一种中央空调全局最优节能控制方法与流程

技术特征：
1.一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1、根据实际设备，建立冷水机组的数学模型，并通过所述数学模型计算出各运行工况下的主机能效cop，动态设定冷水机组冷冻水的出水温度，并相应的动态进行加减机判断；s2、根据实际设备，建立冷冻水泵的数学模型，并通过所述数学模型计算出各运行工况下的冷冻水泵能耗，动态调整冷冻水泵的运行频率，保证冷冻水路环路系统最不利端的供回水压差，进而满足中央空调末端冷冻水流量的需求；s3、根据实际设备，建立冷却塔的数学模型，并通过数学模型计算出各运行工况下的冷却水泵能耗，确定当前工况下的最优风机运行台数和风机运行频率，动态调整冷却风机的运行台数和运行频率；s4、根据实际设备，建立冷却水泵的数学模型，并通过数学模型计算出各运行工况下的冷却塔能耗，动态调整冷却水泵的运行频率，在保证冷却塔能耗、冷却水泵能耗和冷水机组能耗全局最优的前提下，确定最优的冷却水泵运行频率和运行台数；s5、根据实际设备，建立末端空调器和调节水阀的数学模型，并通过所述数学模型计算出各运行工况下的空调器能耗，不同冷冻水流量对应的水阀开度，动态调整空调器运行频率以及水阀开度；s6、根据实际设备，建立末端回排风机的数学模型，并通过所述数学模型计算出各运行工况下的回排风机能耗，动态调整回排风机的运行频率。2.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：s11、根据冷水机组实际设备的运行性能参数或出厂性能参数，建立冷水机组的数学模型，并在实际运行中结合运行数据对数学模型的变量参数进行持续校正；s12、根据数学模型，计算出满足系统节能运行和空调末端舒适度要求的合理温度范围内的不同冷冻水进水温度和出水温度，不同冷却水进水温度和出水温度，不同负荷率的运行工况下的主机能效cop值；s13、设定二通阀的最大开度值和室内湿度阈值；s14、实时测量室内湿度，实时记录二通阀的开度；s15、根据空调环境温湿度要求、空调环境冷量需求和空调系统全局能效最优的优化原则，对冷水机组进行动态的加减载操作，动态寻找最优的冷水机组的冷冻水出水温度；s16、冷水机组加减载的具体操作为：当冷冻水出水温度下降速率超过系统设定值，冷冻水出水温度的实时测量值减去出水温度系统设定值大于给定范围，运行中的冷机平均电流百分比高于设定值时，同时满足以上条件且持续一段规定时间时开始加载操作；当出水温度的实时测量值减去设定值小于系统设定值，根据运行中的冷水机容量和电流百分比，关闭冷水机组中的若干台冷水机后系统额定制冷量仍然能满足负荷需求且高于关闭前总负载设定值时，执行减机操作。3.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：s21、根据冷冻水泵实际设备的运行性能参数或出厂性能参数，建立冷冻水泵的数学模型，并在实际运行中结合运行数据对数学模型的变量参数进行持续校正；s22、根据数学模型，计算出在满足系统节能运行和空调末端舒适度要求的合理范围内
不同流量、不同扬程、不同频率的运行工况下的冷冻水泵运行效率和运行功率，并设定冷冻水泵的最低运行频率；s23、实时测量冷冻水泵的冷冻水进水温度和冷冻水出水温度、最不利末端设备的供回水压差；s24、根据满足系统总冷量需求和中央空调系统全局优化的原则，考虑满足冷冻水供回水温差及管路阻力最大的最不利末端设备供回水压差的条件下，确定最优的冷冻水泵运行频率和台数；s25、计算所述冷冻水进水温度和所述冷冻水出水温度的冷冻水温差值，所述温差值等于所述冷冻水进水温度减去所述冷冻水出水温度的值；s26、在所述冷冻水温差值减小时，降低冷冻水泵的运行频率，在所述冷冻水温差值增大时，提高冷冻水泵的运行频率，在所述温差值不变时，返回步骤s25。4.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：s31、根据冷却塔实际设备的运行性能参数或出厂性能参数，建立冷却塔的数学模型，并在实际运行中结合运行数据对数学模型的变量参数进行持续校正；s32、设定冷却塔的温差温度及运行频率在上下限范围内，冷却塔风机的运行频率需满足冷却水出塔温度保证在上下限范围内，冷却泵频率需满足冷却水供回水温差保证在上下限范围内，若超出范围则触发保护机制重新调整冷却塔风机的运行频率，直到回归保护范围内；s33、实时测量室外湿球温度、冷却塔的冷却水进水温度和冷却水出水温度，计算所述冷却水出水温度和所述冷却水进水温度的冷却水温度差值，所述冷却水温度差值等于所述冷却水出水温度减去所述冷却水进水温度的值，逼近度等于所述冷却水出水温度减去室外空气湿球温度的值；s34、根据满足系统排热量需求和空调系统全局优化的原则，确定当前工况下的最优风机运行台数和风机运行频率，并动态调整冷却风机的运行台数和运行频率。5.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：s41、根据冷却水泵实际设备的运行性能参数或出厂性能参数，建立冷却水泵的数学模型，并在实际运行中结合运行数据对数学模型的变量参数进行持续校正；s42、根据数学模型，计算出在满足系统节能运行和空调末端舒适度要求的合理范围内不同流量、不同扬程、不同频率的运行工况下的冷却水泵运行效率和运行功率，并设定冷却水泵的最低运行频率；s43、实时测量冷却水泵的冷却水进水温度和冷却水出水温度；计算所述冷却水出水温度和所述冷却水进水温度的冷却水温度差值，所述冷却水温度差值等于所述冷却水出水温度减去所述冷却水进水温度的值；s44、根据中央空调系统全局优化的原则，并考虑满足冷却塔供水流量保证冷却塔能耗、冷却水泵能耗和冷水机组能耗整体最优的条件下，确定最优的冷却水温差温度、冷却水泵运行频率和台数。s45、在所述冷却水泵的实际运行频率低于最优运行频率时，降低冷却水泵的运行频
率；在所述冷却水温度差值增大时，提高所述冷却水泵的运行频率，在所述冷却水温度差值不变时，返回步骤s43。6.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：s51、根据空调器、调节水阀实际设备的运行性能参数或出厂性能参数，建立空调器和调节水阀的数学模型，并在实际运行中结合运行数据对数学模型的变量参数进行持续校正；s52、根据数学模型，计算出在满足系统节能运行和空调末端舒适度要求的合理范围内的不同进风干球温度和湿球温度、不同冷冻水流量、不同冷冻水供水温度、不同空调器风机频率的运行工况下的运行功率、出风干球温度和湿球温度；s53、根据数学模型，计算出在合理范围内的不同冷冻水流量对应的阀门开度；s54、设定送风机的最低运行频率，设定室内干球温度和相对湿度阈值，设定水阀阀门开度阈值；s55、实时测量进风入口干球温度和湿球温度，出风干球温度和湿球温度，水阀开度和冷冻水供水流量；s56、根据满足系统总冷量需求和空调系统全局优化的原则，动态调整空调器运行频率、水阀开度。7.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，所述步骤s6具体包括：s61、根据回排风机实际设备的运行性能参数或出厂性能参数，建立回排风机的数学模型，并在实际运行中结合运行数据对数学模型的变量参数进行持续校正；s62、根据数学模型，计算出在满足系统节能运行和空调末端舒适度要求的合理范围内的不同风量、不同扬程、不同频率的运行工况下回排风机的运行功率；s63、设定回排风机的最低运行频率；s64、实时记录新风机的新风量和送风机的送风量；s65、计算所述新风量和所述送风量的风量差值，所述风量差值等于所述送风量减去所述新风量的差值；s66、在所述风量差值减小时，降低回风机的运行频率，在所述风量差值增大时，提高所述回风机的运行频率，在所述风量差值不变时，返回步骤s64。8.根据权利要求1所述的一种中央空调全局最优节能控制方法，其特征在于，还包括新风机的控制方法，具体包括：s71、设定二氧化碳浓度的低值和高值，低值应低于高值200ppm以上；s72、实时测量室内的二氧化碳浓度；s73、在所述二氧化碳浓度值高于所述二氧化碳浓度阈值的高值时，开启新风机运行；在所述二氧化碳浓度值低于所述二氧化碳浓度阈值的低值时，关闭新风机；在所述二氧化碳浓度值等于所述二氧化碳浓度阈值时，返回步骤s72。

技术总结
本发明公开一种中央空调全局最优节能控制方法，是基于系统建立冷水机组、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、新风机、空调器、回排风机的数学模型，并可由此模型计算出在各运行工况下的主机能效COP，动态设定经优化的冷水机组冷冻水出水温度，动态进行合理的加减机判断，确定最优的冷冻水泵和冷却水泵的运行频率和台数，确定冷却塔的最优运行台数和冷却风机运行频率，调整空调器各风机运行频率、水阀状态，以中央空调系统整体能耗最低为控制目标，控制系统合理调整各设备的控制参数及状态，使整个中央空调系统运行效率最优。空调系统运行效率最优。


技术研发人员：罗辉 王迪军 罗燕萍 涂旭炜 秦旭 朱奕豪 黄贵杰
受保护的技术使用者：广州地铁设计研究院股份有限公司
技术研发日：2021.04.16
技术公布日：2021/10/23