的方法控制冷却塔出水温度更加可靠，且无需安装室外温湿度。因为本发明提出的调节方法主要依据风机电机功率与频率成立方的关系，让冷却塔风机处在较为节能的运行状态下仍使冷却塔出水温度一直处于下限温度范围，从而让冷水机组更加节能。

以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。