[发明专利]基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种集中空调系统优化节能控制方法及装置，特别是一种基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法及装置。

背景技术

随着城市现代化建筑的发展，集中空调系统已成为建筑设备中的一个重要组成部分，同时建筑能耗也因此大幅度增加，由此可见，集中空调系统的优化节能控制是建筑节能的一个重要途径。由于受当前集中空调系统设计理念的限制，我国大部分建筑空调系统的设计容量均明显超过建筑的实际负荷需求，为了降低由此引起的能量浪费，集中空调系统的优化节能运行控制是必不可少的。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利(申请)号为03249625，名称为中央空调系统节能控制装置发明专利，公开了一种中央空调系统节能控制装置，该发明主要通过变频器根据用户端需求实时调节冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔风机的运行工况，以实现集中空调系统的节能控制。但这种优化节能控制装置只以系统的局部节能为目标，无法实现集中空调系统全局性节能目标，另外，这种装置忽略了制冷机组运行工况对整个系统的能耗影响，将势必降低其节能控制效果。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足和缺陷，提供一种基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法及装置，能够大大提高了装置对集中空调系统优化节能的控制效果，实现系统最大程度的节能。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明提供的基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法，包括以下步骤：

第一步，根据调试数据初步确定集中空调系统中的制冷机组，冷却水泵，冷冻水泵和冷却塔风机的能耗模型，并将各模型参数固化在控制模块中；

第二步，控制模块通过数据采集模块获取制冷机组、水泵运行数据以及室外环境温度和湿度，这些参数按时间序列依次保存；

控制模块通过制冷机组数据采集器获得制冷机组的冷凝温度、蒸发温度、冷冻水供水温度、冷冻水回水温度和机组能耗，通过多通道数据采集板卡和传感器获取数据获得系统总冷却水流量、总冷冻水流量、各冷冻水泵和冷却水泵的能耗，以及冷却塔进风口空气的温度和湿度，这些参数按时间序列进行逐一保存，最小的数据采样间隔可设定为30秒。

第三步，控制模块根据冷冻水进、出水温度和冷冻水流量的当前和历史数据序列，利用自回归滑动平均(ARMA)空调负荷预测模型获得未来时刻用户端空调冷量需求量；控制模块根据制冷机组当前的冷凝温度，蒸发温度，冷负荷率，冷却水进水温度、冷凝器冷却水流量及制冷机组能耗数据利用多元非线性回归方法更新制冷机组的能效模型；控制模块根据水泵当前的运行流量和对应的能耗数据更新水泵能量模型；冷却塔风机能量模型保持不变；

第四步，以空调负荷预测值和各设备最新能耗模型为基础，控制模块根据优化节能工况计算模型确定下一时刻各设备的优化节能运行工况；

第五步，控制模块通过RS-485通讯线将得到的优化运行工况传输给各设备的调节器，使各设备在系统总能耗最小的情况下节能运行；

第六步，设定时间间隔，重复第三步、第四步和第五步。

设定的时间间隔大于等于5分钟。

为实现本发明控制方法，本发明提供一种基于模型的集中空调系统全局优化节能控制装置，包括：控制模块，多通道数据采集板卡，多通道控制板卡，制冷机组数据采集器，制冷机组控制器，湿度传感器，温度传感器，流量传感器，电功率传感器，水泵变频器，风机变频器，RS232/RS485转换模块，RS485/RS232转换模块。

一个湿度传感器和若干个温度传感器、若干个流量传感器和若干个电功率传感器的数据信号线分别与多通道数据采集板卡的信号输入端口相连，若干个水泵变频器和若干个风机变频器分别与多通道控制板卡的信号输出端口相连，多通道数据采集板卡和多通道控制板卡分别通过RS485/RS232转换模块和RS232/RS485转换模块与控制模块的RS232串口相连，湿度传感器和一个温度传感器置于室外冷却塔进风口附近，集中空调系统冷冻水集水器进口和出口分别安装一个温度传感器，同时在集水器进口安装一个流量传感器，每台冷冻水泵和冷却水泵进口分别安装一个流量传感器，同时每台冷冻水泵和冷却水泵的电输入端分别安装一个电功率传感器，制冷机组冷凝器冷却水进、出口分别安装一个温度传感器，制冷机组数据采集器的信号输入端与制冷机组的各检测传感器相连，其通讯接口与RS485/RS232转换模块连接，制冷机组控制器的信号输出端与制冷机组的各控制器相连，其通讯接口与RS232/RS485转换模块相连。