一种中央空调系统及其控制方法技术方案

本申请提供一种中央空调系统及其控制方法，涉及空调技术领域。该中央空调系统包括：冷却塔；冷水机组；第一温度传感器；湿度传感器；控制器，控制器被配置为：获取冷却塔的当前工况以及当前工况下的多组控制策略；根据当前工况、多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；根据各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，目标控制策略为各组控制策略中对应的设计运行功率最小的控制策略；根据目标控制策略对应的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；控制冷却塔按照目标控制策略和目标运行频率运行。行。行。

【技术实现步骤摘要】
一种中央空调系统及其控制方法


[0001]本申请涉及空调
，尤其涉及一种中央空调系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，人们的生活水平越来越高，中央空调系统在日常生活中的应用日益广泛。
[0003]由于在中央空调系统中，能耗较大的部分主要集中在冷水机组，相关技术中，往往专注于通过冷水机组的优化达到节能的效果。但是，在中央空调系统全负荷运行的情况下，制冷站中冷却塔的能耗占总能耗的12％
‑
15％，所以，在大型中央空调系统中，冷却塔部分的节能潜力不容小觑。
[0004]因此，如何对制冷站中的冷却塔进行节能优化控制是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供一种中央空调系统及其控制方法，用于根据第一能耗模型计算得出当前工况下，多种控制策略对应的冷却塔的设计运行功率。再根据当前工况下最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定目标运行频率以及目标控制策略，进一步地，控制冷却塔按照上述目标运行频率以及目标控制策略运行，可以使冷却塔在当前工况下的运行能耗最小，从而达到节能的效果。
[0006]为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种中央空调系统，该中央空调系统包括：
[0008]冷却塔，用于协助冷却水降温；
[0009]冷水机组，冷水机组包括冷凝器；冷却水在由冷却塔和冷凝器构成的回路中循环；
[0010]第一温度传感器，用于检测室外干球温度；
[0011]湿度传感器，用于检测室外相对湿度；
[0012]控制器，与冷却塔、冷水机组、第一温度传感器以及湿度传感器电连接，控制器被配置为：
[0013]获取冷却塔的当前工况以及当前工况下的多组控制策略；当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度；
[0014]根据当前工况、多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；第一能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系；
[0015]根据各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，目标控制策略为各组控制策略中，对应最小的设计运行功率的控制策略；
[0016]根据最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；第二能耗模型用于表征冷却塔的设计运行功率与目标运行频率之间的关系；
[0017]控制冷却塔按照目标控制策略和目标运行频率运行。
[0018]本申请实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：由于冷却塔的能耗与工况和控制策略有关，在室外干球温度和室外相对湿度发生变化，或者，在冷却塔的冷却水温差、冷却水流量和逼近度发生变化时，冷却塔的能耗可能会发生改变。对此，本申请根据第一能耗模型计算得出当前工况下，多种控制策略对应的冷却塔的设计运行功率。上述多种设计运行功率可以反映出，当前工况下，每种冷却塔的控制策略对应的能耗的大小。由于最小的设计运行功率对应的控制策略对应的能耗最小，因此将最小的设计功率对应的控制策略作为目标控制策略，进一步地，根据最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定目标运行功率。这样，按照目标控制策略和目标运行频率对冷却塔的运行进行控制，可以使冷却塔在当前工况下的能耗最小，从而达到节能的效果。
[0019]在一些实施例中，该中央空调系统还包括：第二温度传感器，用于检测第一温度，第一温度为冷却水进入冷却塔时的温度；第三温度传感器，用于检测第二温度，第二温度为冷却水流出冷却塔时的温度；流量计，用于检测冷却水的流量；第二温度传感器、第三温度传感器以及流量计与控制器电连接；第一能耗模型由控制器执行以下步骤获得：获取预设时长内冷却塔在多个历史工况下的历史数据信息，以及，与历史数据信息对应的历史运行功率、历史运行频率和额定运行功率；每个历史工况下的历史数据信息包括历史湿球温度、历史控制策略以及历史工况对应的预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量以及预设逼近度；其中，历史控制策略包括历史冷却水温差、历史冷却水流量以及历史逼近度，历史湿球温度由历史工况中的历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定；将多个历史工况下的历史数据信息中，历史运行频率小于第一预设频率对应的历史数据信息、历史运行频率大于第二预设频率对应的历史数据信息、历史运行功率大于第一预设功率且小于第二预设功率对应的历史数据信息去除，得到第一数据信息；对第一数据信息执行无量纲化处理，得到第二数据信息；通过最小二乘法对第二数据信息执行拟合回归处理，得到第一能耗模型。
[0020]由上述实施例可知，冷却塔的运行功率与湿球温度、冷却水温差、冷却水流量以及逼近度有关，因此，可以对预设时长内的历史湿球温度、历史冷却水温差、历史冷却水流量、历史逼近度、历史运行频率，以及，预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量、预设逼近度和额定运行频率这一系列数据信息，通过最小二乘法进行拟合回归处理，以得到第一能耗模型。这样，可以根据第一能耗模型和当前工况下的数据信息以及多种设计控制策略，得出每种控制策略对应的设计运行功率。另外，由于冷却塔在运行过程中可能出现故障，导致其历史运行功率或历史运行频率的数据出现异常，因此，去除异常的历史运行频率和异常的历史运行功率中对应的历史数据信息，可以排除历史数据信息中的干扰因素，进而提高第一能耗模型的准确性。此外，通过最小二乘法对第二数据信息执行拟合回归处理，可以根据拟合得到的曲线确定一个近似函数，进而得到第一能耗模型。
[0021]在一些实施例中，上述第一能耗模型包括：
[0022][0023]其中，P代表历史运行功率；P
e
代表额定运行功率；ΔT代表历史冷却水温差；ΔT
e
代表预设冷却水温差；T
app
代表历史逼近度；T
app,e
代表预设逼近度；T
wb
代表历史湿球温度；T
wb,e
代表预设湿球温度；m
cw
代表历史冷却水流量；m
cw,e
代表预设冷却水流量；a、b、c、d、e、r、g、h、i、j、k、l、m、n、o代表第一能耗模型的各项系数。
[0024]在一些实施例中，上述第二能耗模型，由控制器执行以下步骤获得：获取预设时长内第二数据信息对应的历史运行频率对应的额定运行频率；通过最小二乘法对第二数据信息对应的历史运行功率、历史运行功率、额定运行功率，以及，额定运行频率执行拟合回归处理，得到第二能耗模型。
[0025]由上述实施例可知，通过最小二乘法对第二数据信息中的历史运行功率、历史运行功率、额定运行功率，以及，额定运行频率执行拟合回归处理，可以根据拟合得到的曲线确定一个近似函数，进而得到第二能耗模型。
[0026]在一些实施例中，上述第二能耗模型包括：
[0027][0028]其中，P代表历史运行功率；P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中央空调系统，其特征在于，包括：冷却塔，用于协助冷却水降温；冷水机组，所述冷水机组包括冷凝器；冷却水在由所述冷却塔和所述冷凝器构成的回路中循环；第一温度传感器，用于检测室外干球温度；湿度传感器，用于检测室外相对湿度；控制器，与所述冷却塔、所述冷水机组、所述第一温度传感器以及所述湿度传感器电连接，所述控制器被配置为：获取冷却塔的当前工况以及所述当前工况下的多组控制策略；所述当前工况通过当前的室外干球温度和当前的室外相对湿度确定，所述控制策略包括设计冷却水温差、设计冷却水流量以及设计逼近度；根据所述当前工况、所述多组控制策略以及第一能耗模型，确定当前工况下，各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率；所述第一能耗模型用于表征所述冷却塔的设计运行功率与控制策略之间的关系；根据所述各组控制策略对应的冷却塔的设计运行功率，确定目标控制策略，所述目标控制策略为所述各组控制策略中，对应最小的设计运行功率的控制策略；根据所述最小的设计运行功率和第二能耗模型，确定冷却塔的目标运行频率；所述第二能耗模型用于表征所述冷却塔的设计运行功率与所述目标运行频率之间的关系；控制所述冷却塔按照所述目标控制策略和目标运行频率运行。2.根据权利要求1所述的中央空调系统，其特征在于，还包括：第二温度传感器，用于检测第一温度，所述第一温度为所述冷却水进入所述冷却塔时的温度；第三温度传感器，用于检测第二温度，所述第二温度为所述冷却水流出所述冷却塔时的温度；流量计，用于检测冷却水的流量；所述第二温度传感器、所述第三温度传感器以及所述流量计与所述控制器电连接；所述第一能耗模型由所述控制器执行以下步骤获得：获取预设时长内所述冷却塔在多个历史工况下的历史数据信息，以及，与所述历史数据信息对应的历史运行功率、历史运行频率和额定运行功率；每个所述历史工况下的所述历史数据信息包括历史湿球温度、历史控制策略以及所述历史工况对应的预设湿球温度、预设冷却水温差、预设冷却水流量以及预设逼近度；其中，所述历史控制策略包括历史冷却水温差、历史冷却水流量以及历史逼近度，所述历史湿球温度由所述历史工况中的历史室外干球温度和历史室外相对湿度确定；将所述多个历史工况下的历史数据信息中，历史运行频率小于第一预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行频率大于第二预设频率对应的历史数据信息、所述历史运行功率大于第一预设功率且小于第二预设功率对应的历史数据信息去除，得到第一数据信息；对所述第一数据信息执行无量纲化处理，得到第二数据信息；通过最小二乘法对所述第二数据信息执行拟合回归处理，得到所述第一能耗模型。3.根据权利要求1或2所述的中央空调系统，其特征在于，所述第一能耗模型包括：
其中，P代表所述历史运行功率；P
e
代表所述额定运行功率；ΔT代表所述历史冷却水温差；ΔT
e
代表所述预设冷却水温差；T
app
代表所述历史逼近度；T
app,e
代表所述预设逼近度；T
wb
代表所述历史湿球温度；T
wb,e
代表所述预设湿球温度；m
cw
代表所述历史冷却水流量；m
cw,e
代表所述预设冷却水流量；a、b、c、d、e、r、g、h、i、r、k、l、m、n、o代表所述第一能耗模型的各项系数。4.根据权利要求2所述的中央空调系统，其特征在于，所述第二能耗模型，由所述控制器执行以下步骤获得：获取所述预设时长内所述第二数据信息对应的所述历史运行频率对应的额定运行频率；通过最小二乘法对所述第二数据信息对应的所述历史运行功率、历史运行功率、所述额定运行功率，以及，所述额定运行频率执行拟合回归处理，得到所述第二能耗模型。5.根据权利要求4所述的中央空调系统，其特征在于，所述第二能耗模型包括：其中，P代表所述历史运行功率；P
e
代表所述额定运行功率；f代表所述冷却塔的目标运行频率；f
e
代表所述冷却塔的额定运行频率；A、B、...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮岱玮，石靖峰，张国轩，魏枫，盛凯，
申请(专利权)人：青岛海信日立空调系统有限公司，
类型：发明
国别省市：