[發明專利]一種空調水系統優化控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201010100561.0
• 申請日: 2010-01-22
• 公開（公告）號: CN101782260A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 徐新華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F24F11/00
• 分類號: F24F11/00;F24F11/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域：

本發明屬于建筑節能及綠色空調領域，具體涉及一種空調水系統的優化 控制及裝置。

背景技術：

由于機械制冷技術的發展和生活標準的提高，以消耗高品位能源如電， 燃氣等的機械式舒適性空調系統的應用也越來越廣泛。空調系統的能耗要 占到建筑能耗的一半以上。而空調水輸運系統的能耗要占到空調系統能耗 的30％左右。目前的水系統一般采用定流量系統及變流量系統。定流量水 系統中的輸運動力由定速泵提供。建筑的空調負荷一年四季及每一天的每 個時刻都是不斷變化的，在非設計條件運行時需求的水流量是減少的。在 采用定速泵控制時，水流量的減少依靠閥門的關閉或開度的減小(即節流) 來實現，也就是說水泵的部分能耗消耗在閥門上。變流量水系統中的輸運 動力由變速泵提供。變速泵根據水系統對水量的需求不斷地調整轉速(通常 采用變頻技術實現)以滿足系統末端對水量的需求。

變流量系統的控制通常是通過調整水泵的轉速維持集水器與分水器之 間的壓差或者是維持最不利環路的末端的壓差來實現。當通過維持集水器 與分水器之間的壓差來控制水泵的轉速時，實現的節能效果是非常有限的， 水泵的功耗基本上與流量成比例關系，不能充分利用水泵的功耗與流量的 立方關系來實現最大程度的節能。當通過維持最不利環路的末端的壓差來 控制水泵的轉速時，能夠在很大程度上實現水泵的節能。但是最不利環路 的末端的壓差傳感器的安裝位置與測量對系統的控制有很大的影響。首先 是，當壓差傳感器安裝于控制閥兩側時(不跨過換熱裝置)，安裝壓差傳感器 的末端的水閥關閉時，此時無法測量壓差對系統實施控制，第二是，當壓 差傳感器的兩個測點跨過換熱裝置，測量的壓差值理論上可以粗略的表示 第二最不利環路的末端的壓差。但實際的現場經驗表明當該環路閥門關閉 時，該環路上的測量壓差往往不可靠。第三是，用該壓差對第二最不利環 路的末端進行控制，該壓差的設定值也不一定合適。第四是，最不利環路 的末端負荷也不斷變化，為保持水閥常常處于大開位置(一般地，認為90％ 開度以上為大開)，該壓差設定值需要不斷調整，而在實際工程應用中，該 壓差設定值一旦設定則很少改變。因此在部分負荷時，大大減少了變流量 系統的節能潛力。第五是，最不利環路一般位于水系統最遠處，測量信號 傳輸路徑長，信號傳輸的可靠性也受影響。

本發明是在這種背景下提出的，充分利用在滿足末端負荷時，末端閥門 大開度時系統阻力特性最小的原理來調整水泵的轉速，以使整個水系統的 阻力最小以達到節能的目的，大大減少對高品位能源的依賴。這種空調水 系統優化控制方法及裝置的發明是建設資源節約型與環境友好型社會的迫 切需求。

發明內容：

本發明的目的旨在提供一種可直接利用空調水系統的水泵的進出口的 壓差及(或)制冷機的蒸發器水側的進出口壓差來對空調水系統進行優化控 制的方法及利用該方法的裝置來對空調水系統進行優化控制。

本發明的空調水系統優化控制方法包括：利用測量水泵的進出口壓差計 算水泵的水流量，進而計算水系統的在該時刻的阻力特性值；利用測量的 制冷機蒸發器水側進出口兩端的壓差確定蒸發器的水流量；比較計算的阻 力特性值S與預先設定的阻力特性值的范圍S₁～S₂來調整水泵的轉速使得計 算的阻力特性值S位于預設的阻力特性值范圍內，但要保證制冷機蒸發器 的水流量不能小于最小流量值。

本發明的空調水系統優化控制裝置包括：在水泵1的進出口處安裝的壓 差傳感器2，在制冷機4的蒸發器水側的進出口處安裝的壓差傳感器5，水 系統優化控制器3，及優化控制算法程序。該水系統優化控制器有通訊模塊 實現與中央控制計算機的通訊。該通訊模塊采用RS-485接口。該水系統優 化控制器具有良好的人機界面，可實現水系統阻力特性范圍值及相關參數 的輸入；該控制器可實時顯示該水系統的運行特征參數及圖形界面。

一種空調水系統優化控制方法，包括如下步驟：

(1)測量水泵進出口的壓差，據此計算水泵的水流量Q；

(2)根據所述水流量Q計算水系統的阻力特性值S；

(3)比較所述水流量Q與流經蒸發器的最小允許水流量Q_min，并根據上 述比較的結果調整水泵的轉速。