[发明专利]一种空调水系统优化控制方法及装置

说明书

技术领域：

本发明属于建筑节能及绿色空调领域，具体涉及一种空调水系统的优化 控制及装置。

背景技术：

由于机械制冷技术的发展和生活标准的提高，以消耗高品位能源如电， 燃气等的机械式舒适性空调系统的应用也越来越广泛。空调系统的能耗要 占到建筑能耗的一半以上。而空调水输运系统的能耗要占到空调系统能耗 的30％左右。目前的水系统一般采用定流量系统及变流量系统。定流量水 系统中的输运动力由定速泵提供。建筑的空调负荷一年四季及每一天的每 个时刻都是不断变化的，在非设计条件运行时需求的水流量是减少的。在 采用定速泵控制时，水流量的减少依靠阀门的关闭或开度的减小(即节流) 来实现，也就是说水泵的部分能耗消耗在阀门上。变流量水系统中的输运 动力由变速泵提供。变速泵根据水系统对水量的需求不断地调整转速(通常 采用变频技术实现)以满足系统末端对水量的需求。

变流量系统的控制通常是通过调整水泵的转速维持集水器与分水器之 间的压差或者是维持最不利环路的末端的压差来实现。当通过维持集水器 与分水器之间的压差来控制水泵的转速时，实现的节能效果是非常有限的， 水泵的功耗基本上与流量成比例关系，不能充分利用水泵的功耗与流量的 立方关系来实现最大程度的节能。当通过维持最不利环路的末端的压差来 控制水泵的转速时，能够在很大程度上实现水泵的节能。但是最不利环路 的末端的压差传感器的安装位置与测量对系统的控制有很大的影响。首先 是，当压差传感器安装于控制阀两侧时(不跨过换热装置)，安装压差传感器 的末端的水阀关闭时，此时无法测量压差对系统实施控制，第二是，当压 差传感器的两个测点跨过换热装置，测量的压差值理论上可以粗略的表示 第二最不利环路的末端的压差。但实际的现场经验表明当该环路阀门关闭 时，该环路上的测量压差往往不可靠。第三是，用该压差对第二最不利环 路的末端进行控制，该压差的设定值也不一定合适。第四是，最不利环路 的末端负荷也不断变化，为保持水阀常常处于大开位置(一般地，认为90％ 开度以上为大开)，该压差设定值需要不断调整，而在实际工程应用中，该 压差设定值一旦设定则很少改变。因此在部分负荷时，大大减少了变流量 系统的节能潜力。第五是，最不利环路一般位于水系统最远处，测量信号 传输路径长，信号传输的可靠性也受影响。

本发明是在这种背景下提出的，充分利用在满足末端负荷时，末端阀门 大开度时系统阻力特性最小的原理来调整水泵的转速，以使整个水系统的 阻力最小以达到节能的目的，大大减少对高品位能源的依赖。这种空调水 系统优化控制方法及装置的发明是建设资源节约型与环境友好型社会的迫 切需求。

发明内容：

本发明的目的旨在提供一种可直接利用空调水系统的水泵的进出口的 压差及(或)制冷机的蒸发器水侧的进出口压差来对空调水系统进行优化控 制的方法及利用该方法的装置来对空调水系统进行优化控制。

本发明的空调水系统优化控制方法包括：利用测量水泵的进出口压差计 算水泵的水流量，进而计算水系统的在该时刻的阻力特性值；利用测量的 制冷机蒸发器水侧进出口两端的压差确定蒸发器的水流量；比较计算的阻 力特性值S与预先设定的阻力特性值的范围S₁～S₂来调整水泵的转速使得计 算的阻力特性值S位于预设的阻力特性值范围内，但要保证制冷机蒸发器 的水流量不能小于最小流量值。

本发明的空调水系统优化控制装置包括：在水泵1的进出口处安装的压 差传感器2，在制冷机4的蒸发器水侧的进出口处安装的压差传感器5，水 系统优化控制器3，及优化控制算法程序。该水系统优化控制器有通讯模块 实现与中央控制计算机的通讯。该通讯模块采用RS-485接口。该水系统优 化控制器具有良好的人机界面，可实现水系统阻力特性范围值及相关参数 的输入；该控制器可实时显示该水系统的运行特征参数及图形界面。

一种空调水系统优化控制方法，包括如下步骤：

(1)测量水泵进出口的压差，据此计算水泵的水流量Q；

(2)根据所述水流量Q计算水系统的阻力特性值S；

(3)比较所述水流量Q与流经蒸发器的最小允许水流量Q_min，并根据上 述比较的结果调整水泵的转速。