一种快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法与流程

本发明属于精密冷水机组空调，具体涉及组装式冷冻水风墙。

背景技术：

1、蒸发冷却型空调室外机特别是干冷器，作为从机房外直接获得的空气与机房内空气换热后的流体进行热交换的换热设备，根据室外环境温度的变化，存在两种工作模式：即干模式和湿模式。室外温度较高时，开启湿模式，蒸发冷却开启，回风温度降低，风机在pid调速下降速运行；室外温度较低时，在干模式下，蒸发冷却关闭，回风温度上升，风机在pid调速下加速运行。当前技术主要存在以下问题：1. 模式切换滞后与温度波动：现有技术通常仅根据室外环境干球温度判定湿模式切换至干模式（湿切干）、干模式切换至湿模式（干切湿）进入条件。由于风机调速存在惯性滞后、模式切换时环境湿球温度不确定、蒸发冷却增强换热和风机降速不匹配等因素，会造成干冷器的出液温度在切换瞬间产生较大波动，甚至导致干湿模式频繁切换，从而影响机房内环境温湿度的稳定性。2. 缺乏灵活的节能节水策略：我国地域辽阔，各地气候条件和水资源、电力资源分布不均。有的地区水资源匮乏，需要尽量减少蒸发冷却用水量；有的地区用电成本高，需要尽量降低风机能耗。现有干冷器控制方法通常采用固定的切换阈值，无法根据项目所在地的资源禀赋灵活调整运行策略，难以在节能和节水之间取得最佳平衡。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的技术问题和缺陷，本发明提供了一种快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法。

2、技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，应用于干冷器控制系统，所述系统包括用于监测环境温湿度的环境温湿度传感器、干冷换热器、用于监测干冷换热器进出液温度的进液温度传感器和出液温度传感器、风机，及控制风机转速的的控制器，包括以下步骤：

3、s1，通过控制器实时采集环境干球温度、环境湿球温度、进液温度、出液温度和风机当前转速；

4、s2，基于专家经验和客户选择确定干冷器的运行模式，从而确定干切湿模式切换和湿切干模式切换的触发条件，所述运行模式包括节能优先模式、节水模式和标准模式；

5、s3，判断当前是否满足干切湿触发条件或湿切干触发条件；

6、s4，若当前状态满足触发条件时，控制器根据当前采集的环境参数、进液温度、出液温度和换热量关系，计算得到切换后该运行模式下维持换热量平衡所需的风机目标转速；

7、s5，控制器调节风机到目标转速，并开启或关闭蒸发冷却器，完成模式切换；

8、s6，模式切换后，控制器根据出液温度目标，采用pid算法对风机转速进行微微调使出液温度稳定在设定范围内。

9、进一步的，步骤s3中所述触发条件如下：

10、（1）干切湿模式触发条件采用风机转速与出液温度联合判断：当风机转速大于干切湿设定转速rdry-wet，且出液温度大于出液温度目标值的时间超过切换时间设定值时，触发干切湿，且不同模式下干切湿设定转速如下：

11、节能优先模式：，

12、标准模式：，

13、节水模式：，

14、（2）湿切干模式触发条件采用风机转速与出液温度联合判断：当风机转速小于湿切干设定转速rwe-dryt，且出液温度小于出液温度目标值的时间超过设定值时，触发湿切干，且不同模式下湿切干设定转速rwe-dryt如下：

15、节能优先模式：，

16、标准模式：，

17、节水模式：，

18、式中，是风机最大转速，、和分别是节能优先模式、标准模式和节水模式下的可调范围值。

19、进一步的，所述切换时间设定值为10min。

20、进一步的，步骤s4具体包括以下步骤：

21、所述换热量-转速关系的获取包括以下步骤：

22、s41，设计稳态工况实验：通过固定机组，采集不同工况下的风量vair、进液温度tin、出液温度tout和干湿模式环境温度tref（tdb和twb），以及换热器实测换热量qr，构建干冷器数据集d,；

23、s42，基于多元线性拟合得到换热量模型，并采用最小二乘法计算系数矩阵k，

24、

25、

26、式中，是换热器进出液平均温度，干模式下环境温度，湿模式下环境温度；

27、s43，模型校验：通过决定系数r²和平均相对误差mre对模型进行验证，要求r²=0.999且mre<5%，

28、

29、式中，表示数据集样本总数，表示模型预测值；

30、s44，将拟合后换热量模型的系数矩阵k进行控制器部署，实时计算得到换热量预测值。

31、进一步的，由于出液温度是系统预设值，发明人可以忽略进出液温度波动影响，假设负载阻力稳定，风机风量与风机转速间关系为正比关系，通过下式计算得到维持换热量平衡所需风机转速，

32、

33、式中，是风机转速，、和分别是拟合参数。

34、进一步的，所述拟合参数、和的值分别为1.1×10⁻8，-4.1×10⁻4、4.76854。

35、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

36、1. 出液温度快速稳定：通过在模式切换瞬间利用换热量模型前馈计算目标风机转速，并结合pid反馈调节，实现了出液温度的快速跟随，有效避免了传统方法中因风机调速滞后导致的温度波动和模式频繁切换问题，保障了机房内温湿度的稳定性。2. 灵活节能节水：提供节能优先、节水优先和标准三种运行模式，用户可根据项目所在地的水资源状况、电价水平等实际情况灵活选择。节能优先模式下，系统提前进入湿模式、延迟退出湿模式，减少风机高速运行时间，降低能耗；节水优先模式下，系统延迟进入湿模式、提前退出湿模式，减少蒸发冷却运行时间，降低水耗。3. 成本低廉、易于实施：本发明利用干冷器常规配置的传感器和控制器即可实现，无需额外增加硬件成本，仅需在控制器中内置相应的控制逻辑和参数表，便于工程应用和推广。

1.一种快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，应用于干冷器控制系统，所述系统包括用于监测环境温湿度的环境温湿度传感器、干冷换热器、用于监测干冷换热器进出液温度的进液温度传感器和出液温度传感器、风机，及控制风机转速的的控制器，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，其特征在于，步骤s3中所述触发条件如下：

3.根据权利要求2所述快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，其特征在于，所述切换时间设定值为10min。

4.根据权利要求1所述快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，其特征在于，步骤s4具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，其特征在于，风机风量与风机转速间关系为正比关系，通过下式计算得到维持换热量平衡所需风机转速，

6.根据权利要求5所述快速跟随干冷器出液温度变化的节能节水控制方法，其特征在于，所述拟合参数、和的值分别为1.1×10⁻8，-4.1×10⁻4、4.76854。