冰蓄冷系统、控制方法以及空调器与流程

1.本发明涉及空调系统技术领域，尤其涉及冰蓄冷系统、控制方法以及空调器。


背景技术：

2.节约能源的话题一直是当今世界共同的热点话题，国家一直在加大对储能技术的推广，冰蓄冷系统已经成为中央空调的发展方向，如何更优质的在冰蓄冷系统中去优化创新，在当下显得尤为重要。
3.现有冰蓄冷系统一般都包含高温水系统以及低温水系统，针对不同的末端要求，对主机就有多样的选择（高温主机，低温主机），并且在不同的水系统中对应要求的冷机供/回水温度也各不相同。常规低温主机出水温度上限达不到高温主机出水温度的上限要求，当高温主机出现故障或者有停机需求时，需要单独设计的备用主机代替该高温主机，这使得冰蓄冷系统中的主机数量增多，而导致造价成本大幅上升。


技术实现要素：

4.为了解决现有冰蓄冷系统因额外设置备用主机而导致成本上升的缺陷，本发明提出冰蓄冷系统、控制方法以及空调器。
5.本发明采用的技术方案是，设计冰蓄冷系统，包括：第一水系统，其包含第一主机以及第一冷冻水泵组，第一主机的供水口、回水口分别通过第一供水总管和第一回水总管与第一冷冻水泵组连接；第二水系统，其包含至少一个第二主机以及第二冷冻水泵组，每个第二主机的供水口、回水口分别通过第二供水总管和第二回水总管与第二冷冻水泵组连接；第一供水总管与第一回水总管之间连接有第一支路，第一供水总管与第二供水总管之间连接有第二支路，第一回水总管与第二回水总管之间连接有第三支路。
6.其中，第一供水总管安装有第一供水阀门，第一支路安装有混水阀门；每个第二主机的供水口通过第二供水阀门连接在第二供水总管上、通过供水支路阀门连接在第二支路上，每个第二主机的回水口通过第二回水阀门连接在第二回水总管上、通过回水支路阀门连接在第三支路上。
7.优选的，第一冷冻水泵组包括：第一冷冻水泵和至少一个第一备用水泵，第一冷冻水泵和第一备用水泵并联设置，第一备用水泵可在第一冷冻水泵故障或有停机需求时代替第一冷冻水泵。
8.优选的，第二冷冻水泵组包括：与第二主机一一对应的第二冷冻水泵和至少一个第二备用水泵，第二冷冻水泵和第二备用水泵并联设置，第二备用水泵可在第二冷冻水泵故障或有停机需求时代替第二冷冻水泵。
9.进一步的，冰蓄冷系统还包括：监控第一水系统和第二水系统运行状态的监控模块、控制第一水系统和第二水系统运行状态的控制模块，监控模块与控制模块通讯连接，且监控模块具有人机交互界面。
10.需要说明的是，第一主机的上限出水温度高于第二主机的上限出水温度，即第一主机为高温主机，第二主机为低温主机。
11.本发明还提出了上述冰蓄冷系统的控制方法，包括：在接到关闭第一主机的命令时，关闭第一主机、对应的第一冷冻水泵以及阀门；判断是否所有第二主机都在运行；若是，则在运行的第二主机中选择一台第二主机作为备用主机接入第一水系统；若否，则在未运行的第二主机中选择一台第二主机作为备用主机接入第一水系统。
12.优选的，控制方法还包括：备用主机接入第一水系统之后，打开对应的第一冷冻水泵以及阀门；检测第一供水总管的供水温度；根据供水温度与用户设定的第一供水目标值调节第一支路的混水阀门开度。
13.进一步的，根据供水温度与用户设定的第一供水目标值调节第一支路的混水阀门开度包括：每隔设定间隔时间判断供水温度与第一供水目标值的大小；当供水温度《第一供水目标值-设定偏差值、且连续满足设定持续时间时，增大混水阀门的开度；当供水温度》第一供水目标值+设定偏差值、且连续满足设定持续时间时，减小混水阀门的开度。
14.在一实施例中，混水阀门每次增大或减小的调节量
△
k为：
△
k=k*ε%，k为当前混水阀门的开度，ε为设定比例。
15.优选的，备用主机接入第一水系统之前，先关闭备用主机并断开与第二水系统的连接，关闭第二冷冻水泵组中运行时间最长的第二冷冻水泵。
16.进一步的，若所有第二主机都在运行，则由用户判断是否启动备用主机，若是则再由用户在运行的第二主机中手动选择所述备用主机，若否则流程结束。若有第二主机未运行，则按照轮休原则在未运行的第二主机中自动选择备用主机，两种选择方式均能够保证备用主机接入到第一水系统后，第二水系统仍然满足用户的供冷需求。
17.本发明还提出了采用上述冰蓄冷系统的空调器。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、在满足用户的供冷需求的前提下，第二冷机备用第一主机，减少系统设计时主机的数量，保证系统的稳定性的前提，提高了系统的灵活性，还极大降低系统的造价成本；2、根据第一供水总管的出水温度与用户设定的第一供水目标值来调节混水阀门的开度，满足用户不同的供冷需求。
附图说明
19.下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：图1是本发明一实施例中冰蓄冷系统的连接示意图；图2是本发明一实施例中控制方法的流程示意图。
具体实施方式
20.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
21.如图1所示，本发明提出的冰蓄冷系统可应用在空调器中，其具有第一水系统和第二水系统，第一水系统包含第一主机1以及第一冷冻水泵组3，第二水系统包含至少一个第二主机2以及第二冷冻水泵组4，第一主机1和第二主机2均包含冷凝器和蒸发器，第一主机的上限出水温度高于第二主机的上限出水温度，即第一主机为高温主机，第二主机为低温主机。
22.第一主机1的供水口依次连接有第一供水总管9、第一分水器5、第一集水器6连接到第一冷冻水泵组3的进水口，第一主机1的回水口通过第一回水总管10连接第一冷冻水泵组3的出水口，第一水系统的水循环流向：第一主机1的供水口
→
第一供水总管9
→
第一分水器5
→
第一集水器6
→
第一冷冻水泵组3
→
第一回水总管10
→
第一主机1的回水口。所有第二主机2的供水口并联连接在第二供水总管12上，所有第二主机2的回水口并联连接在第二回水总管13上，第二供水总管12依次串联第二分水器7和第二集水器8后连接到第二冷冻水泵组4的进水口，第二冷冻水泵组4的出水口连接到第二回水总管13上，第二水系统的水循环流向：第二主机2的供水口
→
第二供水总管12
→
第二分水器7
→
第二集水器8
→
第二冷冻水泵组4
→
第二回水总管13
→
第二主机2的回水口。
23.第一供水总管9与第一回水总管10之间连接有第一支路11，第一支路11接通时，第一冷冻水泵组3流出的水通过第一支路11混合到第一供水总管9中，以调节第一供水总管9的供水温度。第一供水总管9与第二供水总管12之间连接有第二支路14，第一回水总管10与第二回水总管13之间连接有第三支路15，第二支路14和第三支路15的开关状态相同，当第二支路14、第三支路15接通时，第二主机2流出的水通过第二支路14送到第一供水总管9，第一冷冻水泵组3流出的水通过第三支路15送到第二主机2的回水口，以实现第二主机2备用第一主机1。
24.系统中各个管路的通断采用阀门切换，第一供水总管9安装有第一供水阀门v1，第一支路11安装有混水阀门v2，第一供水阀门v1和混水阀门v2均采用比例阀，可以灵活调节水流量，使得供水温度达到第一水系统出水温度的要求。每个第二主机2的供水口通过第二供水阀门连接在第二供水总管12上、通过供水支路阀门连接在第二支路14上，每个第二主机2的回水口通过第二回水阀门连接在第二回水总管13上、通过回水支路阀门连接在第三支路15上，第二供水阀门、第二回水阀门、供水支路阀门以及回水支路阀门均采用电动蝶阀。
25.应当理解的是，第二供水阀门和第二回水阀门的开关状态相同，供水支路阀门和回水支路阀门的开关状态相同，当某个第二主机2的第二回水阀门和第二供水阀门接通、供水支路阀门和回水支路阀门关断时，该第二主机2接入第二水系统、并断开与第一水系统的连接；当某个第二主机2的第二回水阀门和第二供水阀门关断、供水支路阀门和回水支路阀门接通时，该第二主机2断开与第二水系统的连接、并接入第一水系统。第二主机2在正常运行时接在第二水系统中，其供水支路阀门和回水支路阀门维持开启，其第二供水阀门和第二回水阀门维持关闭，第二主机2给其对应的末端供冷。
26.以本发明的一实施例举例说明，第二水系统设有两个第二主机2，分别是1号第二主机21和2号第二主机22，由于同一第二主机的第二供水阀门和第二回水阀门的开关状态相同、供水支路阀门和回水支路阀门的开关状态相同，因此为便于识别控制，将1号第二主机的第二供水阀门和第二回水阀门统一采用v3标记，1号第二主机21的供水支路阀门和回水支路阀门统一采用v5标记，2号第二主机22的第二供水阀门和第二回水阀门统一采用v4标记，2号第二主机22的供水支路阀门和回水支路阀门统一采用v6标记。
27.如图1所示，第一冷冻水泵组3包含与第一主机1一一对应的第一冷冻水泵和至少一个第一备用水泵，第一冷冻水泵和第一备用水泵并联设置，第一备用水泵可在第一冷冻水泵故障或有停机需求时代替第一冷冻水泵，第一冷冻水泵正常运行时，第一备用水泵维持关闭状态。同样的，第二冷冻水泵组4包含与第二主机一一对应的第二冷冻水泵和至少一个第二备用水泵，第二冷冻水泵和第二备用水泵并联设置，第二备用水泵可在第二冷冻水泵故障或有停机需求时代替第二冷冻水泵，第二冷冻水泵正常运行时，第二备用水泵维持关闭状态。
28.为了实现冰蓄冷系统的人机交互控制，冰蓄冷系统还包括：监控模块和与监控模块通讯连接的控制模块，整体实施流程可分为监控层、控制层以及设备层，设备层是指第一水系统和第二水系统；监控模块监控设备层的运行状态，其具有人机交互界面，用户可通过人机交互界面向控制模块输入命令；控制模块负责设备层的各个部件开关控制、运行故障等状态监控，并将设备层的相关信息通过odbus rtu、modbus tcp/ip、bacnet，mbus等协议形式传输给到监控层。
29.控制模块在第二主机2作为备用主机代替第一主机1时执行对应的控制方法，具体执行过程如下：在接到关闭第一主机1的命令时，关闭第一主机、对应的第一冷冻水泵以及阀门；判断是否所有第二主机2都在运行；若是，则由用户判断是否启动备用主机，若是则再由用户在运行的第二主机中手动选择一台第二主机2作为备用主机接入第一水系统，备用主机接入第一水系统之前，先关闭备用主机并断开与第二水系统的连接，关闭第二冷冻水泵组4中运行时间最长的第二冷冻水泵，避免第二冷冻水泵长时间运行，若否则流程结束；若否，则按照轮休原则在未运行的第二主机2中自动选择一台第二主机作为备用主机接入第一水系统，避免第二主机2长时间运行。
30.两种选择方式中第一种是用户根据实际使用需求通过人机交互界面自行选择备用主机，第二种是在未运行的第二主机2中选择备用主机，其他运行的第二主机2保持正常运行。因此，两种均能够保证备用主机接入到第一水系统后，第二水系统仍然满足用户的供冷需求。
31.为了满足用户不同的供冷需求，控制方法还包括：备用主机接入第一水系统之后，打开对应的第一冷冻水泵以及阀门；检测第一供水总管的供水温度；每隔设定间隔时间判断供水温度与第一供水目标值的大小；当供水温度《第一供水目标值-设定偏差值、且连续满足设定持续时间时，增大混水阀门的开度；
当供水温度》第一供水目标值+设定偏差值、且连续满足设定持续时间时，减小混水阀门的开度。
32.上述混水阀门调节动作的目的是使混水后的供水温度接近第一供水目标值，混水阀门每次增大或减小的调节量
△
k为：
△
k=k*ε%，k为当前混水阀门的开度，ε为设定比例。在一些实施例中，第一供水目标值为13℃，设定偏差值为1℃，设定持续时间为60s，ε%为5%。
33.如图2所示，以上文中提到的一实施例详细说明控制方法的流程，该实施例中第二水系统设有两个第二主机2，分别是1号第二主机21和2号第二主机22，第二主机2备用第一主机1的执行流程如下。
34.在第一主机1故障或有停机需求时，下发关闭第一主机1的命令；关闭第一主机1对应的冷却水泵、冷却塔风机及对应的阀门；关闭第一主机1对应的第一冷冻水泵命令；关闭第一主机1的第一供水阀v1、混水阀门v2；检测是否两台第二主机2都在运行；若是，则当前无空闲第二主机2，人机交互界面弹出是否切换一台第二主机2运行高温工况的提示框，若否则结束流程，若是则由用户选择1号/2号第二主机作为备用主机运行高温工况，关闭该备用主机，并关闭第二冷冻水泵组中运行时间最长的第二冷冻水泵，若选择的是1号第二主机，则关闭两个v3、开启两个v5，若选择的是2号第二主机，则关闭两个v4、开启两个v6；若否，则按轮休原则在未运行的第二主机中选择一台第二主机作为备用主机接入第一水系统，开启备用主机所代替的第一主机对应的一台冷却水泵，冷却水泵开到位后，开启备用主机冷却水进口的阀门，按照轮休原则在第一水系统中选择一台冷却塔，开启该冷却塔进出口的阀门，若按轮休原则选择的是1号第二主机，则关闭两个v3、开启两个v5，若选择的是2号第二主机，则关闭两个v4、开启两个v6；以上阀门开到位后，开启v1，v1开到位后，开启备用主机所代替的第一主机对应的一台第一冷冻水泵，第一冷冻水泵达到默认频率后，开启备用主机，按照用户设定的第一供水目标值调节v2的开度。
35.应当理解的是，第一水系统中的冷却塔、冷却水泵与第一主机也是一一对应关系，上文中的轮休原则可以采用现有技术，其作用是均衡水泵/主机/冷却塔的工作时间，延长使用寿命。例如，按开机时长排序，按照总开机时间最长的停机休息，开启开机时间最短的一台水泵/主机/冷却塔。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。