一种基于水泵调频的制冷机房节能控制系统及方法与流程

本发明涉及工业水泵变频和中央空调节能领域，特别涉及一种基于水泵调频的制冷机房节能控制系统及方法。

背景技术：

1、在全球及中国对节能减排与可持续发展日益重视的背景下，建筑能耗问题愈发显著。其中，中央空调系统作为建筑能耗的重要组成部分，其能耗占比显著，尤其是制冷机房，作为中央空调系统的核心部分，其运行效率直接关系到整个系统的能耗水平。然而，传统制冷机房在设备选型、系统设计和运行控制等方面存在诸多不足，如设备选型不合理、系统匹配性差、运行效率低下及能耗浪费严重等，这些问题严重制约了中央空调系统整体能效的提升。

2、目前，我国制冷机房节能优化方面仍存在以下不足：

3、(1)水泵调频与中央空调末端负载率无法实时精确联动。

4、制冷机房中，水泵调频与中央空调末端负载率无法实时精确联动的现状，导致了能效优化的局限性，由于系统间信息传输的延迟、控制策略的不完善或设备兼容性问题，水泵调频往往难以迅速响应末端负载率的变化，从而影响了整个制冷系统的运行效率和节能效果。例如，中国发明公开专利cn117781562a，利用变频器，通过传感器数据计算进行调频，改变水泵转速，中国发明公开专利cn114992783a，采用了中央空调末端与制冷机房智慧联动，然而，上述专利方案并未具体考虑将中央空调末端负载率与水泵调频技术实时精确联动，无法使水泵维持低功率高效率运行状态，达不到高效节能效果。

5、(2)离心泵停机，由于其特殊结构无法彻底排空水分。

6、制冷机房停机时，水泵需停机排水，现有技术多为水泵下方安装排水阀排水，离心泵由于其内部结构特性，如叶轮与泵壳之间的间隙、密封件的设计以及管道连接的复杂性，导致在排水过程中水无法被彻底排空，残留水可能锈蚀设备，影响离心泵性能、寿命，例如，中国实用新型专利cn219605619u，通过离心泵下方排水口，将内部水分排出，并未考虑离心泵内部结构特殊性会导致水分残留。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一，为此，本发明提供了一种基于水泵调频的制冷机房节能控制系统及方法，水泵调频与中央空调末端负载率实时精确联动能够确保水泵的运行频率与中央空调的实际负载需求紧密匹配，从而实现能源的最大化利用。

2、为了实现本发明目的，本发明提供的一种基于水泵调频的制冷机房节能控制系统，包括冷却塔、冷却水水泵、制冷机组、冷冻水水泵、中央空调末端和智能远程控制系统，

3、冷却塔通过冷却水管线与制冷机组连接，冷却水水泵与冷却水管线连接；

4、制冷机组通过冷冻水管线与中央空调末端连接，冷冻水水泵与冷冻水管线连接，且冷却水管线、冷冻水管线上分别设置有冷却水管线流量计和冷冻水管线流量计；

5、冷冻水管线流量计、冷却水管线流量计、冷却水水泵、冷冻水水泵和中央空调末端均与智能远程控制系统连接，冷却水水泵、冷冻水水泵、中央空调末端通过智能远程控制系统实现实时精确联动，智能远程控制系统均与冷却水管线流量计、冷冻水管线流量计、冷却水水泵、冷冻水水泵、中央空调末端电连接，达到控制、监测作。

6、优选地，所述冷却水管线包括冷却水供水管线和冷却水出水管线，冷却塔和制冷机组通过冷却水供水管线和冷却水出水管线连接形成回路，冷却水水泵与冷却水供水管线连接，冷却水管线流量计设置在冷却水供水管线上。

7、即，所述冷却塔与冷却水供水管线连接；所述冷却塔与冷却水出水管线连接；所述中央空调末端与冷冻水供水管线连接；所述中央空调末端与冷冻水出水管线连接；所述制冷机组与冷却水供水管线连接；所述制冷机组与冷却水出水管线连接；所述制冷机组与冷冻水供水管线连接；所述制冷机组与冷冻水出水管线连接。

8、优选地，还设置有冷却水气体泵，冷却水气体泵与冷却水水泵的进水口通过管道连接。所述冷却水气体泵通过软管连接冷却水水泵进水口，当离心机停机，气体泵通入压缩空气，利用气压差将泵内残余的液体有效排出，提高整体运行效率，达到节能效果。

9、所述冷却水水泵与冷却水供水管线连接。

10、优选地，所述管道为软管。

11、优选地，所述冷冻水管线包括冷冻水供水管线和冷冻水出水管线，制冷机组和中央空调末端通过冷冻水供水管线和冷冻水出水管线连接形成回路，冷冻水水泵与冷冻水供水管线连接，且冷冻水管线流量计设置在冷冻水供水管线上。

12、优选地，还设置有冷冻水气体泵，所述冷冻水气体泵与冷冻水水泵的进水口通过管道连接。冷冻水气体泵通过软管连接冷冻水水泵进水口，当离心机停机，气体泵通入压缩空气，利用气压差将泵内残余的液体及时有效排出，提高整体运行效率，达到节能效果。

13、所述冷冻水水泵与冷冻水供水管线连接。

14、本发明还提供一种基于水泵调频的制冷机房节能控制方法，基于前述系统实现，所述方法包括以下步骤：

15、步骤s1，智能远程控制系统监测中央空调末端的负载率；

16、步骤s2，智能远程控制系统通过所述负载率计算冷却水、冷冻水所需流量，并输出冷却水、冷冻水流量需求信号f1传输给冷却水水泵、冷冻水水泵；

17、步骤s3，冷却水水泵、冷冻水水泵根据流量需求进行调频，达到所需转速n；

18、步骤s4，智能远程控制系统通过冷却水管线流量计、冷冻水管线流量计监测相应管线上的流量；

19、步骤s5，若调频后的流量符合制冷需求量，则满足末端需求；反之，重复步骤s3进行调频，直到满足流量需求，达到节能效果。

20、优选地，步骤s3中，冷却水水泵、冷冻水水泵通过冷却水水泵、冷冻水水泵的水泵特性曲线，结合步骤s2的冷却水、冷冻水所需流量，在冷却水水泵、冷冻水水泵的水泵特性曲线中分别匹配到冷却水水泵、冷冻水水泵的水泵频率，基于所述水泵频率，调节相应水泵的转速。

21、优选地，在匹配水泵频率时，通过将冷却水、冷冻水流量需求信号f1与现有的冷却水、冷冻水流量信号f2作差，得到差值δf，根据冷却水、冷冻水流量需求信号f1与差值δf，并结合水泵特性曲线中的效率、轴功率与流量的关系曲线，匹配得到低功率高效率点，低功率高效率点所对应的水泵频率即为所需要水泵频率f。

22、优选地，步骤s4-s5中，通过冷却水管线流量计、冷冻水管线流量计监测调频后所得流量，判断调频后流量是否等于冷却水、冷冻水流量需求信号f1，若不等则重新通过水泵特性曲线匹配低功率高效率点，达到冷却水、冷冻水流量需求信号f1，满足中央空调末端制冷需求，达到制冷需求；反之，结束。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

24、(1)本发明所述的一种基于水泵调频的制冷机房节能控制系统及方法，能够根据末端负载率变化，通过智能远程控制系统计算得出冷却水、冷冻水所需流量，之后通过水泵特性曲线，利用流量计算匹配得到所需水泵频率，通过变频器调节水泵转速，在满足流量需求的同时，降低了水泵能耗，提高经济效益，达到节能效果。

25、(2)水泵调频与中央空调末端负载率实时精确联动能够确保水泵的运行频率与中央空调的实际负载需求紧密匹配，从而实现能源的最大化利用。具体来说，当中央空调末端负载率增加时，水泵调频系统可以自动提升水泵的运行频率，以满足增加的冷却需求；反之，当负载率降低时，水泵运行频率也会相应调低，避免不必要的能源浪费。这种实时联动的方式，不仅提高了系统的响应速度和调节精度，还显著降低了能耗，延长了设备的使用寿命，为建筑物提供了更加舒适、节能的室内环境。同时，这也体现了现代建筑智能化、绿色化的发展趋势，对于推动节能减排、实现可持续发展具有重要意义。

26、(3)利用气泵排出离心泵残余液体的好处在于其高效性和对设备保护的显著作用。气泵可以通过向离心泵内部通入压缩空气，利用气压差将泵内残余的液体有效排出，这种方法能够快速且相对彻底地清除泵体内的残留水分，避免了因长时间积水而导致的锈蚀、腐蚀问题，从而保护了离心泵的内部结构和关键部件，延长了设备的使用寿命。此外，使用气泵排水还减少了因拆卸泵体进行排水所带来的繁琐工作和可能造成的机械损伤，提高了维护效率和安全性。因此，利用气泵排出离心泵残余液体是一种经济、实用的维护手段。