[发明专利]中央空调制冷系统的能耗控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及中央空调制冷系统的控制技术，更具体地说，涉及中央空调制冷系统的能耗控制技术。

背景技术

空调系统中的制冷运行过程为：冷水机组制备一定温度的冷冻水，通过冷冻水泵输送到末端设备，与室内空气进行热交换，吸收室内的热量，同时除去室内空气中多余的水分，以满足室内环境的要求。冷冻水吸收室内的热量后温度升高，再通过冷水机组冷却后循环使用。冷水机组在工作时产生的热量(主要为冷冻水从室内吸收的热量，也包括冷水机组工作时压缩机及自身损耗所产生的热量)则由循环冷却水吸收，通过冷却水泵输送到冷却塔与室外空气进行热、湿交换，最终散发在大气环境中。

冷水机组的效率受到多种因素的影响，可以看作是多种因素的函数。主要因素有机组供冷量、冷冻水供水温度(或冷水机组蒸发压力)、冷却水进水温度/出水温度(或冷水机组冷凝压力)等。一般而言，这些因素与冷水机组的效率之间的关系为：

在供冷量等于额定容量的45％～75％之间时，机组效率出现峰值；

机组冷冻水出水温度越高，则机组效率越高；

在一定的范围内，机组冷却水进水温度越低，则机组效率越高。

同样，离心水泵的效率也是其流量的函数，一般在水泵流量75％～90％的范围内，水泵效率出现峰值。

同时，供水方式(恒压供水或非恒压供水)和水泵转速也会影响水泵效率。

根据以上描述，对于相同的室内制冷负荷要求，可以有不同的满足方法。既可以采用较低的冷冻水供水温度及较小的冷冻水流量，此时冷水机组的能耗较高，但冷冻水泵的能耗较低，或者采用较高的冷冻水供水温度和较大的冷冻水流量。同样，对于相同的冷水机组出力要求，可以选择使其工作在较低的冷凝压力下，此时冷水机组的能耗较低，但是由于较低的冷凝压力需要较高的冷却水流量，因而冷却水泵的能耗较高；或者相反，采用冷水机组能耗较高而冷却水泵能耗较低的工作方式。

当多台冷水机组并联运行时，将有更多的选择可能。相同的制冷负荷要求可以用较多的冷水机组同时工作，而每台工作在较低负荷下来满足，也可以用较少的冷水机组同时工作，而每台冷水机组工作在接近满负荷下来满足。冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔之间也可以不按照“一一对应”的方式进行工作。

由于冷水机组、冷冻水泵和冷却水泵的效率都有峰值存在，而在实际运行时，这些设备的工况一般不会恰好同时运行在各自的峰值效率点上。同时，冷冻水的温度与流量，及冷却水的温度与流量都允许在一定的范围内变化，而不会对满足制冷需求造成影响。这样，就有可能通过统筹考虑，通过合理选择冷水机组出力、冷冻水供水温度及流量、冷却水进水温度以及冷却塔工作状态等参数，调整各设备的工作状态，达到使整个冷冻机房设备运行效率最高的优化目标。

发明内容

本发明旨在提供一种能优化整个冷冻机房设备运行效率，从而降低整个空调制冷系统的总能耗的方法及装置。

根据本发明的实施例，提供一种中央空调制冷系统的能耗控制方法，包括：

采集中央空调制冷系统中各个设备的设备特性，根据设备特性建立每一个设备的能耗模型；

以一定的时间间隔采集中央空调制冷系统的制冷负荷的实际值，根据当前的制冷负荷的实际值、以及每一个设备的能耗模型，计算系统最优运行状态，系统最优运行状态使得所有设备的总能耗最低；

根据系统最优运行状态，调整每一个设备的运行状态；

重复采集制冷负荷的实际值、计算系统最优运行状态、以及调整每一个设备的运行状态的过程。

在一个实施例中，中央空调制冷系统中包括冷水机组，对于冷水机组，采集的设备特性包括：

t_chws，冷冻水供水温度；

t_cws/oat，水冷设备的冷却水进水温度，或者风冷设备的室外空气干球温度；

Q，冷水机组容量；

Q_ref，冷水机组在典型蒸发温度和冷凝温度下的额定容量；

P_ref，在典型蒸发温度和冷凝温度下的输入功率；

冷水机组的能耗模型通过上述设备特性的回归运算得到，包括：

根据t_chws和t_cws/oat得到第一函数；

根据t_chws和t_cws/oa得到第二函数；

根据Q、Q_ref和第一函数得到第四函数；

根据第四函数得到第三函数；