一种基于冰蓄冷技术的制冷控制方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及节能制冷领域，尤其涉及一种基于冰蓄冷技术的制冷控制方法、装置及系统。


背景技术：

2.节能，便是应用技术上现实可靠的方法，有效地利用能源，提高能量利用效率。节能也正是响应世界和国家的号召。
3.在大型的建筑上，节能系统通常采用蓄冰装置。比如工业园或超高层写字楼等，通常采用冰蓄冷装置作为空调节能系统。在传统的方法中，大型建筑对环境温度调控的实时性要求很高，比如在夏天时，从上午10点至下午6点，工业园内对空调的制冷实时性需求很高，在传统的方法中，因为采用蓄冰装置的节能制冷系统的制冷速度为固定，所以现有的基于蓄冰装置的节能制冷方法无法满足高实时性的需求。
4.因此，寻找一种满足高实时性的需求的基于冰蓄冷技术的制冷控制方法成为本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于冰蓄冷技术的制冷控制方法、装置及系统，以解决现有的基于蓄冰装置的节能制冷方法无法满足高实时性的需求的问题。
6.一种基于冰蓄冷技术的制冷控制方法，包括：制冷控制终端，用于采集环境数据和设备运行数据，同时将环境温度实际数据值和设备运行数据上报至服务器，以及接收和执行反馈的控制计划 ；制冷控制服务器，用于接收制冷控制终端上报的环境温度实际数据值和设备运行数据，同时根据环境温度实际数据值和设备运行数据确定控制计划，以及将控制计划反馈至制冷控制终端。
7.一种基于冰蓄冷技术的制冷控制装置，包括：实际数据获取模块，用于实时获取基于蓄冰装置所获取到的目标建筑内环境温度实际数据值；期望数据获取模块，用于获取预先设置好的目标建筑内环境温度期望数据值；启动模块，用于若环境温度实际数据值大于环境温度期望数据值，则启动升频制冷控制系统降低目标建筑内环境温度，其中，升频制冷控制系统为基于目标误差升高运行频率的制冷控制系统，目标误差为环境温度实际数据值与环境温度期望数据值之间的误差，同时触发实际数据获取模块。
8.一种基于冰蓄冷技术的制冷控制系统，包括：制冷控制终端，用于采集环境数据和设备运行数据，同时将环境温度实际数据值和设备运行数据上报至服务器，以及接收和执行反馈的控制计划 ；
制冷控制服务器，用于接收制冷控制终端上报的环境温度实际数据值和设备运行数据，同时根据环境温度实际数据值和设备运行数据确定控制计划，以及将控制计划反馈至制冷控制终端。
9.上述一种基于冰蓄冷技术的制冷控制方法、装置及系统中，通过先实时快速地获取基于蓄冰装置所获取到的目标建筑内环境温度实际数据值，然后快速地调取预先设置好的目标建筑内环境温度期望数据值，最后比较环境温度实际数据值与环境温度期望数据值的大小，若环境温度实际数据值大于环境温度期望数据值，则快速地启动基于环境温度实际数据值与环境温度期望数据值之间的误差升频的制冷控制系统来降低该目标建筑内的环境温度，也即，若该目标建筑内的环境实际温度高于想要的温度，则升频制冷控制系统快速地响应，升高运行的频率，加快了运行效率，快速地降低了该目标建筑内的环境温度，从而实现快速地调节该目标建筑内的环境温度，循环地调控，使得该目标建筑内环境温度始终处于可随时调控的状态，满足了大建筑物内环境对制冷实时性要求高的需求。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1是本发明一实施例中基于冰蓄冷技术的制冷控制方法的一流程图；图2是本发明一实施例中基于冰蓄冷技术的制冷控制方法中步骤s30的一流程图；图3是本发明一实施例中基于冰蓄冷技术的制冷控制装置的一示意图。
12.图4是本发明一实施例中基于冰蓄冷技术的制冷控制系统的一示意图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.在一实施例中，如图1所示，提供一种基于冰蓄冷技术的制冷控制方法，包括如下步骤：s10、实时获取基于蓄冰装置所获取到的目标建筑内环境温度实际数据值。
15.在本实施例中，说到节能，运用冰蓄冷节能无疑是一种行之有效的节约能源方法。所谓冰蓄冷技术，是指将水制成冰的方式，利用冰的相变潜热进行冷量储存的技术。
16.具体地，实施该基于冰蓄冷技术的制冷控制方法的硬件由蓄冰装置、控制模块、采集模块、显示模块、预警模块和终端模块以及电路导线等所组成。其中，蓄冰装置为采用gjbt-565(02s101)标准图集所设计的蓄冰喷淋系统，蓄冰装置包括管道、制冰系统、喷淋系统和开关等，控制模块为可编程控制器和相关联电路，采集模块为温度传感器、压力传感器、水浸传感器和液位传感器以及相关联电路，显示模块为lcd显示屏，预警模块为led和喇叭以及相关联电路。
17.具体地，为了实时调控在大型建筑物的环境制冷效果，需要先了解大型建筑物的环境温度，也即，需要先采用主控模块预先编写好的程序指令调取目标建筑内环境温度的实际数据值，该实际数据值由采用采集模块中的温度传感器所获取得到。然后将该实际数据值存储至临时存储器中以备随时调用，从而提高数据调用的实时性。
18.需要说明的是，可编程控制器包括但不限于单片机、plc或其他可编程控制器。
19.为了更清楚阐述本实施例，现以教学、办公和公寓为主要功能的大型公用建筑为例说明，假设大型公用建筑内环境温度的实际数据值为30，夏天尖峰冷负荷很高，约为一万多千瓦，就拿办公区空调使用时间来讲，按白天9小时(8：00～17：00)考虑，在该时间段内对大型建筑的环境制冷效果的实时调控要求很高，为了能够实时调控该大型公用建筑室内环境温度，采用msp430系列单片机预先编写好的获取数据程序指令获取该实际数据值30，该实际数据值30由采用型号为te200 ad 20的室内温度传感器采集得到。
20.需要说明的是， msp430系列单片机只是一种系列的单片机，当然也可以采用如mcs51、61或avr系列单片机，因为每个系列的单片机的程序指令都不相同，所以在此没有必要一一列举具体的指令，在实施过程中，会根据实际需求运用指令。
21.当然，在实施过程中，还需要先定义控制模块的各个输入输出口，输入输出寄存器等，比如定义单片机的i/o口。
22.s20、获取预先设置好的目标建筑内环境温度期望数据值。
23.在本实施例中，通过人为的设置大型目标建筑内环境温度期望数据值，也即，通过人为在终端模块设置的期望达到的温度的数据值，比如通过用户手动的方式在建筑内的空调遥控器中设置想要达到的温度的数据值为23摄氏度。
24.然后将该设置好的温度的数据值存储在终端模块的存储器中，接下来通过有线网络或无线网络或数据线将设置好的温度的数据值传送至控制模块。比如终端空调将设置好的温度的数据值23摄氏度存储在临时存储器中，通过有线网络或wifi将设置好的温度的数据值23摄氏度发送至单片机。
25.需要说明的是，人为设置温度的数据值的方式可以为手动输入或语音控制输入等方式。该步骤的目标建筑与前述步骤s10和后文所提及的目标建筑是指同一个建筑物，需要理解的是，该目标建筑多数情况下指定是大型建筑，但该目标建筑少数情况下也可以指定是中、小型建筑，在此并不做限定，可以根据实际需求而指定。
26.s30、若环境温度实际数据值大于环境温度期望数据值，则启动升频制冷控制系统降低目标建筑内环境温度，其中，升频制冷控制系统为基于目标误差升高运行频率的制冷控制系统，目标误差为环境温度实际数据值与环境温度期望数据值之间的误差，同时返回执行步骤s10。
27.具体地，当控制模块获取到该目标建筑内环境温度实际数据值和期望数据值时，首先采用预先设置的程序指令做加减法运算，判断两者的大小，如果实际数据值大于期望数据值，说明该目标建筑内当前的实际环境温度高于所期望的温度。
28.接下来，控制模块采用预先设置的程序指令控制启动蓄冰喷淋系统的开关，根据实际数据值与期望数据值之间的差值，和预先设置好的差值与频率之间的对应关系，获取到蓄冰喷淋系统的需要调整至的工作频率。
29.也即，在实施过程中，便是通过单片机的指针指令，获取对应关系在的地址，根据
该地址指引获取到该工作频率。
30.最后，获取该蓄冰喷淋系统的当前频率，根据工作频率与当前频率之间的差值，将当前频率迅速地调制工作频率，从而快速地响应，快速地制冷，满足高负荷的制冷需求。
31.比如，假设工业园办公大楼内环境温度实际数据值为29，期望数据值为23，当msp430系列单片机获取到数值29和23时，做加减法运算，得到差值为6，msp430系列单片机运行预先设置的程序指令控制蓄冰喷淋系统的线路，启动该蓄冰喷淋系统，通过将该蓄冰喷淋系统的工作频率提升，从而加快制冷，满足高负荷的制冷需求。
32.若环境温度实际数据值小于或等于环境温度期望数据值，则启动制冰系统来制作冰块，也即若该目标建筑内当前的实际环境温度低于或等于所期望的温度，则此时可以暂时不用制冷，而是制作冰块为下一个制冷做好充分准备，从而有效地利用电能，节约了能源。
33.在图1对应的实施例中，通过上述步骤s10至步骤s30，实时监测建筑物内实际温度，同时将该实际温度与期望温度进行对比，当识别出实际温度高于期望温度时，即刻提升制冷控制系统的工作频率，快速地响应，满足了现有大型建筑对制冷实时性要求高的需求。同时也正因为根据需求来提高和降低制冷控制系统的工作频率，从而可以有效地利用电能，达到了节能的效果。
34.进一步地，该套升频制冷控制系统为水喷淋制冷控制系统，也即，采用冰水混合物喷淋带走空气热量，可以快速地带走空气中的热量，比其他制冷系统，如风冷或空气冷的制冷速度快，从而提高了制冷效率。
35.在一具体实施例中，升频水喷淋制冷控制系统包括主喷淋制冷控制系统和子喷淋制冷控制系统，如图2所示，步骤s30（即，启动升频制冷控制系统降低目标建筑内环境温度）具体包括如下步骤：s301、启动主喷淋制冷控制系统降低目标建筑内环境温度。
36.s302、启动子喷淋制冷控制系统降低目标建筑内环境温度。
37.在本实施例中，为了取得快速降温的效果，将喷淋控制系统分为主喷淋制冷控制系统和子喷淋制冷控制系统，两套不同分工的喷淋系统负责各自管辖范围的喷淋工作，提供了喷淋工作效率，从而可以加快带走空气热量的速度，提高制冷效率。
38.其中，启动主喷淋制冷控制系统是针对主范围进行喷淋，需要说明的是，主范围为主喷淋制冷控制系统能够喷淋到的主降温范围，主降温范围为能够降低目标建筑内环境温度的主要范围，也即，主降温范围为采用gjbt-565(02s101)标准图集所设计的蓄冰喷淋系统的融冰管路外的范围，即与大型的冷凝管相连接的蓄冰灌。
39.其中，主降温范围也可以为蓄冰灌的其他地方，因为蓄冰灌的结构和形状可以根据实际需求而设定，所以主降温范围也根据实际需求设定后的蓄冰灌再确定到，本实施例中认定主降温范围为蓄冰灌内无遮挡的面积。
40.通过将大型建筑内的各个办公区的冷凝管汇集至大型的冷凝管，从而大型的冷凝管带走热量，制冷效果显著。采用降低主要范围的温度的方式，从整体而言，温度得到快速降低，从而提高了制冷效率。
41.进一步地，主喷淋制冷控制系统可以采用旋转喷淋方式对主范围进行喷淋，保证了主范围面积的360角度全面得到喷淋，而不会遗漏，保证了主范围全体面积的热量一次被
带走的量是最大的，因此制冷效率最大化。
42.在对主范围的温度降低后，紧接着启动子喷淋制冷控制系统对子范围进行喷淋，也即，首先采用冰块切割工具对子范围内的冰块进行切割处理，得到切割后的子冰块。接下来，针对切割后的子冰块，采用子喷淋制冷控制系统对切割后的子冰块进行喷淋。通过将大件的冰块切割为小件的子冰块，降低了冰块的重量，从而采用低功耗的喷淋速度，便可以实现轻松地喷淋子范围内的冰块，因此能够轻松喷淋到每个小件的子冰块，提高了喷淋覆盖率。
43.进一步地，将大冰块切割成子冰块的主要目的为方便喷淋，为了喷淋后的冰块方便跌落至主范围内，按照冰块跌落方向采用子喷淋制冷控制系统对切割后的子冰块进行垂直喷淋，也即，当蓄冰灌竖立状态时，冰块跌落方向为竖直方向，便对切割后的子冰块进行横向喷淋；当蓄冰灌横平状态时，冰块跌落方向也为竖直方向，便对切割后的子冰块进行横向喷淋，总之不管蓄冰灌处于竖立状态、横平状态或倾斜状态，都按照与冰块跌落方向垂直喷淋，加快子冰块跌落至主范围的速度，提高了融冰速度，加快了热量带走的速度，因此提高了制冷效率。
44.其中，冰块跌落方向为切割后的子冰块往主范围跌落的方向。
45.需要说明的是，子范围为子喷淋制冷控制系统能够喷淋到的次降温范围，次降温范围为能够降低目标建筑内环境温度的次要范围，也即，采用gjbt-565(02s101)标准图集所设计的蓄冰喷淋系统的内部四周边和拉条。
46.需要说明的是，冰块切割工具可以为切割刀或切割锯，还可以为其他切割工具。因为蓄冰灌的结构和形状可以根据实际需求而设定，所以次降温范围也根据实际需求设定后的蓄冰灌再确定到，本实施例中认定次降温范围为蓄冰灌内有遮挡的面积和罐内壁边界。
47.通过针对周边特殊位置和拉条特别结构这些次要降温范围采用子喷淋制冷控制系统来喷淋，有效防止主要范围不会受到缩减的影响，也即保证了整体的降温范围不会受到影响， 从而可以保证喷淋冰水量不受影响，从而保证了整体带走的热量不会受到影响，保证了单台设备的制冷效率不会受到影响，因此整体上提高了制冷效率。
48.进一步地，上述的制冷控制方法是针对一台制冷设备而已，每台设备都有最大工作功率，因此制冷设备也不例外，当启动一台制冷设备在最大工作功率下工作时，如果仍然无法满足大型建筑的制冷需求，就需要启动多台制冷设备。
49.需要说明的是，并不是已启动的每台制冷设备都已最大工作功率进行工作，根据实际需求，可以安排一台或多台制冷设备已最大工作功率进行工作，其他的设备以额定功率工作，或者根据实际需求进行其他方案的调配。
50.再需要说明的是，也并不是固定某一台设备一直最大功率进行工作，根据实际需求，以最大功率进行工作的设备可以切换。
51.通过一台、二台和多台制冷设备的同时启动，根据大型建筑的高峰期的高负荷制冷需求，同时实时地调配这些制冷设备的工作功率，满足制冷实时性要求高的需求。
52.进一步地，运行这套制冷控制方法的硬件连接电路包括但不限于放大电路、数模转换电路、供电电路，比如连接电路包括前置放大器、a/d转换器等。
53.此外，运行这套制冷控制方法的硬件还包括各种供水的管道、水泵、开关等等，在此不能详细穷举，需要根据实际需求而设定。
54.在一具体实施例中，实施该节能制冷控制方法的硬件还包括针对自身的运行状况设置的一套检测系统，该检测系统包括的就是上述提及到的采集模块中的温度传感器、压力传感器、水浸传感器和液位传感器以及相关联电路，显示模块的lcd显示屏，预警模块的led和喇叭，还包括控制模块，实时检测自身运行时的数据包括水温、管道压力、蓄冰装置中水位是否过低或过高等，一旦检测到这些运行数据若不在预设的认为合理范围内，则启动预警模块，也即通过led灯闪或喇叭语音播报警告信息，从而提高了制冷控制方法的智能性和安全性。
55.具体地，该检测系统采集模块、控制模块、融冰水泵和预警模块形成一个闭合的控制回路，通过采集模块实时地采集设备运行数据，控制模块识别运行数据是否在预设的阈值区间，若是，则制作冰块为下一周期制冷做好准备，若否，则输出预警指令，同时启动预警救济方案。
56.比如假设水管的实际压力值0.15兆帕，预设的认为安全的压力阈值区间为0.9兆帕至0.13兆帕，当单片机识别出0.15兆帕超出了阈值区间[0.90.13]时，运行预设的程序指令，控制铃声系统响铃，同时控制供水水泵降低工作效率。
[0057]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0058]
在一实施例中，还提供了一种基于冰蓄冷技术的制冷控制装置，该基于冰蓄冷技术的制冷控制装置与上述实施例中基于冰蓄冷技术的制冷控制方法一一对应。如图3所示，该基于冰蓄冷技术的制冷控制装置包括：实际数据获取模块10，期望数据获取模块20，启动模块30。各功能模块详细说明如下：实际数据获取模块10，用于实时获取基于蓄冰装置所获取到的目标建筑内环境温度实际数据值；期望数据获取模块20，用于获取预先设置好的目标建筑内环境温度期望数据值；启动模块30，用于若环境温度实际数据值大于环境温度期望数据值，则启动升频制冷控制系统降低目标建筑内环境温度，其中，升频制冷控制系统为基于目标误差升高运行频率的制冷控制系统，目标误差为环境温度实际数据值与环境温度期望数据值之间的误差，同时触发实际数据获取模块10。
[0059]
进一步地，该基于冰蓄冷技术的制冷控制装置还包括：确定模块40，用于将升频制冷控制系统确定为水喷淋制冷控制系统。
[0060]
进一步地，启动模块30包括：第一子启动模块301，用于启动主喷淋制冷控制系统降低目标建筑内环境温度；第二子启动模块302，用于启动子喷淋制冷控制系统降低目标建筑内环境温度。
[0061]
进一步地，第一子启动模块301包括：主喷淋子模块3011，用于启动主喷淋制冷控制系统对主范围进行喷淋，其中，主范围为主喷淋制冷控制系统能够喷淋到的主降温范围，主降温范围为能够降低目标建筑内环境温度的主要范围。
[0062]
进一步地，主喷淋子模块3011包括：旋转喷淋子模块30111，用于按照旋转方式启动主喷淋制冷控制系统对主范围进行喷淋。
[0063]
进一步地，第二子启动模块302包括：子喷淋子模块3021，用于启动子喷淋制冷控
制系统对子范围进行喷淋，其中，子范围为子喷淋制冷控制系统能够喷淋到的次降温范围，次降温范围为能够降低目标建筑内环境温度的次要范围。
[0064]
进一步地，第二子启动模块302还包括：切割子模块3022，用于将子范围内的冰块进行切割处理，得到切割后的子冰块；切割子喷淋子模块3023，用于针对切割后的子冰块，采用子喷淋制冷控制系统对切割后的子冰块进行喷淋。
[0065]
进一步地，切割子喷淋子模块3023包括：垂直喷淋子模块30231，用于针对切割后的子冰块，按照冰块跌落方向采用子喷淋制冷控制系统对切割后的子冰块进行垂直喷淋，其中，冰块跌落方向为切割后的子冰块往主范围跌落的方向。
[0066]
在一个实施例中，提供了一种基于冰蓄冷技术的制冷控制系统，如图4所示，具体包括：制冷控制终端100，用于采集环境数据和设备运行数据，同时将环境温度实际数据值和设备运行数据上报至服务器，以及接收和执行反馈的控制计划 ；制冷控制服务器200，用于接收制冷控制终端上报的环境温度实际数据值和设备运行数据，同时根据环境温度实际数据值和设备运行数据确定控制计划，以及将控制计划反馈至制冷控制终端。
[0067]
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
[0068]
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。