空调水系统节能方法及装置与流程

本发明涉及空调节能领域，尤其涉及空调水系统节能方法及装置。

背景技术：

随着国民经济的发展，建筑能耗越来越大，中央空调能耗占了其中大部分，且呈逐年增长的趋势。现有的中央空调系统中的空调水系统是一个具有时滞、时变和非线性的复杂系统，而目前空调水系统节能控制还处于数据采集和常规控制阶段，空调水系统无法进行有效的能效管理，运行过程欠佳，整体节能效果不明显。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种空调水系统节能方法及装置，旨在降低空调水系统总能耗，增强空调水系统整体节能效果。

为实现上述目的，本发明提供的一种空调水系统节能方法包括以下步骤：

监测空调水系统实时运行参数；

根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；

根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。

优选地，所述监测空调水系统实时运行参数包括：

监测冷冻系统的运行数据；

监测冷却系统的运行数据；

监测冷水机组用电量。

优选地，所述监测空调水系统实时运行参数还包括：

监测空调水系统安装环境的温度和湿度。

优选地，所述根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比包括：

根据当前获取的实时运行参数，计算冷冻水供回水温差、冷水机组功耗和水泵功耗；

根据当前获取的冷水机组功耗和水泵功耗，计算空调水系统的总功耗；

根据当前获取的冷冻水供回水温差和实时运行参数，计算空调水系统的制冷量；

根据当前获取的空调水系统的总功耗和制冷量，计算空调水系统的运行能耗比。

优选地，所述根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量包括：

根据当前获取的运行能耗比，计算空调水系统最小能耗时的水流量设定值；

根据当前获取的最小能耗时的水流量设定值，调整空调水系统的水流量。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种空调水系统节能装置包括：

监测模块，用于监测空调水系统实时运行参数；

计算模块，用于根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；

调整模块，用于根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。

优选地，所述监测模块包括：

冷冻系统监测单元，用于监测冷冻系统的运行数据；

冷却系统监测单元，用于监测冷却系统的运行数据；

冷水机组监测单元，用于监测冷水机组用电量。

优选地，所述监测模块还包括：

安装环境监测单元，用于监测空调水系统安装环境的温度和湿度。

优选地，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于根据当前获取的实时运行参数，计算冷冻水供回水温差、冷水机组功耗和水泵功耗；

第二计算单元，用于根据当前获取的冷水机组功耗和水泵功耗，计算空调水系统的总功耗；

第三计算单元，用于根据当前获取的冷冻水供回水温差和实时运行参数，计算空调水系统的制冷量；

第四计算单元，用于根据当前获取的空调水系统的总功耗和制冷量，计算空调水系统的运行能耗比。

优选地，所述调整模块包括：

第五计算单元，用于根据当前获取的运行能耗比，计算空调水系统最小能耗时的水流量设定值；

调整单元，用于根据当前获取的最小能耗时的水流量设定值，调整空调水系统的水流量。

本发明实施例通过监测空调水系统实时运行参数；根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。本发明降低了空调水系统总能耗，从而增强了空调水系统整体节能效果。

附图说明

图1为本发明空调水系统节能方法一实施例的流程示意图；

图2为图1中步骤S10的细化流程示意图；

图3为图1中步骤S10的另一实施例细化流程示意图；

图4为图1中步骤S20的细化流程示意图；

图5为图1中步骤S30的细化流程示意图；

图6为本发明空调水系统节能装置一实施例的功能模块示意图；

图7为图6中监测模块的一实施例细化功能模块示意图；

图8为图6中监测模块的另一实施例细化功能模块示意图；

图9为图6中计算模块的细化功能模块示意图。

图10为图6中调整模块的细化功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种空调水系统节能方法，参照图1，在一实施例中，该空调水系统节能方法包括：

步骤S10，监测空调水系统实时运行参数；

本发明实施例提供的空调水系统节能方法应用于中央空调中，用于增强空调水系统整体节能效果。需要说明的是，上述空调水系统包括冷水机组系统、冷却系统、冷冻系统及能效管理平台。具体地，在一实施例中，可以通过在冷水机组系统、冷却系统和冷冻系统中分别设置变送器或传感器，监测实时运行参数；所述能效管理平台与所述冷水机组系统、冷却系统和冷冻系统连接，实时接收所述运行参数，全面监控空调水系统各个部分，起到了整体把控管理的作用。

进一步地，上述运行参数可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，所述运行参数为冷却系统供回水温度、冷却系统用电量、冷冻系统供回水温度、冷冻系统用电量、空调水系统安装环境温度、空调水系统安装环境湿度及冷水机组用电量。

步骤S20，根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；

需要说明的是，空调水系统的运行能耗比等于制冷量与总功耗的商，当空调水系统的能效比越高时，制冷效率越高，因此通过计算空调水系统的运行能耗比能较好地了解当前空调水系统的性能系数，从而调整出最佳的空调水系统节能方案。而空调水系统总功耗是水泵功耗和冷水机组主机功耗之和，因此通过获取计算上述各项功耗的参数即可计算出空调水系统总功耗。具体地，所述水泵功耗是冷却系统水泵功耗与冷冻系统水泵功耗之和。

步骤S30，根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。

可以理解的是，所述运行能耗比代表着该空调水系统的运行性能，将该运行能耗比反馈给所述能效管理平台；所述能效管理平台结合反馈的各项实时运行参数和运行能耗比进行在线分析水流量和各项运行参数对系统总能耗的影响；调用PSO-BP优化算法计算出在系统最小能耗时，对应的空调水系统水流量设定值。具体地，所述水流量设定值为冷冻水流量设定值和冷却水流量设定值。所述冷水机组系统中的冷水机组控制装置根据该空调水系统的冷冻水流量设定值和冷却水流量设定值，调整冷冻水侧的水流量和冷却水侧的水流量以降低空调水系统总能耗，增强空调水系统整体节能效果。

进一步地，所述能效管理平台还可以通过互联网将上述空调水系统的实时运行数据上传至云端，通过PC端或APP实时浏览，同时跟踪各项运行参数，提高了企业管理效率。

本发明实施例通过监测空调水系统实时运行参数；根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。本发明的降低了空调水系统总能耗，从而增强了空调水系统整体节能效果。

进一步地，参照图2，基于本发明空调水系统节能方法的第一实施例，在本发明的第二实施例中，上述步骤S10包括：

步骤S11，监测冷冻系统的运行数据；

步骤S12，监测冷却系统的运行数据；

步骤S13，监测冷水机组用电量。

需要说明的是，上述步骤S11至S13的执行顺序可以根据实际需要进行调整，可以同时测量各项实时运行参数，也可以是先监测冷冻系统的运行数据，接着监测冷水机组用电量，然后检测冷却系统的运行数据。另上述运行数据可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，优选地，所述运行数据包括供回水温度、水流量和用电量。

在本实施例中，通过在所述冷冻系统管道上安装温度与流量传感器，采集冷冻水供回水温度与冷冻水流量，同时采用智能电量计量仪采集冷冻系统用电量；在所述冷却系统管道上安装温度与流量传感器，采集冷却水供回水温度与冷却水流量，同时采用智能电量计量仪采集冷却系统用电量；安装智能电量计量仪采集冷水机组用电量。可以理解的是，同时采集系统的用电量和水流量，能较好地评估实际能耗的消耗率，保证测量的准确性。

进一步地，参照图3，基于本发明空调水系统节能方法的第二实施例，在本发明的第三实施例中，上述步骤S13之后还包括：

步骤S14，监测空调水系统安装环境的温度和湿度。

需要说明的是，因一年当中存在四个季节，不同的季节环境湿度和温度也会对空调水系统的能耗产生不同影响。为此通过检测安装环境的温度和湿度，增加了空调水系统节能方案监测实时运行参数的全面性，同时将所述空调水系统安装环境的温度和湿度反馈给所述能效管理平台，能帮助所述能效管理平台针对季节变化实时调整节能运行方案。

优选地，上述步骤S11-S14的执行顺序可以根据实际需要进行调整。需要说明的是，上述监测空调水系统安装环境的温度和湿度的方式可以根据实际需要进行设置，优选地，在本实施例中，采用环境温湿度传感器，采集空调水系统安装环境温湿度。

进一步地，参照图4，基于本发明空调水系统节能方法的第一实施例，在本发明的第四实施例中，上述步骤S20包括：

步骤S21，根据当前获取的实时运行参数，计算冷冻水供回水温差、冷水机组功耗和水泵功耗；

步骤S22，根据当前获取的冷水机组功耗和水泵功耗，计算空调水系统的总功耗；

步骤S23，根据当前获取的冷冻水供回水温差和实时运行参数，计算空调水系统的制冷量；

步骤S24，根据当前获取的空调水系统的总功耗和制冷量，计算空调水系统的运行能耗比。

在本实施例中，由于空调水系统的运行能耗比是制冷量与总功率的商。因此，为了了解空调水系统的性能系数，计算空调水系统的运行能耗比，需要计算空调系统的制冷量和总功率。而根据当前获取的实时运行参数，具体为供回水温度、水流量和用电量，可计算冷冻水系统供回水温差，利用上述供回水温差和水流量可计算制冷量。可以理解地，上述总功率等于所述空调水系统所有电机功率之和，由此可以计算出上述空调水系统的运行能耗比。具体地，当总功率固定时，制冷量越大，能耗比越大；制冷量越小，能耗比越小。当制冷量固定时，总功率越大，能耗比越小；总功率越小，能耗比越大。

进一步地，参照图5，基于本发明空调水系统节能方法的第一实施例，在本发明的第五实施例中，上述步骤S30包括：

步骤S31，根据当前获取的运行能耗比，计算空调水系统最小能耗时的水流量设定值；

步骤S32，根据当前获取的最小能耗时的水流量设定值，调整空调水系统的水流量。

在本实施例中，根据当前获取的运行能耗比，了解当前空调水系统的运行效率情况。同时根据负荷分配策略原则利用混沌优化的PSO-BP预测控制技术计算运行中的冷水机组、冷冻水泵及冷却水泵分别承担的负荷率，接着在线分析取得在系统总能耗最小时的冷冻水流量设定值和冷却水流量设定值；所述冷水机组控制装置将按照上述水流量设定值调整冷冻水侧和冷却水侧的流量值。从而实现动态预调节冷冻水泵与冷却水泵运行状况，使运行冷水机组的供冷量满足空调水系统冷负荷要求且中央空调水系统处于最匹配的能耗运行工况，提高了空调水系统综合性能系数，全面反映了中央空调性能系统(COP)效率及中央空调水系统能耗。

进一步地，所述中央空调水系统的能效管理平台在预调节水流量的过程中，建立PSO知识库，利用PSO优化算法实现自学习和自适应调整，使所述空调水系统能够无线接近空调水系统的动态特性和复杂的非线性映射关系，因此，很好地解决中央空调水系统控制的时变与时滞问题，同时增强了设备的稳定性与系统的可靠性。

本发明还提供一种空调水系统节能装置，参照图6，在一实施例中，本发明提供的空调水系统节能装置包括：

监测模块10，用于监测空调水系统实时运行参数；

本发明实施例提供的空调水系统节能装置应用于中央空调中，用于增强空调水系统整体节能效果。需要说明的是，上述空调水系统包括冷水机组系统、冷却系统、冷冻系统及能效管理平台。具体地，在一实施例中，可以通过在冷水机组系统、冷却系统和冷冻系统中分别设置变送器或传感器，监测实时运行参数；所述能效管理平台与所述冷水机组系统、冷却系统和冷冻系统连接，实时接收所述运行参数，全面监控空调水系统各个部分，起到了整体把控管理的作用。

进一步地，上述运行参数可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，所述运行参数为冷却系统供回水温度、冷却系统用电量、冷冻系统供回水温度、冷冻系统用电量、空调水系统安装环境温度、空调水系统安装环境湿度及冷水机组用电量。

计算模块20，用于根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；

需要说明的是，空调水系统的运行能耗比等于制冷量与总功耗的商，当空调水系统的能效比越高时，制冷效率越高，因此通过计算空调水系统的运行能耗比能较好地了解当前空调水系统的性能系数，从而调整出最佳的空调水系统节能方案。而空调水系统总功耗是水泵功耗和冷水机组主机功耗之和，因此通过获取计算上述各项功耗的参数即可计算出空调水系统总功耗。具体地，所述水泵功耗是冷却系统水泵功耗与冷冻系统水泵功耗之和。

调整模块30，用于根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。

可以理解的是，所述运行能耗比代表着该空调水系统的运行性能，将该运行能耗比反馈给所述能效管理平台；所述能效管理平台结合反馈的各项实时运行参数和运行能耗比进行在线分析水流量和各项运行参数对系统总能耗的影响，调用PSO-BP优化算法计算出在系统最小能耗时，对应的空调水系统水流量设定值。具体地，所述水流量设定值为冷冻水流量设定值和冷却水流量设定值。所述冷水机组系统中的冷水机组控制装置根据该空调水系统的冷冻水流量设定值和冷却水流量设定值，调整冷冻水侧的水流量和冷却水侧的水流量以降低空调水系统总能耗，增强空调水系统整体节能效果。

进一步地，所述能效管理平台还可以通过互联网将上述空调水系统的实时运行数据上传至云端，通过PC端或APP实时浏览，同时跟踪各项运行参数，提高了企业管理效率。

本发明实施例通过设置监测模块10，用于监测空调水系统实时运行参数；计算模块20，用于根据当前获取的实时运行参数，计算空调水系统的运行能耗比；调整模块30，用于根据当前获取的运行能耗比，调整空调水系统的水流量。本发明降低了空调水系统总能耗，从而增强了空调水系统整体节能效果。

进一步地，参照图7，基于本发明空调水系统节能装置第一实施例，在本发明空调水系统节能装置第二实施例中，上述监测模块包括：

冷冻系统监测单元11，用于监测冷冻系统的运行数据；

冷却系统监测单元12，用于监测冷却系统的运行数据；

冷水机组监测单元13，用于监测冷水机组用电量。

上述运行数据可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，优选地，所述运行数据包括供回水温度、水流量和用电量。

在本实施例中，通过在所述冷冻系统管道上安装温度与流量传感器，采集冷冻水供回水温度与冷冻水流量，同时采用智能电量计量仪采集冷冻系统用电量；在所述冷却系统管道上安装温度与流量传感器，采集冷却水供回水温度与冷却水流量，同时采用智能电量计量仪采集冷却系统用电量；安装智能电量计量仪采集冷水机组用电量。可以理解的是，同时采集系统的用电量和水流量，能较好地评估实际能耗的消耗率，保证测量的准确性。

进一步地，参照图8，基于本发明空调水系统节能装置第二实施例，在本发明空调水系统节能装置第三实施例中，上述监测模块还包括：

安装环境监测单元14，用于监测空调水系统安装环境的温度和湿度。

需要说明的是，因一年当中存在四个季节，不同的季节环境湿度和温度也会对空调水系统的能耗产生不同影响。为此通过检测安装环境的温度和湿度，增加了空调水系统节能方案监测实时运行参数的全面性，同时将所述空调水系统安装环境的温度和湿度反馈给所述能效管理平台，能帮助所述能效管理平台针对季节变化实时调整节能运行方案。

需要说明的是，上述检测空调水系统安装环境的温度和湿度的方式可以根据实际需要进行设置，优选地，在本实施例中，采用环境温湿度传感器，采集空调水系统安装环境温湿度。

进一步地，参照图9，基于本发明空调水系统节能装置第一实施例，在本发明空调水系统节能装置第四实施例中，上述计算模块包括：

第一计算单元21，用于根据当前获取的实时运行参数，计算冷冻水供回水温差、冷水机组功耗和水泵功耗；

第二计算单元22，用于根据当前获取的冷水机组功耗和水泵功耗，计算空调水系统的总功耗；

第三计算单元23，用于根据当前获取的冷冻水供回水温差和实时运行参数，计算空调水系统的制冷量；

第四计算单元24，用于根据当前获取的空调水系统的总功耗和制冷量，计算空调水系统的运行能耗比。

在本实施例中，由于空调水系统的运行能耗比是制冷量与总功率的商。因此，为了了解空调水系统的性能系数，计算空调水系统的运行能耗比，需要计算空调系统的制冷量和总功率。而根据当前获取的实时运行参数，具体为供回水温度、水流量和用电量，可计算冷冻水系统供回水温差，利用上述供回水温差和水流量可计算制冷量。可以理解地，上述总功率等于所述空调水系统所有电机功率之和，由此可以计算出上述空调水系统的运行能耗比。具体地，当总功率固定时，制冷量越大，能耗比越大；制冷量越小，能耗比越小。当制冷量固定时，总功率越大，能耗比越小；总功率越小，能耗比越大。

进一步地，参照图10，基于本发明空调水系统节能装置第一实施例，在本发明空调水系统节能装置第五实施例中，上述调整模块包括：

第五计算单元31，用于根据当前获取的运行能耗比，计算空调水系统最小能耗时的水流量设定值；

调整单元32，用于根据当前获取的最小能耗时的水流量设定值，调整空调水系统的水流量。

在本实施例中，根据当前获取的运行能耗比，了解当前空调水系统的运行效率情况。同时根据负荷分配策略原则利用混沌优化的PSO-BP预测控制技术计算运行中的冷水机组、冷冻水泵及冷却水泵分别承担的负荷率，接着在线分析取得在系统总能耗最小时的冷冻水流量设定值和冷却水流量设定值；所述冷水机组控制装置将按照上述水流量设定值调整冷冻水侧和冷却水侧的流量值。从而实现动态预调节冷冻水泵与冷却水泵运行状况，使运行冷水机组的供冷量满足空调水系统冷负荷要求且中央空调水系统处于最匹配的能耗运行工况，提高了空调水系统综合性能系数，全面反映了中央空调性能系统(COP)效率及中央空调水系统能耗。

进一步地，所述中央空调水系统的能效管理平台在预调节水流量的过程中，建立PSO知识库，利用PSO优化算法实现自学习和自适应调整，使所述空调水系统能够无线接近空调水系统的动态特性和复杂的非线性映射关系，因此，很好地解决中央空调水系统控制的时变与时滞问题，同时增强了设备的稳定性与系统的可靠性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。