专利名称：中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法
技术领域：
本发明涉及一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，属于空调节能 领域。
背景技术：
现有的中央空调控制装置，从系统控制来讲，最终根本技术上只有变水温，变水流 二种方式。从末端空调器控制来讲也只有变风量，变水量(变水流)，变水温三个方面.技术 基础上，有楼控方式，工业控制方式。变水流的技术演变较多，而且主要是各种节能公司，其控制技术上，主要以DDC， DCS, PLC，MES控制技术手段为基础，着眼于机房设备水泵控制，以室外环境温湿度为模糊 参考，以供回水温度，供回水温差，供回水压差，水流量，室内外温湿度为控制变量计算量， 对水泵，冷却塔风机进行变频，变流量调节控制；按供回水的温度，温差对空调主机进行影 响，其变频、变流量控制系统的关键计算标准量是基于“专家经验的模糊推理值”“经验推 理的给定值” “跟随水温变化的模糊推断值”，实际上，就是“广泛经验粗略值”，而不是适应 实时瞬变的中央空调系统用冷负荷变化的精确计算控制值。没有与空调系统中最不利点 实时的室内空调效果、室外环境建立数学模型计算，没有达到中央空调用冷的末端设备，辅 机设备，空调主机，系统管网相互联系实时瞬变的精确控制关系。没有需求冷量的精确计 算，就不会达到中央空调全系统设备末端用冷设备(直接控制空调效果)，冷媒水泵，冷却 水泵，冷却塔风机，空调制冷主机等系统联系工况的精确数字化关联的能效调节与控制， CN1375665A, CN1415915, CN200880010537. 9，200620123889. 3 所公开的就是这样的装置。没 有系统精确的关键计算参数一需求冷量(动态的需求供回水温度值)、这个控制关健值的误 差是中央空调系统节能控制成败的关键，也是设备能效比控制的关键.也有根据机房适时 给水水温的变化，参考统计资料来推导下一需求的给水水温的方法，200820080180. 9就是 这种方法，显然，这不是直接按空调的动态实际负荷来计算给水水温的方法。变水温技术，由于基于空调主机的控制，大多是空调生产工厂采用，由于安装考 虑，大多也只是以室外温湿度建立数学模型，室内采样温湿度只作为参考限制条件。空调器的变风量与变水量结合控制技术已经是大量采用的，但空调器变风量，变 水量，变水温结合控制的产品还没有。楼控技术方式主要是国外，如johnshen, Honeywell, Siemens, Schneider, TAC 等 国际大公司，这些公司由于强大的技术研发与生产能力对构成中央楼宇控制的硬件设备与 软件进行了深入研究，达到了他们硬件设备与控制系统的完善.由于楼宇控制设备着眼于 设备控制，不可否认其节能作用，但由于所有楼控公司的产品着眼于硬件设备的控制完善， 对全空调系统的运算控制没有深入的研究。所以从中央空调系统变水温，变水流控制，至单元设备控制与系统控制的结合上， 目前没有一个集成智能的融合楼控技术与空调主机控制技术，机房辅机控制技术的产品。现在，空调主机设备的生产与调节技术已很先进，如离心机有VSD，排汽热回收技术；双螺杆机普遍采用能量无极调节技术，溴化锂机采用比例积分燃烧器，大多空调机主流 工厂对其设备均能达到精确数字化控制的要求，可以按一个设定出水温度点达到最合理的 精确控制，但出水温度给点值是由人工外部给定(也就是说按人为设定的冷量，可以精确的 控制其设备内的部件高效的达到目标冷量，但人为设定的目标冷量并不是空调系统所需要 的经济冷量)，大多在变工况运行中，本身没有空调机动态运行能效的评价运算功能，现实 中大多是人为粗略给定出水温度值(有的人为设定出水温度值一年都不变)。没有对上载时 间，限定电流，上载率等变工况参数与室内外环境变量需求进行智能动态调节。以PLC，EDA, PLD, PAC, PC based,工控机高端控制器件为基础，从低端DDC、DCS、 PLC控制到高端MCS、SCADA、TIA、ERP控制技术的发展，可以完全满足系统高度集成智能全 数字化精确控制的要求，提供了完整的多工况的数字化远程采集、控制、数据大量运算与处 理的硬件条件。使空调理论、热工技术、机械原理，与控制技术结合能达到中央空调全系统 集成智能的数字化集成精确控制。空调自动控制系统节能现在国内市场上，国外品牌江森，honeywell,西门子，T A C等，主要以电动阀、PLC、DDC等器件销售，系统集成也主要在PLC、DDC器件的参数监 控，远程开关控制上.空调主机设备商，供热锅炉设备商，一般只是供应制冷采暖设备，不参 与系统设备集成控制，控制也主要在自己的设备参数监控，远程开关控制上，另一个主要原 因，各个空调机，锅炉工厂，楼控设备商都有各自大多私有的通信方式(protool )，集成控制 在控制技术上就有很大的难度.现在国际空调学术界(HVAC)都肯定变水温，变水量是空调 系统节能的可行办法，但从专业空调自控厂家江森，honeywell,西门子，T A C等，全球最 大空调机生产商开利，约克，特灵，麦克维尔等只是以各自的主导产品销售出发，开发了一 些与室外温度作参考的变水温控制主机，但由于与室内负荷不相关，实际上，安装单位使用 的不多，全系统参数的动态运算，楼控与机房设备的结合控制，智能动态的变水温，变水流 的控制系统，现在、国外厂商在国内还没有使用样例。 国内无论空调机工厂，还是自控公司，都还是主要采用国外技术，集成控制这一块 基本无企业进入，有一些自控工厂，主要还在于仿制DDC，PLC器件，对于空调控制，基本上， 没有形成控制理论与系统。有些基于变水量，机房数据分析的模糊方法在实际控制中也不 能适应空调系统多种设备的合理节能运用，只有变水流，变水温结合控制的产品才能更合 理的适用于空调系统节能。
发明内容
本发明提供一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，适应于所有中 央空调系统变水流，变水温结合控制的要求，能够根据中央空调设备能耗所最终满足的能 量关系来经济合理的控制调节中央空调系统的所有设备，达到合理节能目的。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种中央空调数字化集成智 能控制系统，智能工况运算控制处理系统连接回路由多个风机盘管工况采集处理模块通 过485总线连接中央控制柜工控机，多个风柜DCS控制箱通过485总线连接中央控制柜工 控机，多个室内空调场所温湿度采集模块通过485总线连接中央控制柜工控机，两个以上 的机房信号采集箱通过485总线连接中央控制柜工控机，室外环境信号采集箱通过485总 线连接中央控制柜工控机，冷冻水泵控制柜通过485总线连接中央控制柜工控机，冷却水泵控制柜通过485总线连接中央控制柜工控机，冷却塔控制箱通过485总线连接中央控制 柜工控机；空调主机连接空调主机调节控制箱，所述空调主机调节控制箱通过485总线连 接通信桥接模块，所述通信桥接模块通过485总线连接中央控制柜工控机；
控制执行系统连接回路中央控制柜工控机通过485总线连接冷冻水泵控制柜，所述 冷冻水泵控制柜通过动力线分别按低压回路连接全部冷冻水泵，中央控制柜工控机通过 485总线连接风柜DCS控制箱，所述风柜DCS控制箱连接风柜水阀、风阀，中央控制柜工控机 通过485总线连接支管温度PID水阀控制箱，所述支管温度PID水阀控制箱连接支管水阀， 中央控制柜工控机通过485总线连接压差平衡阀PID控制箱，所述压差平衡阀PID控制箱 连接压差平衡阀，组成冷冻水变流量控制系统；
中央控制柜工控机通过485总线连接冷却水泵控制柜，所述冷却水泵控制柜通过动 力线分别按低压回路连接全部冷却水泵，中央控制柜工控机通过485总线连接冷却塔控制 箱，所述冷却塔控制箱通过动力线分别按低压回路连接全部冷却塔，组成散热控制系统；
中央控制柜工控机连接通信桥接模块，所述通信桥接模块通过485总线连接空调主机 调节控制箱，所述空调主机调节控制箱通过485总线连接空调主机，组成空调主机边际能 效调节方法控制系统。通过适时动态的风翅片换热的系列经验公式工况分析，计算实时的析湿系数ξ、 接触系数ES，风侧换热交换效率Ε，通过确定的设备资料相关参数计算风机盘管温度准数 ΤΡ，水当量数D、传热单位数B，最后计算出在适时的环境下，适时满足空调负荷所需要的 空调出水温度，按照系统主机，末端设备，管网具体特性，温度准数ΤΡ，确定最低的回水水 温Th，对系统供水量限制，计算水温条件下的水量W，并建立风机盘管工况内水量与水压差 Δ P的关系性数据库，对冷冻站系统水压差也提供了控制参考。建立智能工况运算控制处理系统，由风机盘管工况采集处理模块组，室内温湿度 传感器组，采集信号进入工控计算机与机房信号采集柜信号组，室外环境信号采集柜信号 组，空调主机工况信号采集、控制执行组，与ADO动态数据连接、ODBC / OPC动态数据交换、 VB数据处理运算以及集成组态的交互运算数据库组成智能工况运算控制处理系统。所述智能工况运算控制处理系统由风机盘管工况采集处理模块组、室内供水水温 校验模块、空调主机适时工况分析与工况仿真运算校正供水水温模块三部分组成。事件条件响应模式化冷冻水变流量控制系统响应不同的冷冻水系统变水量工况 的不同情况，并按不同情况有模式化的数学模型解决方法，解决可能出现的各种情况适应 多变量控制的要求。事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统响应不同的冷却水系统变水量工况 的不同情况，并按不同情况有模式化的数学模型解决方法，解决可能出现的各种情况适应 多变量控制的要求。智能工况运算控制处理系统的控制下，输出水温设定值，空调主机变水温控制，使 空调主机按动态的实际空调需求来制冷。通过空调主机工况信号、能效测评信号建立的需 求冷量与能效的运算边际能效调节方法，通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础 上，得出趋势边际成本控制，自动寻最优的空调主机工况参数运行方式。空调主机边际能效调节方法控制系统由主机变水温调节，边际能效主机运行台 数控制，边际能效工况调节功能组成。
所述主机变水温调节就是主机出水温度运行目标温度值按智能工况运算控制处 理系统的控制下，按系统动态计算的出水温度值TXG，在一定的变动幅差间隔，输出动态计 算的出水温度值TXG成为空调主机的出水温度运行目标温度值，变人工设置为动态自动设置。边际能效主机运行台数控制通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上， 在满足供应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算与能效 控制趋势曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边际成本 控制最低运行台数。边际能效工况调节通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上，在满足供 应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算与能效控制趋势 曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边际成本控制。本发明提供的中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法主机变水温调节 在一定的变动幅差间隔，输出动态计算的出水温度值TXG成为空调主机的出水温度运行目 标温度值，变人工设置为动态自动设置；
边际能效主机运行台数控制通过原空调主机负荷控制方式的能效运算(COP值运算) 与能效控制趋势曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边 际成本控制最低运行台数，而不是现采用的目标温差分段台数控制的方法；边际能效工况 调节得出趋势边际成本控制，也就是相应增加减少冷量，而减少增加功率消耗的比较，自 动寻最优的运行方式，就是在保证供水温度点不变的前提下，因为空调主机运行环境的变 化后，在能效运算系统的运算下调节负载率，运行电流限制从而减少空调主机的能耗，减少 空调主机低工况(低COP)运行，提高主机部分工作效率。本发明从房间空调需要效果(需要室内温湿度)、实际房间空调效果(实际室内温 湿度)，室外温湿度、光度环境，风机盘管的换热工况，结合冷媒管网特性，供回水温度值。通 过建立智能工况运算控制处理系统，智能压力、压差运算控制处理系统，动态适时的计算需 求冷量(需要房间空调效果动态所需要的供回水温度值)、计算需求水量，作为空调系统所 有设备合理数字化精确控制的计算基准参量。这个关键值的精确确定，使冷媒水泵的变频 变流量调节的关键标准计算比较值有了精确实时具体的数值，达到合理输送冷量(热量)的 控制调节作用，而不会因风机盘管(末端空调用冷设备)的水侧水温水量不够，而影响空调 效果，使空调主机产冷量趋于准确，不致出现产冷量过多过少的情况，使空调系统所需要的 冷量与主机的产冷量一致，更精确的控制主机能量消耗，减少浪费。同时、冷却水泵，冷却塔 风机的变频变流量、变风量的精确散热，依“卡诺制冷原理”才有计算的准确参量，使散热更 合理。末端空调器的变水量，变风量、变水温控制也有了控制参考，使末端空调器的控制
更合理。建立的主机能效评价系统(Cop值适时计算)结合所用空调主机工厂按国标T8097 标准所应提供的实际工质的P-H (压焓)，T_S (温熵)，制冷量/用功量性能曲线图建立的面 向动态事件过程的运算数据库。在前面所述计算空调系统适时需求精确冷量的条件下，对 空调主机低于对应蒸发冷凝条件下的COP值的不合理工况，通过本发明系统装置输出限定 电流，上载时间，上载率，限定供水温度幅差等模拟量给空调主机，减少功耗，相应提高空调主机部分负荷下的综合制冷效率。
下面结合附图对本发明作进一步说明
1、图1为本发明节能设备控制系统网络功能区图。2、图2为本发明节能设备控制系统网络图。3、图3为本发明节能设备控制系统原理图。4、图4为本发明风机盘管工况采集处理模块原理图。5、图5为本发明风机盘管工况采集处理模块结构图。6、图6为本发明智能工况运算控制处理系统结构图。7、图7为本发明机房信号采集模块结构图。8、图8为本发明室外信号采集模块结构图。9、图9为本发明冷冻水泵控制处理系统结构图。10、图10为本发明冷却水泵控制处理系统结构图。11、图11为本发明室内空调场所温湿度采集模块组结构图。12、图12为本发明冷冻变流量动态模糊控制逻辑图。13、图13为本发明冷却变流量动态模糊控制逻辑图。14、图14为本发明冷冻水变流量空调设备连接图。15、图15为本发明冷冻水变流量控制设备连接图。16、图16为本发明冷却水变流量空调设备连接图。17、图17为本发明冷却水变流量控制设备连接图。18、图18为本发明冷却塔控制处理系统结构图。部件说明1、全智能数字中央控制柜，2、冷冻水泵控制柜，3、冷却水泵控制柜，4、 冷却塔控制柜，5、空调主机调节控制柜，6、风机盘管信号采集模块，7、室内温湿度采集器， 8、室外温湿度传感器，9、室外光度传感器，10、电量传感器，11、流量传感器，12、空调主机， 13、冷冻水泵，14、冷却水泵，15、冷却塔，16、风机盘管(室内空调器)，17、自动压差旁通阀， 18、机房信号采集箱，19、室外信号采集箱，20、热回收控制箱，21、通信桥接模块，22、PID电 动阀，23、水阀PID温度控制箱，M、风机盘管(风柜)信号采集处理模块，25、冷冻水泵变频 器，沈、冷冻水泵启动柜，27、压差平衡控制箱，观、风柜DCS控制箱。
具体实施例方式一种中央空调数字化集成智能控制系统，智能工况运算控制处理系统连接回路 由多个风机盘管工况采集处理模块6通过485总线连接中央控制柜工控机1，多个风柜DCS 控制箱通过485总线连接中央控制柜工控机1，多个室内空调场所温湿度采集模块7通过 485总线连接中央控制柜工控机1，两个以上的机房信号采集箱18通过485总线连接中央 控制柜工控机1，室外环境信号采集箱19通过485总线连接中央控制柜工控机1，冷冻水泵 控制柜2通过485总线连接中央控制柜工控机1，冷却水泵控制柜3通过485总线连接中央 控制柜工控机1，冷却塔控制箱4通过485总线连接中央控制柜工控机1 ；空调主机12连接 空调主机调节控制箱5，所述空调主机调节控制箱5通过485总线连接通信桥接模块21，所 述通信桥接模块21通过485总线连接中央控制柜工控机1。
控制执行系统连接回路中央控制柜工控机1通过485总线连接冷冻水泵控制柜 2，所述冷冻水泵控制柜2通过动力线分别按低压回路连接全部冷冻水泵13，中央控制柜 工控机1通过485总线连接风柜DCS控制箱，所述风柜DCS控制箱连接风柜水阀、风阀，中 央控制柜工控机1通过485总线连接支管温度PID水阀控制箱，所述支管温度PID水阀控 制箱连接支管水阀，中央控制柜工控机1通过485总线连接压差平衡阀PID控制箱，所述 压差平衡阀PID控制箱连接压差平衡阀，组成冷冻水变流量控制系统。中央控制柜工控机1通过485总线连接冷却水泵控制柜3，所述冷却水泵控制 柜3通过动力线分别按低压回路连接全部冷却水泵14，中央控制柜工控机1通过485总线 连接冷却塔控制箱4，所述冷却塔控制箱4通过动力线分别按低压回路连接全部冷却塔15， 组成散热控制系统。中央控制柜工控机1连接通信桥接模块21，所述通信桥接模块21通过485总线 连接空调主机调节控制箱5，所述空调主机调节控制箱5通过485总线连接空调主机12，组 成空调主机边际能效调节方法控制系统。通过适时动态的风翅片换热的系列经验公式工况分析，计算实时的析湿系数ξ、 接触系数ES，风侧换热交换效率Ε，通过确定的设备资料相关参数计算风机盘管温度准数 ΤΡ，水当量数D、传热单位数B，最后计算出在适时的环境下，适时满足空调负荷所需要的 空调出水温度，按照系统主机，末端设备，管网具体特性，温度准数ΤΡ，确定最低的回水水 温Th，对系统供水量限制，计算水温条件下的水量W，并建立风机盘管工况内水量与水压差 Δ P的关系性数据库，对冷冻站系统水压差也提供了控制参考。建立智能工况运算控制处理系统，由风机盘管工况采集处理模块组6，室内温湿度 传感器组7，采集信号进入工控计算机与机房信号采集柜信号组18，室外环境信号采集柜 信号组19，空调主机工况信号采集、控制执行组与ADO动态数据连接、ODBC / OPC动态数据 交换、VB数据处理运算以及集成组态的交互运算数据库组成智能工况运算控制处理系统。所述智能工况运算控制处理系统由风机盘管工况采集处理模块组、室内供水水温 校验模块、空调主机适时工况分析与工况仿真运算校正供水水温模块三部分组成。事件条件响应模式化冷冻水变流量控制系统响应不同的冷冻水系统变水量工况 的不同情况，并按不同情况有模式化的数学模型解决方法，解决可能出现的各种情况适应 多变量控制的要求。事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统响应不同的冷却水系统变水量工况 的不同情况，并按不同情况有模式化的数学模型解决方法，解决可能出现的各种情况适应 多变量控制的要求。智能工况运算控制处理系统的控制下，输出水温设定值，空调主机变水温控制，使 空调主机按动态的实际空调需求来制冷。通过空调主机工况信号、能效测评信号建立的需 求冷量与能效的运算边际能效调节方法，通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础 上，得出趋势边际成本控制，自动寻最优的空调主机工况参数运行方式。空调主机边际能效调节方法控制系统由主机变水温调节，边际能效主机运行台 数控制，边际能效工况调节功能组成。所述主机变水温调节就是主机出水温度运行目标温度值按智能工况运算控制处 理系统的控制下，按系统动态计算的出水温度值TXG，在一定的变动幅差间隔，输出动态计算的出水温度值TXG成为空调主机的出水温度运行目标温度值，变人工设置为动态自动设置。边际能效主机运行台数控制通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上， 在满足供应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算与能效 控制趋势曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边际成本 控制最低运行台数。边际能效工况调节通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上，在满足供 应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算与能效控制趋势 曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边际成本控制。本发明由指令、数据采集运算输出部分，控制执行部分二大部分组成；二大部分又 由各种独立的、关联的模块、子系统组成。指令、数据采集运算输出部分有风机盘管工况采集处理模块6，如图4 ；由风机盘 管进风空气温湿度传感器，出风空气温湿度传感器，空调使用场所空气温湿度传感器；进水 温传感器，出水水温传感器，进出水压力传感器，模拟量数据采集模块，通信桥接模块，无线 数传模块组成。风机盘管(风柜)工况采集处理模块6 ；由进风空气温湿度传感器，空调使用 场所空气温湿度传感器；进水温传感器，出水水温传感器，进出水压力传感器，DCS采集控 制模块，通信桥接模块，无线数传模块组成。由三个以上的风机盘管工况采集处理模块组成 风机盘管(包含各种室内空调器)工况采集处理模块组。室内空调场所温湿度采集模块由温湿度采集模块，通信桥接模块，无线数传模块 组成。机房信号采集模块18由冷冻水流量传感器，主机电量传感器，多种供水压力传感 器，多种水温度传感器，485通信模拟量采集模块组成。室外环境信号采集柜集号组19由室外温湿度传感器，室外光度传感器，485通信 模拟量采集模块组成。空调主机的信号采集由空调主机通信器18，空调主机控制器12，PLC通信桥接 器，空调主机通信桥接模块，通信协议转接模块21，工控计算机组成。智能工况运算控制处理系统由风机盘管(包含各种室内空调器)工况采集处理模 块组6、和室内温湿度传感器组7、采集信号进入工控计算机与机房信号采集柜信号组18， 室外环境信号采集柜信号组19，空调主机工况信号采集、控制执行组与ADO动态数据连接、 ODBC / OPC动态数据交换、VB数据处理运算以及集成组态的交互运算数据库组成智能工况 运算控制处理系统。控制执行部分有冷冻水变流量控制系统设备，散热控制系统设备，空调主机控制 系统设备组成.
冷冻水变流量控制系统设备由冷冻水泵控制处理系统，旁通水阀变流量控制箱27， 支管路水阀温度PID制箱23，风柜DSS控制箱28组成。冷冻水泵控制处理系统按事件条件响应模式化冷冻水变流量控制系统逻辑控制。 由485通信I/O数据采集控制输出模块，用于控制输出后的变频器2运行，变频水泵13投 入台数，工频水泵13’的投入台数，故障报警等I/O信号反馈给工控机；485通信模拟量输 出模块，用于输出控制变频器变频的频率，485通信开关量输出模块，用于控制工频/变频轮换，变频器，工频泵投入、停止的动作信号。旁通水阀变流量控制箱27 由智能工况运算控制处理系统给出设定压差，实际压 差PV值与设定SV值组成PID控制，调节压差平衡阀的开关比例。支管路水阀温度PID控制箱23 由智能工况运算控制处理系统给出设定回水温 度，实际回水温度PV值与设定SV值组成PID控制，调节支管水阀的开关比例。风柜DCS控制箱28 由智能工况运算控制处理系统给出设定回水温度，实际回水 温度PV值与设定SV值组成PID控制，调节风柜水阀的开关比例。散热控制系统散热控制系统由冷却水泵控制处理系统，冷却塔控制系统组成。冷却水泵控制处理系统按事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统逻辑控制。 由485通信I/O数据采集控制输出模块，用于控制输出后的变频器3运行，变频水泵14投 入台数，工频水泵14’的投入台数，故障报警等I/O信号反馈给工控机；485通信模拟量输 出模块，用于输出控制变频器变频的频率，485通信开关量输出模块，用于控制工频/变频 轮换，变频器，工频泵投入、停止的动作信号。冷却塔控制处理系统按事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统逻辑控制。由 485通信I/O数据采集控制输出模块，用于控制输出后的变频器4运行，变频风机15投入 台数，工频风机15’的投入台数，相应水阀的开关控制，故障报警等I/O信号反馈给工控机； 485通信模拟量输出模块，用于输出控制变频器变频的频率，485通信开关量输出模块，用 于控制工频/变频轮换，变频器，工频风机投入、停止的动作信号。空调主机控制系统按智能工况运算控制处理系统、空调主机边际能效调节方法 控制进行主机变水温与台数，边际能效调节。由通信桥接模块21，空调主机控制箱5，空调 主机12组成。本发明装置的工作原理如下
风机盘管工况采集处理模块组(本装置采用EDC可编程器件，8UI/2A0，5DI/4D0)6采集 风机盘管的进出风温湿度，进出水温度，进出水压差，由风翅片换热经验公司计算实时的 析湿系数ξ、接触系数ES，风侧换热交换效率Ε，通过确定的设备资料相关参数计算温度准 数ΤΡ，水当量数D、传热单位数B，计算水温条件下的水量W，并建立风机盘管工况内水量与 水压差ΔP的关系性数据库。通过建立的VB编程ACCESS数据库(包括T-S计算，露点温度计算，焓湿图计算)我 们可以对使用的本空调系统的风机盘管送风温度，回风温度，进出水压力，使用空调区温湿 度，压差在不同的工况下的数据建立关系，从而确定需要的室内温度所需要的空调供水温 度，所供水温度可达到的空调区室内温度，湿度范围，使空调系统的冷量消耗量经济合理。通过室外环境信号采集箱19计算适时动态环境下，在适时的环境下，空调系统满 足不同使用场所的空调效果(温湿度)所应提供的空调给水温度值。室内温湿度采集器7根 据实时的各种空调使用场所的空调效果(温湿度)与各种不同场所的舒适要求进行比较，并 对风机盘管工况采集处理模块组6的空调给水温度值进行修正。经验公式TMS=TW-(Tff-TNS) /E+ (TNS-TO)
TMS、TW、TNS、E、TO—计算给水温度、室外温度、设定室内温度、交换效率，实时室内温度。通过建立的VB编程ACCESS数据库，ADO事件响应关系型数据库，我们可以对使用的本空调系统不同使用场所，以及本空调系统最不利使用的空调效果及时随动的响应，对 不同朝向空调使用场所，不同的室外温湿度进行响应，并根据检测的供回水温度，供回水压 力，使用场所的实时的实际温湿度信号，根据设定的不同使用场所室内温湿度与实际传感 采集的实时室内温湿度进行比较，并依据换热工况来断计算应供水水温，并检测实时实际 供水温度，计算校正给水水温值。空调主机工况信号、能效测评信号通过需求冷量与能效的运算对空调给水温度值 进行反馈的修正，作为系统给水设定的执行值，并不断进行反馈校正。给水水温TXG是空调适时动态负荷达到室内空调效果所需要的控制参数点，按照 系统主机，末端设备，管网具体特性，温度准数TP，也就可确定最低的回水水温Th，通过系 统水量(压差)满足所适时检测风机盘管水量(压差)的关系型数据库，对系统供水量也就有 了限制关系。通过建立的VB编程ACCESS数据库，ADO事件响应关系型数据库，基于数据交换的 ODBC数据库，以及真正可以达到透明通信的各种通信功能桥接模块，采集空调主机的运行 工况参数，通过对空调主机适时工况进行能效分析，需求冷量仿真运算，对供水水温进行优 化调节，并将最优化的设备供水温作为空调主机适时运行的设定运行供水水温，使空调主 机的运行效率最合理。在以上智能工况运算控制处理系统的控制下输出水温设定值，使空调主机按动 态的实际空调需求来制冷，同时适应空调主机经济的运行工况性能曲线，减少空调主机的 消耗。适时满足室内空调效果的需要。通过空调主机工况信号、能效测评信号建立的需求冷量与能效的运算边际调节方 法，可以不断对空调主机能效进行调节，相对减少空调主机的低工况运行，相应节约空调主 机用能。空调主机的控制过程主要体现在空调主机变水温控制与空调主机边际能效调节 方法
空调主机变水温控制智能工况运算控制处理系统的控制下，按系统的计算给水水温 TXG，在一定的变动幅差间隔，输出水温设定值成为空调主机的运行目标温度值，从而改变 空调主机的输出冷量与消耗能量。对于有回水差值能效调节的主机，变水温控制不仅控制 空调主机的出水温度，结合主机的温差能量比还要控制回水。空调主机边际能效调节方法就是通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础 上，在满足供应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算(COP 值运算)与能效控制趋势曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出 趋势边际成本控制，也就是相应增加减少冷量，而减少增加功率消耗的比较，自动寻最优 的运行方式，就是在保证供水温度点不变的前提下，因为空调主机运行环境的变化后，在能 效运算系统的运算下调节负载率，运行电流限制从而减少空调主机的能耗。，减少空调主机 低工况(低COP)运行，提高主机部分工作效率。冷冻水变流量控制过程也就是冷冻水泵变流量，风柜PID水阀，支管温度PID水 阀，压差平衡阀PID水阀变流量的工作过程。冷冻水泵变流量控制按照事件条件响应模式化冷冻水变流量控制系统逻辑就是 响应不同的冷冻水系统变水量工况的不同情况，并按不同情况有模式化的数学模型解决方法，解决可能出现的各种情况适应多变量控制的要求.
系统首先判断case条件，al类就是智能工况运算控制处理系统计算的一定工况下末 端风机盘管换热的盘管管路水流最低压差，支持变流量主机与非变流量主机设备设定的最 小流量，压差的限制值。bl类就是智能工况运算控制处理系统所计算的回水温度限制点。输送冷量(热量)系统基本模糊推导控制就是通过采集冷冻站的供回水温度，供 回水压力，冷冻水流量，室外温湿度，室内温湿度，统计资料以及相关的空调运行管理经验， 经模糊归纳，清晰化处理，建立以温差为基准，压差为限制条件的关系性数学模型，并由冷 冻站压力，温度，流量信号的相应推导确定一定的限值纠正(见图12)。主要依据空调冷冻站的数据采集与室内外参数建立关系型的模糊推导函数关系， 并通过回归分析，数据反馈修正至冷冻水输送的合理。水泵变流量也就是在控制信号作用下，由最低频至最高频，最高频不能满足流量 要求，则再投入一台变频，则由计算频率至最频，最高频不能满足流量要求时，则再投入一 台工频水泵，则再按新计算频率直至满足流量要求，反之，则按相反的方向进行。风柜DSC控制柜PID水阀控制，是DCS风柜控制器的一个重要控制作用，是按智能 工况运算控制处理系统所计算的回水温度限制点。压差旁通阀控制柜PID水阀控制，按智能工况运算控制处理系统所计算的冷冻站 压差设定值(高于空调主机安全压差值)
冷冻水变流量系统的控制就是以风机盘管工况采集处理模块组为基础的智能工况 运算控制处理系统控制下，限定风柜PID水阀，支管温度PID水阀，压差平衡阀PID水阀的 SV设定参数，各PID单元的温度，压差输入量与设定参数进行PID控制输出调节水阀的开关 比例。按事件条件响应模式化冷冻水变流量控制系统方法控制水泵变流量(变频，变运行台 数)。散热控制系统控制过程就是事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统控制逻 辑控制下，冷却水泵控制处理系统工作过程，冷却塔控制系统工作过程组成
首先判断case条件，al类就是空调机型排汽压力限制值。是按空调主机边际能效 调节方法系统，结合通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上确定的设定值。bl类就是空调主机边际能效调节方法所提供的冷凝温度限制值，是按空调主机 边际能效调节方法系统，结合通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上确定的设定 值。cl类就是冷却塔布水水压余压值在不同工况下的限制值Pe。是按空调主机边际 能效调节方法系统，结合通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上确定的设定值。散热控制系统基本模糊推导控制就是通过采集空调机的冷却供回水温度，冷 却供回水压力，室外温湿度，统计资料以及相关的空调运行管理经验，经模糊归纳，清晰化 处理，建立以温差为基准，回水温度为限制条件的关系性数学模型(见图13)。冷却水变流量系统的控制按事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统方法 控制水泵变流量(变频，变运行台数)，冷却塔风机变风量(变频，变运行台数)。每一变量增 量首先由冷却塔变风量增大风量至计算值，达不到则增大冷却水泵变水量，至变频水泵最 大频率，达不到则再加一冷却塔变风量增大风量至计算值，达不到则再增加一台冷却水泵 变水量，由计算频率至最高频，最高频不能满足流量要求时，则再投入一台风机，如此直至达到计算值。冷却水泵变水量，在控制信号作用下，当接受一级冷却塔信号后，由最低频至最高 频，最高频不能满足散热要求，则给二级冷却塔信号变频，当接受二级冷却塔信号后，二级 冷却水泵变频由计算频率至高频，最高频不能满足散热要求时，则给三级冷却塔信号变频， 当接受三级冷却塔信号后，三级冷却水泵变频由新计算频率至高频，直至满足散热要求，反 之，则按相反的方向进行。当有空调主机与冷却水系统对应关系时，则冷却水泵变频，冷却塔风机、水阀与主 机联动，控制逻辑也按事件条件响应模式化冷却水变流量控制系统方法控制水泵变频，风 机变频，水阀的开关。冷却水泵，冷却塔风机是相互联系的一体，相互控制调频；是为了保证主机散出的 热量需要来调节的。按模拟量进行变频调节，冷却塔相对优先；运行中受相关变化参数控制 进行模糊校正调节。冷却塔模糊校正调节同时也受室外温湿度传感器与冷却塔性能曲线计 算结果的控制进行模糊校正调节。
权利要求
1.一种中央空调数字化集成智能控制系统，其特征在于智能工况运算控制处理系统 连接回路由多个风机盘管工况采集处理模块(6)连接中央控制柜工控机(1)，多个风柜 DCS控制箱连接中央控制柜工控机(1)，多个室内空调场所温湿度采集模块(7)连接中央 控制柜工控机(1)，两个以上的机房信号采集箱(18)连接中央控制柜工控机(1)，室外环境 信号采集箱(19)连接中央控制柜工控机(1)，冷冻水泵控制柜(2)连接中央控制柜工控机 (1)，冷却水泵控制柜(3 )连接中央控制柜工控机(1)，冷却塔控制箱(4 )连接中央控制柜工 控机(1)；空调主机(12)连接空调主机调节控制箱(5)，所述空调主机调节控制箱(5)连接 通信桥接模块(21)，所述通信桥接模块(21)连接中央控制柜工控机(1)；控制执行系统连接回路中央控制柜工控机(1)连接冷冻水泵控制柜(2)，所述冷冻水 泵控制柜(2)通过动力线分别按低压回路连接全部冷冻水泵(13)，中央控制柜工控机(1) 连接风柜DCS控制箱，所述风柜DCS控制箱连接风柜水阀、风阀，中央控制柜工控机(1)连 接支管温度PID水阀控制箱，所述支管温度PID水阀控制箱连接支管水阀，中央控制柜工控 机(1)连接压差平衡阀PID控制箱，所述压差平衡阀PID控制箱连接压差平衡阀，组成冷 冻水变流量控制系统；中央控制柜工控机(1)连接冷却水泵控制柜(3 )，所述冷却水泵控制柜(3 )通过动力 线分别按低压回路连接全部冷却水泵(14)，中央控制柜工控机(1)连接冷却塔控制箱(4)， 所述冷却塔控制箱(4)通过动力线分别按低压回路连接全部冷却塔(15)，组成散热控制系 统；中央控制柜工控机(1)连接通信桥接模块(21)，所述通信桥接模块(21)连接空调主 机调节控制箱(5)，所述空调主机调节控制箱(5)连接空调主机(12)，组成空调主机边际能 效调节方法控制系统。
2.—种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征在于通过适时动态 的风翅片换热的系列经验公式工况分析，计算实时的析湿系数ξ、接触系数ES，风侧换热 交换效率Ε，通过确定的设备资料相关参数计算风机盘管温度准数ΤΡ，水当量数D、传热单 位数B，最后计算出在适时的环境下，适时满足空调负荷所需要的空调出水温度，按照系统 主机，末端设备，管网具体特性，温度准数ΤΡ，确定最低的回水水温Th，对系统供水量限制， 计算水温条件下的水量W，并建立风机盘管工况内水量与水压差Δ P的关系性数据库，对冷 冻站系统水压差也提供了控制参考。
3.一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征在于由风机盘管工 况采集处理模块组(6)，室内温湿度传感器组(7)，采集信号进入工控计算机与机房信号采 集柜信号组(18)，室外环境信号采集柜信号组(19)，空调主机工况信号采集、控制执行组 与ADO动态数据连接、ODBC / OPC动态数据交换、VB数据处理运算以及集成组态的交互运 算数据库组成智能工况运算控制处理系统。
4.根据权利要求3所述一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征 在于所述智能工况运算控制处理系统由风机盘管工况采集处理模块组、室内供水水温校 验模块、空调主机适时工况分析与工况仿真运算校正供水水温模块三部分组成。
5.一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征在于事件条件响应 模式化冷冻水变流量控制系统响应不同的冷冻水系统变水量工况的不同情况，并按不同情 况有模式化的数学模型解决方法，解决可能出现的各种情况适应多变量控制的要求。
6.一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征在于智能工况运算 控制处理系统的控制下，输出水温设定值，空调主机变水温控制，使空调主机按动态的实际 空调需求来制冷，通过空调主机工况信号、能效测评信号建立的需求冷量与能效的运算边 际能效调节方法，通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上，得出趋势边际成本控 制，自动寻最优的空调主机工况参数运行方式。
7.—种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征在于空调主机边际 能效调节方法控制系统由主机变水温调节，边际能效主机运行台数控制，边际能效工况调 节功能组成。
8.根据权利要求7所述一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特 征在于所述主机变水温调节就是主机出水温度运行目标温度值按智能工况运算控制处 理系统的控制下，按系统动态计算的出水温度值TXG，在一定的变动幅差间隔，输出动态计 算的出水温度值TXG成为空调主机的出水温度运行目标温度值，变人工设置为动态自动设置。
9.根据权利要求7所述一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特征 在于边际能效主机运行台数控制通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上，在 满足供应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算与能效控 制趋势曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边际成本控 制最低运行台数。
10.根据权利要求7所述一种中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其特 征在于边际能效工况调节通过制冷机工况能效曲线的能效仿真运算基础上，在满足供 应末端需求冷量相同情况下，通过原空调主机负荷控制方式的能效运算与能效控制趋势 曲线的比较运算，通过仿真制冷环境变化、与运行参数变化，得出趋势边际成本控制。
全文摘要
本发明中央空调数字化集成智能控制系统及其调节方法，其关键技术在于建立智能工况运算控制处理系统，精确计算出空调系统适时动态的供水水温，智能工况运算控制处理系统由风机盘管工况采集处理模块组，室内供水水温校验模块，仿真运算校正供水水温模块三部分组成。智能工况运算控制处理系统的控制下使空调主机按动态的实际空调需求来制冷，同时适应空调主机经济的运行工况性能曲线，减少空调主机的消耗，适时满足室内空调效果的需要。通过空调主机工况信号、能效测评信号建立的需求冷量与能效的运算边际调节方法，可以不断对空调主机能效进行调节，相对减少空调主机的低工况运行，相应节约空调主机用能。
文档编号F24F11/00GK102147146SQ201110101329
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者黄真银 申请人:黄真银