專利名稱：制冷系統(tǒng)能效控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種能效控制方法，尤其涉及應用于制冷系統(tǒng)的能效控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有或是即將設(shè)計的建筑冷源設(shè)備包括制冷機組和熱泵等，由于這些冷熱源設(shè)備制造商考慮的都是某個環(huán)境中設(shè)備的統(tǒng)一使用，制冷主機在某個狀態(tài)點工作具有設(shè)備設(shè)計的最高效率點，但設(shè)計者沒有深入了解建筑運營的全面情況，現(xiàn)場安裝和每棟建筑使用又有其自身的特點，建筑的熱負荷是不斷隨室內(nèi)熱負荷和室外環(huán)境變化的，那么怎樣使相同的冷源設(shè)備符合不同建筑各自的特性運行，是一件矛盾的事情，也是當前這些冷熱源設(shè)備浪費能源之處和節(jié)約能源需要解決的技術(shù)問題。同時多臺制冷主機聯(lián)合運行時，如何控制臺數(shù)和設(shè)定制冷系數(shù)使系統(tǒng)的時刻能效處于最高點，當前的控制系統(tǒng)既沒有計算方法也沒有能效顯示。另外，現(xiàn)有安裝的制冷機組控制都只是固定式的設(shè)定控制以及制冷主機的運行狀態(tài)顯示，系統(tǒng)負荷過高或過低也只能依賴操作人員判斷增加機組投入運行或停止運行，沒有根據(jù)供冷負荷能效運算動態(tài)調(diào)節(jié)制冷參數(shù)及自動控制機組的增減啟停運行，可能導致多臺制冷機組運行效率偏離最高點且出現(xiàn)頻繁增減機組運行的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中等缺陷，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)制冷系統(tǒng)能效自動調(diào)節(jié)及制冷機組群控的制冷系統(tǒng)能效控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種制冷系統(tǒng)能效控制方法， 所述制冷系統(tǒng)包括工作站和多臺制冷主機，所述制冷主機連接有冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵及用于控制其運行參數(shù)的控制器，所述方法包括以下步驟SO、制冷系統(tǒng)初始化，根據(jù)預設(shè)間隔時間開啟自動分析運行模式；Si、實時采集每臺制冷主機的所述運行參數(shù)并計算每臺制冷主機或冷卻塔能效最優(yōu)時的所述運行參數(shù)，在工作站監(jiān)控界面上顯示所述運行參數(shù)的最優(yōu)值；工作站根據(jù)該最優(yōu)值控制所述控制器調(diào)節(jié)所述運行參數(shù)使每臺制冷主機能效最優(yōu)；S2、通過逐臺增減法控制制冷系統(tǒng)使其能效最高；S3、維持所述運行參數(shù)的最優(yōu)值運行所述制冷系統(tǒng)，關(guān)閉自動分析運行模式，直到下一次自動分析運行模式開啟，返回Sl。所述制冷系統(tǒng)的工作站1中預先設(shè)置有開啟自動分析運行模式的間隔時間，每過一個所述間隔時間，自動分析運行模式自動開啟并控制能效最優(yōu)，系統(tǒng)關(guān)閉自動分析運行模式，系統(tǒng)維持當前的運行參數(shù)，直到下一個間隔時間，自動分析運行模式自動開啟并重新進行能效控制。間隔時間的長短可根據(jù)制冷系統(tǒng)所處建筑物的實際情況或根據(jù)用戶自身的需求設(shè)定。本方法不僅有利于系統(tǒng)能效最優(yōu)的實現(xiàn)，也能更好地避免能源的浪費。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法中，所述步驟Sl中制冷主機的能效控制還包
4括冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵的運行參數(shù)或能效控制；所述監(jiān)控界面顯示的所述運行參數(shù)包括冷凍水出水溫度、冷卻水泵中制冷劑冷凝壓力、冷卻塔出水溫度及排熱效率、每臺制冷主機的效率及其壓縮機效率與制冷效率COP ； 所述監(jiān)控界面還顯示每臺制冷主機的效率曲線。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法中，單臺制冷主機壓縮機能效控制方法包括以下步驟Al、計算壓縮機做功和效率，壓縮機做功Wc,n = n/(n-l)Rg*TIN[(PEX/PIN)n-lAM]*Q/Vl*C%，其中其中 TIN、PIN、PEX、 為制冷主機中冷媒的吸氣溫度、吸氣壓力，排氣壓力，V1為冷媒吸氣溫度Tin的比體積，Q為制冷主機的總吸氣量，為制冷主機壓縮機的能級，&為冷媒的氣體常數(shù)，η為冷媒的多變指數(shù)；壓縮機的效率η = W。,n/KW. h，其中KW. h為制冷主機電機的耗電量；A2、通過控制器設(shè)定并控制冷凍水出水溫度在一個范圍內(nèi)，冷凍水回水溫度為固定值；利用制冷主機控制器內(nèi)置的自找最大值算法，通過調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度找出壓縮機的效率n最大值，獲取此時的冷凍水出水溫度，所述冷凍水出水溫度應高于所述范圍的下限值；A3、調(diào)節(jié)控制實際的冷凍水出水溫度與獲取值相同，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上；Α4、計算并顯示制冷主機的制冷效率COP，COP = Q/KW. h，其中KW. h為制冷主機電機的耗電量，Q為制冷主機的制冷量；制冷主機的制冷量Q = C*A T1^FLIJFL1為冷凍水流量、Δ T1為冷凍水出回水溫差、 C為水的比熱常數(shù)；在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法中，單臺冷卻水泵的時刻最佳流量控制方法， 包括以下步驟Bi、計算制冷劑飽和溫度Tsa = T。i+AT。d，其中Tcd為冷卻水泵回水溫度、Δ T。d為傳熱效果溫差值，傳熱效果溫差值A(chǔ)T。d*固定值；B2、參照制冷劑飽和溫度與壓力對應表，得出制冷劑對應的冷凝壓力Pth ；B3、通過制冷主機的控制器將實際壓力？^與對應表中的冷凝壓力Pth對比，調(diào)節(jié)控制冷卻水泵，使p。d與Pth相同，此時冷卻水泵的流量為最佳流量，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法中，冷卻塔出水溫度及能效控制方法，包括以下步驟Cl、計算冷卻塔的排熱量％ = C* Δ T2*FL2，其中FL2為冷卻塔出水流量、Δ T2為冷卻塔出回水溫差、C為水的比熱常數(shù)數(shù)；C2、排熱效率COP2 = Q2/Kff. h2，其中KW. h為冷卻塔的耗電量，Q為冷卻塔的排熱量； 利用所述控制器內(nèi)置的自找最大值算法確定冷卻塔的最大排熱效率，獲取此時的冷卻塔出回水溫差Δ T2;C3、計算最佳的冷卻塔出水溫度Text = Twet+ Δ T2，其中所述運行參數(shù)包括冷卻塔出回水溫差Δ T2和外界濕球溫度Twet，利用所述控制器調(diào)節(jié)控制冷卻塔出水溫度，此時冷卻塔出水溫度達到最佳值，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法，步驟Sl還包括冷凍水出水流量的控制調(diào)節(jié)
與顯不。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法中，步驟S2包括下列分步驟S21、所述制冷主機冷凍水回水溫度設(shè)置有一個固定值、出水溫度設(shè)置有一個范圍，所述制冷主機壓縮機效率與負載率均設(shè)置有上限值，工作站讀取所述冷凍水回水溫度、 出水溫度范圍及壓縮機效率與負載的上限值；S22、當冷凍水回水溫度大于設(shè)定值，且已開啟的制冷主機的壓縮機效率與負載率均大于或等于其上限值時，增加一臺制冷主機投入；當冷凍水回水溫度小于所述設(shè)定值時， 采用N-I算法，即將減少一臺主機的制冷系統(tǒng)的總制冷量分配到N-I臺制冷主機上，如果計算出的冷凍水的出水溫度高于設(shè)置范圍的下限溫度，則減少運行一臺制冷主機；S23、如果制冷主機運行數(shù)發(fā)生變化，返回步驟Sl調(diào)節(jié)每臺制冷主機能效最高，繼而控制N+1或N-I臺制冷主機能效最高。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法，步驟SO還包括計算當前的室內(nèi)熱負荷，以初步確定運行的制冷主機臺數(shù)并開啟相同臺數(shù)的制冷主機。在本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，所述工作站控制所述控制器調(diào)節(jié)所述運行參數(shù)，，所述工作站內(nèi)置用于控制制冷系統(tǒng)能效控制方法的算法程序。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法改變了制冷主機固定運行方式，實現(xiàn)制冷組能靈活適應建筑變化運行；控制制冷主機始終處于相對時刻的最高效率點運行和群控高效匹配運行。本發(fā)明的制冷系統(tǒng)能效控制方法解決了冷卻塔冷卻效果差或無法判斷冷卻效率的問題；有了明確參數(shù)指導冷卻水泵、冷凍水泵流量需求，解決了冷卻水泵和冷凍水泵變流量降低制冷效果問題。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的制冷系統(tǒng)中單臺制冷主機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的制冷系統(tǒng)中冷卻塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明制冷系統(tǒng)能效控制方法的流程圖；圖5是本發(fā)明制冷系統(tǒng)能效控制方法中單臺制冷主機能效控制的流程圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合圖1-5及實施例， 對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。如圖1-3所示，本發(fā)明通過路由器將工作站1、通信模塊2、制冷機組和總冷凍水管組成網(wǎng)絡(luò)；工作站設(shè)置有服務器12，并對采集的所有信息分析處理，實現(xiàn)對多臺制冷機組聯(lián)合運行的時刻最高能效點的群控。
制冷機組和工作站1之間連接有通訊模塊2，通訊模塊2與工作站1的服務器12 及制冷機組的控制器3以有線或無線的通訊連接；制冷機組包括若干臺制冷主機4。結(jié)合圖2可知，每臺制冷主機4包括依次連接形成一個循環(huán)的壓縮機41、冷凝器42、電子膨脹閥 43和蒸發(fā)器44，形成一個“吸熱蒸發(fā)、壓縮、冷凝、膨脹降壓”反復循環(huán)的制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)還包括輔助制冷主機水循環(huán)運行的冷卻水泵51、冷凍水泵52和冷卻塔 6。冷凍水泵52與蒸發(fā)器44連接，蒸發(fā)器44吸取冷凍水泵52制冷中過程產(chǎn)生的熱量；冷卻水泵51與冷凝器42連接，冷卻水泵51提供冷卻水對冷凝器42中的熱蒸汽進行冷卻。冷卻塔6連接冷凝器，對吸收冷凝器中熱量的冷卻水進行冷卻。冷卻水泵51、冷凍水泵52或冷卻塔6的進出水管道、進出氣管道上設(shè)置有溫度傳感器7、流量計10、壓力傳感器8，制冷主機4或冷卻塔6上均設(shè)置有電機，電機上設(shè)置有變頻器11 (變頻器英文縮寫為VFD)和電能計量儀。以上傳感器或電能計量器等采集到的運行參數(shù)，通過通訊模塊2傳遞給工作站1，工作站1分析計算后反饋給制冷主機4或冷卻塔 6，計算后的運行參數(shù)在上顯示在工作站的監(jiān)控界面上。冷卻塔6附近的室外環(huán)境設(shè)置有溫濕度傳感器9，用于獲取外界濕球溫度。制冷系統(tǒng)還包括分別用于控制制冷主機4、冷卻塔6、冷卻水泵51或冷凍水泵52 的控制器3，控制器3接受工作站1的指令對制冷主機4、冷卻塔6、冷卻水泵51或冷凍水泵 52進行控制。本實施例包括若干控制器3，每臺制冷主機4由一個控制器3控制，每三臺冷卻塔6由一個控制器3控制，每三臺冷卻水泵51由一個控制器3控制，每三臺冷凍水泵52 由一個控制器3控制。本實施例采用的控制器3是善能;3eSM-Tll控制器，且控制器種類的選擇和數(shù)量的應用可根據(jù)用戶的需求進行選擇與更換，并不局限于本實施例的方案。工作站1的服務器12內(nèi)設(shè)有用于控制制冷系統(tǒng)能效的能效算法程序，包括制冷主機4壓縮機自找時刻最高能效點算法、冷卻塔6時刻最佳出水溫度算法、冷卻水泵51時刻最佳流量算法和制冷機組負荷分配趨近最高能效點的群控算法。所述控制器3及服務器12內(nèi)設(shè)置有自找最大值算法，該算法首先設(shè)定一個參數(shù)范圍和一個基準值，采集的參數(shù)若選取在該參數(shù)范圍內(nèi)則進行下一步運算，否則棄置該參數(shù)； 將采集的參數(shù)與該基準值進行比較，保留較大的值作為新的基準值；反復采集并進行循環(huán)比較，直到得出最大值。如圖4所示，制冷系統(tǒng)能效控制方法，包括以下步驟SO、制冷系統(tǒng)初始化，根據(jù)預設(shè)間隔時間間啟自動分析運行模式；Si、實時采集每臺制冷主機4的所述運行參數(shù)并計算每臺制冷主機4或冷卻塔6 能效最優(yōu)時的所述運行參數(shù)，在工作站1監(jiān)控界面上顯示所述運行參數(shù)的最優(yōu)值；工作站1 根據(jù)該最優(yōu)值控制所述控制器3調(diào)節(jié)所述運行參數(shù)使每臺制冷主機4能效最優(yōu)；S2、通過逐臺增減法控制制冷系統(tǒng)使其能效最高；S3、維持所述運行參數(shù)的最優(yōu)值運行所述制冷系統(tǒng)，關(guān)閉自動分析運行模式，直到下一次自動分析運行模式開啟，返回Sl。優(yōu)選的是，本實施例中采用的自動分析運行的方法。Sl步驟中的能效控制主要是調(diào)節(jié)監(jiān)控界面中顯示的運行參數(shù)，使其實際值與最優(yōu)值相同，以控制每臺制冷主機4能效最優(yōu)。最優(yōu)值隨著環(huán)境條件的變化而處于不斷變化的狀態(tài)，通過內(nèi)置于工作站1中的算法計算得出并顯示在監(jiān)控界面上，并通過內(nèi)置于工作站1中的程序自動下達指令調(diào)節(jié)控制上述的運行參數(shù)。能效控制包括單臺制冷主機4的能效控制，制冷主機4的能效控制包括冷卻塔6、 冷卻水泵51、冷凍水泵52的運行參數(shù)或能效控制；另一種實施方式是手動設(shè)定運行參數(shù)，按照固定的運行參數(shù)運行該制冷系統(tǒng)。進一步地，工作站設(shè)置有監(jiān)控界面，步驟Sl中監(jiān)控界面中顯示的運行參數(shù)包括冷凍水出水溫度、冷卻水泵51中制冷劑冷凝壓力、冷卻塔6出水溫度及排熱效率、每臺制冷主機4的效率及其壓縮機效率與制冷效率COP ；顯示的運行參數(shù)包括計算出的最優(yōu)值和當前工作狀態(tài)的實際值；監(jiān)控界面還顯示每臺制冷主機的效率曲線。監(jiān)控界面可實現(xiàn)界面切換，方便用戶有針對性地觀察單項或幾項特定的運行參數(shù)。如圖5所示，單臺制冷主機4壓縮機41能效控制方法應用工作站1服務器12中的制冷主機4壓縮機41自找時刻最高能效點算法完成，包括以下步驟Al、計算壓縮機41做功和效率，壓縮機做功Wc,n = n/ (n-1) Rg*TIN[ (PEX/PIN)n_Vn_l] *Q/Vl*C%，其中所述運行參數(shù)包括制冷主機4的吸氣溫度Tin，吸氣壓力Pin，排氣壓力Pex，冷媒吸氣溫度Tin的比體積V1，制冷主機4的總吸氣量Q，制冷主機4壓縮機41的能級C%，冷媒的氣體常數(shù)&，冷媒的多變指數(shù)η;壓縮機41的效率η = W。,n/KW. h，其中所述運行參數(shù)包括KW. h為制冷主機4電機的耗電量；A2、通過控制器設(shè)定并控制冷凍水出水溫度在一個范圍內(nèi)，冷凍水回水溫度為固定值；利用制冷主機控制器內(nèi)置的自找最大值算法，通過調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度找出壓縮機的效率n最大值，獲取此時的冷凍水出水溫度，所述冷凍水出水溫度應高于所述范圍的下限值；A3、調(diào)節(jié)控制實際的冷凍水出水溫度與獲取值相同，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上；Α4、計算并顯示制冷主機的制冷效率COP，COP = Q/KW. h，其中KW. h為制冷主機4 電機的耗電量，Q為制冷主機4的制冷量；制冷主機4的制冷量Q = C*A T1^FL1, FL1為冷凍水流量、Δ T1為冷凍水出回水溫差、C為水的比熱常數(shù)。進出氣管道上的壓力傳感器8和溫度傳感器7分別獲取制冷主機的吸氣壓力Pin 與溫度Tin、排氣壓力Pex與溫度Tex，并傳遞給控制器3，控制器3進一步傳遞給工作站?？刂破?能通訊寫指令調(diào)節(jié)吸氣閥或調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度(在其限定的最低點以上)。壓縮機41的做功多少取決與ΔΡ(吸氣和排氣的壓力差)和吸氣量(陰陽轉(zhuǎn)子的滑閥或進氣閥的開度)。要對制冷主機4節(jié)約能源應從ΔΡ和最大吸氣量角度考慮，電機的扭矩也是由這兩個因素決定。那么要降低壓縮比，就得降低冷凝壓力，使冷卻效果更佳。 而電機的最佳效率η在85%左右。在能量調(diào)節(jié)閥加載滿后，電機的功率是多少取決于外界冷凝壓力，沒法控制主機的效率問題。當然外界冷凝壓力一定時，通過能量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié) (實際上是通過調(diào)節(jié)出水溫度)控制電機的實際功率傾向85%的額定功率或通過自找最大值算法求取最大值(當功率低于85%時)。在過渡季節(jié)或冬季經(jīng)實驗，都低于此，因外界冷凝效果好。在夏天因冷凝壓力較高，有可能控制制冷主機4的功耗及主機大小搭配。因此兩個矛盾的方面結(jié)合考慮和使用，冷凝壓力越低，主機能耗越少，此時若能調(diào)節(jié)吸氣量使電機的功率傾向85%的額定功率最為理想。過度季節(jié)或冬季，因外界冷凝效果好，盡量產(chǎn)生偏低溫的制冷劑，畢竟制冷主機的電機最低功率時也消耗一定能源，還不如利用其效率，有利于系統(tǒng)節(jié)約能源。如果不能獲取對應制冷主機4的通訊模塊，在對應的傳感器傳輸線上安裝信號分配器獲取上述的參數(shù)(或在吸排氣管道重新安裝壓力溫度傳感器)，解除制冷機控制面板的冷凍水出水溫度調(diào)節(jié)(或是能量調(diào)節(jié)閥)，利用善能:3eSM-Tll控制器對應的信號口接入， 以使冷凍水出水溫度可受控制器算法調(diào)節(jié)。單臺冷卻水泵51的時刻最佳流量控制方法應用工作站1服務器12中內(nèi)置的冷卻水泵51時刻最佳流量算法，包括以下步驟Bi、計算制冷劑飽和溫度Tsa = Tei+Δ T。d，其中所述運行參數(shù)包括冷卻水泵回水溫度Tcd和傳熱效果溫差值Δ T。d，其中傳熱效果溫差值A(chǔ)T。d為固定值；B2、參照制冷劑飽和溫度與壓力對應表，得出制冷劑對應的冷凝壓力Pth ；B3、通過冷卻水泵51的控制器3將實際壓力P。d與對應表中的冷凝壓力Pth對比， 調(diào)節(jié)控制冷卻水泵，使P。d與Pth相同，此時冷卻水泵51的流量為最佳流量，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上。冷卻水泵設(shè)置有電機，電機上加裝有變頻器11，可通過控制器對其進行PID控制變頻器11對冷卻水泵進行變頻調(diào)節(jié)。PID控制是工程上調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制的簡稱。其中，工作站1的服務器12中設(shè)置有可供查詢的制冷劑飽和溫度與壓力對應表， 且與冷卻泵時刻最佳流量算法相鏈接，由于該對應表為公知常識，此處不再一一列出；由于本發(fā)明可應用于不同型號的制冷機組，故使用的制冷劑種類也有所有不同，具體實施時根據(jù)選用的制冷機組型號和制冷劑種類從該對應表中調(diào)出，應用于冷卻泵時刻最佳流量算法。冷卻塔6出水溫度及能效控制方法應用工作站1服務器12中內(nèi)置的冷卻塔6時刻最佳出水溫度算法，包括以下步驟Cl、計算冷卻塔的排熱量A = C2*AT2*FL2，其中FL2為冷卻塔出水流量、Δ T2為冷卻塔出回水溫差、C為水的比熱常數(shù)；C2、排熱效率COP2 = Q2/Kff. h2，其中KW. h為冷卻塔的耗電量，Q為冷卻塔6的排熱量；利用所述控制器3內(nèi)置的自找最大值算法確定冷卻塔的最大排熱效率，獲取此時的冷卻塔出回水溫差Δ T2;C3、計算最佳的冷卻塔出水溫度Text = Twet+ Δ T2，其中所述運行參數(shù)包括冷卻塔出回水溫差Δ T2和外界濕球溫度Twrt，利用所述控制器3調(diào)節(jié)控制冷卻塔出水溫度，此時冷卻塔出水溫度達到最佳值，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上。該方法中的控制是利用控制器3內(nèi)置的PID算法指導電機上設(shè)置的變頻器11變頻調(diào)節(jié)風機的速度來調(diào)節(jié)冷卻塔出水溫度達到最佳值。冷卻塔是用于將進入其中的冷卻水在塔中噴淋，使之與空氣直接接觸，通過蒸發(fā)和對流把攜帶的熱量散發(fā)到大氣中去的冷卻裝置。
其中外界濕球溫度Twet標定空氣相對濕度的一種手段，其涵義是，某一狀態(tài)下的空氣，同濕球溫度表的濕潤溫包接觸，發(fā)生絕熱熱濕交換，使其達到飽和狀態(tài)時的溫度。冷卻塔6附近的室外環(huán)境設(shè)置有溫濕度傳感器9，用于獲取外界濕球溫度。一般情況下，當外界濕球溫度Twet大于或等于28. 0°C時，Δ T2 = 4. 5°C;當室外Twet 小于觀.0°C且冷卻塔出水溫度大于制冷主機進水溫度的下限值時，不斷調(diào)節(jié)Δ T2，利用COP =排熱量Q/冷卻塔耗電量KW. h自找最大值算法，使確定Δ T2，對比計算的冷卻塔6最佳出水溫度Text = Twet+Δ T2與實際的出水溫度，利用控制器3的PID算法指導電機變頻器11調(diào)節(jié)風機的速度；當冷卻塔6出水溫度小于或等于制冷主機進水溫度時，風機頻率為F = OHZ 并停止運行。此外，由于濕球溫度的計算方法為公知常識，此處不再詳細說明。當14°C°C< Twet < 28. 0°C時，另一種實施方式是利用回水溫度計算的焓值與濕球溫度的焓值A(chǔ)h來計算ΔΤ2。此外，步驟Sl還包括冷凍水出水流量的控制調(diào)節(jié)與顯示。冷凍水出水流量根據(jù)末端負荷變化進行調(diào)節(jié)。冷凍水泵52的電機上安裝有變頻器11，通過控制器變頻調(diào)節(jié)冷凍水泵，以改變冷凍水的出水流量。末端負荷是指制冷主機用于制冷所產(chǎn)生的制冷負荷量。本發(fā)明中的步驟S2包括下列分步驟S21、所述制冷主機4冷凍水回水溫度設(shè)置有一個固定值、出水溫度設(shè)置有一個范圍，所述制冷主機4壓縮機41效率與負載率均設(shè)置有上限值，工作站1讀取所述冷凍水回水溫度、出水溫度范圍及壓縮機效率與負載的上限值； S22、當冷凍水回水溫度大于設(shè)定值，且已開啟的制冷主機4的壓縮機41效率與負載率均大于或等于其上限值時，增加一臺制冷主機投入；當冷凍水回水溫度小于所述設(shè)定值時，采用N-I算法，即將減少一臺制冷主機的制冷系統(tǒng)的總制冷量分配到N-I臺制冷主機上，如果計算出的冷凍水的出水溫度高于設(shè)置范圍的下限溫度，則減少運行一臺制冷主機 4；S23、如果制冷主機4運行數(shù)發(fā)生變化，返回步驟Sl調(diào)節(jié)每臺制冷主機4能效最高，繼而控制Ν+1或N-I臺制冷主機4能效最高。本發(fā)明的步驟S2調(diào)用工作站服務器內(nèi)置的制冷機組負荷分配趨近最高能效點的群控算法；本實施方案的逐臺增減法中，制冷主機4的壓縮機41效率及負載率的上限值均設(shè)置為85%，該上限值可根據(jù)環(huán)境條件及制冷主機的型號進行調(diào)節(jié)；冷凍水的出回水溫度根據(jù)環(huán)境條件的改變而發(fā)生變化；減少的一臺應為負載最高的制冷主機，同時計算壓縮機的效率和整體COP效率是否下降，對于群控中每臺制冷機由自身控制器最高能效點控制。此外，SO步驟還包括計算當前的室內(nèi)熱負荷，以初步確定運行的制冷主機臺數(shù)并開啟相同臺數(shù)的制冷主機，以避免開啟的制冷主機臺數(shù)過多而使資源浪費或過少而無法達到制冷效果。雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或材料，可以對本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實施方式。
權(quán)利要求
1.一種制冷系統(tǒng)能效控制方法，所述制冷系統(tǒng)包括工作站(1)、多臺制冷主機(4)，所述制冷主機(4 )連接有冷卻塔(6 )、冷卻水泵(51 )、冷凍水泵(52 )及用于控制其運行參數(shù)的控制器(3)，其特征在于，所述方法包括以下步驟50、制冷系統(tǒng)初始化，根據(jù)預設(shè)間隔時間開啟自動分析運行模式；51、實時采集每臺制冷主機(4)的所述運行參數(shù)并計算每臺制冷主機(4)或冷卻塔(6) 能效最優(yōu)時的所述運行參數(shù)，在工作站(1)監(jiān)控界面上顯示所述運行參數(shù)的最優(yōu)值；工作站(1)根據(jù)該最優(yōu)值控制所述控制器(3 )調(diào)節(jié)所述運行參數(shù)使每臺制冷主機(4 )能效最優(yōu)；52、通過逐臺增減法控制制冷系統(tǒng)使其能效最高；53、維持所述運行參數(shù)的最優(yōu)值運行所述制冷系統(tǒng)，關(guān)閉自動分析運行模式，直到下一次自動分析運行模式開啟，返回Sl。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，所述步驟Sl中制冷主機(4)的能效控制還包括冷卻塔(6)、冷卻水泵(51)、冷凍水泵(52)的運行參數(shù)或能效控制；所述監(jiān)控界面顯示的所述運行參數(shù)包括冷凍水出水溫度、冷卻水泵(5)中制冷劑冷凝壓力、冷卻塔(6)出水溫度及排熱效率、每臺制冷主機(4)的效率及其壓縮機(41)效率與制冷效率COP ；所述監(jiān)控界面還顯示每臺制冷主機(4)的效率曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，單臺制冷主機(4)壓縮機(41)能效控制方法包括以下步驟Al、計算壓縮機(41)做功和效率，壓縮機做功 Wc，n=n/ (n-1) Rg*TIN [ (PEX/PIN) n_1/n-l] * Q/ ν 一 C%，其中 TIN、PIN、PEX、為制冷主機(4)中冷媒的吸氣溫度、吸氣壓力，排氣壓力，ν ！為冷媒吸氣溫度Tin的比體積，Q為制冷主機(4)的總吸氣量，C%為制冷主機(4)壓縮機(41)的能級，艮為冷媒的氣體常數(shù)，η為冷媒的多變指數(shù)；壓縮機(41)的效率n=W。，n/KW. h，其中KW. h為制冷主機(4)電機的耗電量；A2、通過控制器(3)設(shè)定并控制冷凍水出水溫度在一個范圍內(nèi)，冷凍水回水溫度為固定值；利用制冷主機(4)控制器(3)內(nèi)置的自找最大值算法，通過調(diào)節(jié)冷凍水出水溫度找出壓縮機的效率Π最大值，獲取此時的冷凍水出水溫度，所述冷凍水出水溫度應高于所述范圍的下限值；A3、調(diào)節(jié)控制實際的冷凍水出水溫度與獲取值相同，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上；A4、計算并顯示制冷主機的制冷效率COP，COP= Q/KW. h，其中KW. h為制冷主機(4)電機的耗電量，Q為制冷主機(4)的制冷量；制冷主機(4)的制冷量Q=C* Δ TjFL1, FL1為冷凍水流量、Δ T1為冷凍水出回水溫差、C 為水的比熱常數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，單臺冷卻水泵(5)的時刻最佳流量控制方法，包括以下步驟Bi、計算制冷劑飽和溫度Tsa=Tcd+Δ T。d，其中Tei為冷卻水泵回水溫度、Δ T。d為傳熱效果溫差值，傳熱效果溫差值A(chǔ)T。d*固定值；B2、參照制冷劑飽和溫度與壓力對應表，得出制冷劑對應的冷凝壓力Pth ；B3、通過冷卻水泵(51)的控制器(3)將實際壓力P。d與對應表中的冷凝壓力Pth對比， 調(diào)節(jié)控制冷卻水泵(51 )，使P。d與Pth相同，此時冷卻水泵的流量為最佳流量，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，冷卻塔(6)出水溫度及能效控制方法，包括以下步驟Cl、計算冷卻塔的排熱量A=C*AT2*FL2，其中FL2為冷卻塔出水流量、ΔΤ2為冷卻塔出回水溫差、C為水的比熱常數(shù)；C2、排熱效率COP2= Q2/Kff. It2，其中KW. h為冷卻塔的耗電量，Q為冷卻塔(6)的排熱量； 利用所述控制器(3)內(nèi)置的自找最大值算法確定冷卻塔的最大排熱效率，獲取此時的冷卻塔出回水溫差Δ T2;C3、計算最佳的冷卻塔出水溫度Tm=Twrt+ Δ T2，其中所述運行參數(shù)包括冷卻塔出回水溫差八1~2和外界濕球溫度Twet，利用所述控制器(3)調(diào)節(jié)控制冷卻塔出水溫度，此時冷卻塔出水溫度達到最佳值，并傳輸至工作站顯示在監(jiān)控界面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，步驟Sl還包括冷凍水出水流量的控制調(diào)節(jié)與顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，步驟S2包括下列分步驟521、所述制冷主機(4)冷凍水回水溫度設(shè)置有一個固定值、出水溫度設(shè)置有一個范圍， 所述制冷主機(4)壓縮機(41)效率與負載率均設(shè)置有上限值，工作站(1)讀取所述冷凍水回水溫度、出水溫度范圍及壓縮機效率與負載的上限值；522、當冷凍水回水溫度大于設(shè)定值，且已開啟的制冷主機(4)的壓縮機(41)效率與負載率均大于或等于其上限值時，增加一臺制冷主機投入；當冷凍水回水溫度小于所述設(shè)定值時，采用N-I算法，即將減少一臺主機的制冷系統(tǒng)的總制冷量分配到N-I臺制冷主機上， 如果計算出的冷凍水的出水溫度高于設(shè)置范圍的下限溫度，則減少運行一臺制冷主機(4)；523、如果制冷主機運行數(shù)發(fā)生變化，返回步驟Sl調(diào)節(jié)每臺制冷主機(4)能效最高，繼而控制Ν+1或N-I臺制冷主機(4)能效最高。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，步驟SO還包括計算當前的室內(nèi)熱負荷，以初步確定運行的制冷主機臺數(shù)并開啟相同臺數(shù)的制冷主機。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項所述的制冷系統(tǒng)能效控制方法，其特征在于，所述工作站(1)控制所述控制器(3)調(diào)節(jié)所述運行參數(shù)，所述工作站內(nèi)置用于控制制冷系統(tǒng)能效控制方法的算法程序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制冷系統(tǒng)能效控制方法，包括以下步驟制冷系統(tǒng)初始化，根據(jù)預設(shè)間隔時間開啟自動分析運行模式；實時采集每臺制冷主機的所述運行參數(shù)并計算每臺制冷主機或冷卻塔能效最優(yōu)時的所述運行參數(shù)，在工作站監(jiān)控界面上顯示所述運行參數(shù)的最優(yōu)值；工作站根據(jù)該最優(yōu)值控制所述控制器調(diào)節(jié)所述運行參數(shù)使每臺制冷主機能效最優(yōu)；通過逐臺增減法控制制冷系統(tǒng)使其能效最高；維持所述運行參數(shù)的最優(yōu)值運行所述制冷系統(tǒng)，關(guān)閉自動分析運行模式，直到下一次自動分析運行模式開啟。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)制冷系統(tǒng)能效自動調(diào)節(jié)及制冷機組群控。
文檔編號F25B49/02GK102455093SQ201110235929
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者李先安 申請人:深圳市善能科技有限公司