本發(fā)明涉及中央空調領域，更具體地說，涉及一種醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法及裝置。
背景技術：
在我國，2014年建筑能耗總量超過12.5億噸標準煤，占社會總能耗30％。中央空調能耗占建筑總能耗65％，其中空調機房能耗占能耗70％左右。因此，針對中央空調系統(tǒng)機房的主要設備，特別是制冷主機的能效水平進行實時監(jiān)測，評估及控制對中央空調的節(jié)能運行是十分必要的。中央空調系統(tǒng)主機運行能效通常使用cop(coefficientofperformance，即性能系統(tǒng))定義根據(jù)實時測量值進行計算，傳統(tǒng)的水蓄冷制冷主機運行控制只是簡單的采用制冷量時間和制冷量控制方法，并沒有考慮制冷主機采用的組合運行方式是否高效及節(jié)能的問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法及裝置。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括步驟：
s1、根據(jù)空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)獲取所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型；其中，所述大主機的性能系數(shù)模型為：
copb＝a0plrb4+a1plrb3+a2plrb2+a3plrb+a4，a0，a1,a2,a3,a4為擬合系數(shù)；
所述小主機的性能系數(shù)模型為：
cops＝b0plrs4+b1plrs3+b2plrs2+b3plrs+b4，b0，b1,b2,b3,b4為擬合系數(shù)；plr表示中央空調主機的部分負荷率；
s2、基于所獲得的蓄冷水罐底部冷凍水溫度及頂部冷凍水溫度，并根據(jù)所述底部冷凍水溫度、所述頂部冷凍水溫度計算所述蓄冷水罐的冷負荷；
s3、根據(jù)所述蓄冷水罐的冷負荷及所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型，獲得所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值；
s4、根據(jù)所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值控制所述空調系統(tǒng)的運行模式。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述歷史運行數(shù)據(jù)包括冷凍水供水溫度數(shù)據(jù)、冷凍水回水溫度數(shù)據(jù)、冷凍水水流量數(shù)據(jù)、主機額定制冷量數(shù)據(jù)、以及主機的運行功率數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述步驟s1包括：
采用回歸擬合算法空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)進行回歸擬合獲得所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述方法包括：
根據(jù)設置在所述蓄冷水罐底部和頂部的水溫傳感器實時采集所述蓄冷水罐底部冷凍水溫度及頂部冷凍水溫度。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述步驟s2包括：
所述蓄冷水罐的冷負荷根據(jù)以下式子進行計算獲得：
qtan＝ρcm(th-tl)；
tl：表示蓄冷水罐底部冷凍水水溫；
th：表示蓄冷水罐頂部冷凍水水溫；
ρ：表示冷凍水的密度；
c：表示冷凍水的比熱容；
m：表示冷凍水的水流量；
qtan：表示蓄冷水罐的冷負荷。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述空調系統(tǒng)包括第一運行模式和第二運行模式；所述第一運行模式為：所述大主機滿負荷時，所述小主機部分負荷；所述第二運行模式為：所述大主機部分負荷時，所述小主機滿負荷。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述步驟s3包括：
基于所計算得到的所述蓄冷水罐的冷負荷，結合能量守恒定律以及所述空調系統(tǒng)整體性能系數(shù)的定義式，計算所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值。
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)的定義式為：
在本發(fā)明所述的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法中，優(yōu)選地，所述步驟s4包括：
基于所獲得的所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值，并根據(jù)以下式子果控制空調系統(tǒng)的運行模式：
其中，d表示條件判斷中間變量，其計算式如下：
本發(fā)明還提供一種醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制裝置，包括：
獲取單元，用于根據(jù)空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)獲取所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型；其中，所述大主機的性能系數(shù)模型為：
copb＝a0plrb4+a1plrb3+a2plrb2+a3plrb+a4，a0，a1,a2,a3,a4為擬合系數(shù)；
所述小主機的性能系數(shù)模型為：
cops＝b0plrs4+b1plrs3+b2plrs2+b3plrs+b4；b0，b1,b2,b3,b4為擬合系數(shù)；
第一計算單元，用于基于所獲得的蓄冷水罐底部冷凍水溫度及頂部冷凍水溫度，并根據(jù)所述底部冷凍水溫度、所述頂部冷凍水溫度計算所述蓄冷水罐的冷負荷；
第二計算單元，用于根據(jù)所述蓄冷水罐的冷負荷及所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型，獲得所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值；
控制單元，用于根據(jù)所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值控制所述空調系統(tǒng)的運行模式。
實施本發(fā)明的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法，具有以下有益效果：本發(fā)明根據(jù)不同性能系數(shù)模型的大小主機同時生產(chǎn)冷凍水及蓄冷，以獲得空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值，并根據(jù)空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值對空調系統(tǒng)的運行模式進行控制，進而實現(xiàn)對空調系統(tǒng)的優(yōu)化控制，實現(xiàn)中央空調系統(tǒng)整體節(jié)費節(jié)能。
附圖說明
下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
圖1是本發(fā)明醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法的流程示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
請參閱圖1，圖1是本發(fā)明提供的一種醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法的流程示意圖，該醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法可應用于ddc或plc控制裝置中。如圖1所示，該實施例的能效優(yōu)化控制方法包括以下步驟：
s1、根據(jù)空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)獲取所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型；其中，所述大主機的性能系數(shù)模型為：
copb＝a0plrb4+a1plrb3+a2plrb2+a3plrb+a4，a0，a1,a2,a3,a4為擬合系數(shù)；
所述小主機的性能系數(shù)模型為：
cops＝b0plrs4+b1plrs3+b2plrs2+b3plrs+b4，b0，b1,b2,b3,b4為擬合系數(shù)；plr表示中央空調主機的部分負荷率；且a0，a1,a2,a3,a4，b0，b1,b2,b3,b4均為實數(shù)。
在本發(fā)明的實施例中，大主機即為中央空調系統(tǒng)的大制冷主機，小主機即為中央空調系統(tǒng)的小制冷主機。
在該步驟中，空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)包括冷凍水供水溫度數(shù)據(jù)、冷凍水回水溫度數(shù)據(jù)、冷凍水水流量數(shù)據(jù)、主機額定制冷量數(shù)據(jù)、以及主機的運行功率數(shù)據(jù)。
另外，該步驟中的空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)可從空調系統(tǒng)在歷史運行的記錄中查詢獲得，也可以通過大量的實際運行數(shù)據(jù)進行記錄總結獲得。本發(fā)明實施例不做限定。
優(yōu)選地，在獲得空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)后，根據(jù)所獲得的空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)，可采用回歸擬合算法空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)進行回歸擬合獲得所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型。
s2、基于所獲得的蓄冷水罐底部冷凍水溫度及頂部冷凍水溫度，并根據(jù)所述底部冷凍水溫度、所述頂部冷凍水溫度計算所述蓄冷水罐的冷負荷。
在該步驟中，蓄冷水罐底部冷凍水溫度及頂部冷凍水溫度可通過水溫傳感器對蓄冷水罐底部和頂部的冷凍水的溫度進行實時監(jiān)測獲得。具體地，可分別在蓄冷水罐底部和頂部設置水溫傳感器，由底部和頂部的水溫傳感器對蓄冷水罐底部和頂部的水溫進行實時監(jiān)測并將所的測得的溫度數(shù)據(jù)傳送至主控制器。
進一步地，根據(jù)水溫傳感器獲得蓄冷水罐底部和頂部的冷凍水溫度，結合冷凍水的水密度、比熱容以及水流量，計算出蓄冷水罐的冷負荷，即將頂部冷凍水溫度與底部冷凍水溫度作差，再與冷凍水的水密度、比熱容、水流量相乘，獲得蓄冷水罐的冷負荷。具體的計算公式為：
qtan＝ρcm(th-tl)；
其中，
tl：表示蓄冷水罐底部冷凍水水溫及罐頂冷凍水水溫；
th：表示蓄冷水罐頂部冷凍水水溫及罐頂冷凍水水溫；
ρ：表示冷凍水的密度；
c：表示冷凍水的比熱容；
m：表示冷凍水的水流量；
qtan：表示蓄冷水罐的冷負荷。
s3、根據(jù)所述蓄冷水罐的冷負荷及所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型，獲得所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值。
在該步驟中，通過步驟s2獲得蓄冷水罐的冷負荷，并根據(jù)能量守恒定律可知，蓄冷水罐所蓄的冷負荷總量即為大小兩臺制冷主機所輸出的冷量。
其中，在本發(fā)明的實施例中，空調系統(tǒng)可由大小兩臺制冷主機實行供冷時，通常可采用兩種組合的運行模式。即本發(fā)明的空調系統(tǒng)可包括第一運行模式和第二運行模式。優(yōu)選地，第一運行模式為：大主機滿負荷時，小主機部分負荷，即大主機滿負荷+小主機部分負荷。第二運行模式為：大主機部分負荷時，小主機滿負荷?？梢岳斫獾?，通過采用這兩種運行模式，可以有效避免大小主機長期處于滿負荷的運行狀態(tài)，能耗降低，進一步提高了大小主機的運行能效。
根據(jù)能量守恒定律，當空調系統(tǒng)運行在第一運行模式時，可得到以下關系式：
qtan＝1×qb,rate+plrs×qs,rate(1.1)；
即大主機滿負荷+小主機部分負荷所輸出的冷量等于蓄冷水罐所蓄的冷負荷。同理，當空調系統(tǒng)運行在第二運行模式時，可得到以下關系式：
qtan＝plrb×qb,rate+1×qs,rate(1.2)；
進一步地，根據(jù)以上關系式(1.1)及(1.2)可得到：
qtan＝1×qb,rate+plrs×qs,rate＝plrb×qb,rate+1×qs,rate(1.3)；
即不管是空調系統(tǒng)運行在何種運行模式，大小主機所輸出的冷量總和均等于蓄冷水罐所蓄的冷負荷，進而可獲得公式(1.3)的關系式。
通過公式1.3再結合水蓄冷空調系統(tǒng)整體性能系數(shù)的定義式進行計算，可計算得到空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值。具體地，水蓄冷空調系統(tǒng)整體性能系數(shù)的定義式為：
根據(jù)公式(1.5)對空調系統(tǒng)運行在兩種模式下的整體性能系數(shù)進行計算，獲得空調系統(tǒng)運行在兩種模式下的整體性能系數(shù)值。具體地，當空調系統(tǒng)運行在第一運行模式時，即大主機滿負荷+小主機部分負荷。此時，大主機的性能系數(shù)為：
copb＝a0+a1+a2+a3+a4；
小主機的性能系數(shù)：
cops＝b0plrs4+b1plrs3+b2plrs2+b3plrs+b4；
將copb＝a0+a1+a2+a3+a4和cops＝b0plrs4+b1plrs3+b2plrs2+b3plrs+b4代入公式(1.5)即可獲得空調系統(tǒng)運行在第一運行模式時的整體性能系數(shù)值，即：
同理，當空調系統(tǒng)在第二運行模式時，即大主機部分負荷+小主機滿負荷。此時，大主機的性能系數(shù)為：
copb＝a0plrb4+a1plrb3+a2plrb2+a3plrb+a4；
小主機的性能系數(shù)為：
cops＝b0+b1+b2+b3s+b4；
將copb＝a0plrb4+a1plrb3+a2plrb2+a3plrb+a4和cops＝b0+b1+b2+b3s+b4代入公式(1.5)即可獲得空調系統(tǒng)運行在第二運行模式時的整體性能系數(shù)值，即：
s4、根據(jù)所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值控制所述空調系統(tǒng)的運行模式。
在上述步驟中，獲得空調系統(tǒng)運行在第一運行模式和第二運行模式時的整體性能系數(shù)值后，與預設的性能系數(shù)進行比較并判斷實時獲得的整體性能系數(shù)值是否落入預設范圍內(nèi)。若是，則維持原有的運行模式，若否，則根據(jù)判斷結果調節(jié)大主機與小主機，控制空調系統(tǒng)的運行模式。優(yōu)選地，在本發(fā)明的實施例中空調系統(tǒng)的整體性能預設系數(shù)的范圍為[0.95,1.05]，當實時獲得的整體性能系數(shù)值落在預設系數(shù)的范圍內(nèi)，則維持系統(tǒng)原有的組合模式，即保持上一時刻的運行模式。若實時獲得的空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值不在預設系數(shù)的范圍，則將整體性能系數(shù)值與預設系數(shù)范圍的最大值或最小值進行比較判斷，若d>1.05，則選用第一運行模式，即控制空調系統(tǒng)變換為第一運行模式：大主機滿負荷+小主機部分負荷，即當d>1.05時，改用大主機滿負荷+小主機部分負荷的第一運行模式可使空調系統(tǒng)的整體能效性能更高；若d<0.95，則選用第二運行模式，即控制空調系統(tǒng)變換為第二運行模式：大主機部分負荷+小主機滿負荷，即當d<0.95時，改用大主機部分負荷+小主機滿負荷的第二運行模式時可使空調系統(tǒng)的整體能效性能更高。在具體操作時，可將以上計算公式寫入plc控制器或ddc控制器中實現(xiàn)對中央空調系統(tǒng)的控制。即基于所獲得的空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值，可通過以下式子控制空調系統(tǒng)的運行模式：
其中，
綜上所述，本發(fā)明通過利用空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)并結合回歸擬合算法獲得中央空調系統(tǒng)大小主機的性能系數(shù)型，再根據(jù)能量守恒定律計算得到中央空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值，通過所獲得的中央空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值對中央空調系統(tǒng)的運行模式進行控制，進而實現(xiàn)中央空調系統(tǒng)優(yōu)化控制。相較于傳統(tǒng)的中央空調系統(tǒng)現(xiàn)場運行參數(shù)采集及統(tǒng)計方法，本發(fā)明無需額外添加硬件設備，只需在數(shù)據(jù)采集器或數(shù)據(jù)存儲器上采集足夠的歷史運行數(shù)據(jù)，通過回歸擬合，以及不同主機在不同部分負荷時的cop，針對兩臺(大主機和小主機)性能曲線不同的制冷主機同時輸出冷凍水及蓄冷的情形，進行了相應的計算及優(yōu)化控制，同時，將歷史運行數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場采集的蓄冷水罐的實時冷凍水的溫度數(shù)據(jù)，結合上述計算公式和相應的邏輯控制寫入ddc或plc控制器中，即可進行邏輯運算和控制，實現(xiàn)在輸出相同蓄冷量的情況下，得到最佳的空調運行模式(主機的運行模式)。且本發(fā)明的技術方案還可協(xié)助及指導水蓄冷的空調機房在電價“低谷段”高效的運行，進而實現(xiàn)中央空調系統(tǒng)整體節(jié)費節(jié)能。
本發(fā)明還提供了一種醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制裝置，包括：
獲取單元，用于根據(jù)空調系統(tǒng)的歷史運行數(shù)據(jù)獲取所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型；其中，所述大主機的性能系數(shù)模型為：
copb＝a0plrb4+a1plrb3+a2plrb2+a3plrb+a4，a0，a1,a2,a3,a4為擬合系數(shù)；
所述小主機的性能系數(shù)模型為：
cops＝b0plrs4+b1plrs3+b2plrs2+b3plrs+b4；b0，b1,b2,b3,b4為擬合系數(shù)；
第一計算單元，用于基于所獲得的蓄冷水罐底部冷凍水溫度及頂部冷凍水溫度，并根據(jù)所述底部冷凍水溫度、所述頂部冷凍水溫度計算所述蓄冷水罐的冷負荷；
第二計算單元，用于根據(jù)所述蓄冷水罐的冷負荷及所述大主機的性能系數(shù)模型和所述小主機的性能系數(shù)模型，獲得所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值；
控制單元，用于根據(jù)所述空調系統(tǒng)的整體性能系數(shù)值控制所述空調系統(tǒng)的運行模式。
本發(fā)明的醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制方法可通過該醫(yī)院水蓄冷空調系統(tǒng)冷機運行能效優(yōu)化控制裝置實現(xiàn)。
以上實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)此實施，并不能限制本發(fā)明的保護范圍。凡跟本發(fā)明權利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應屬于本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。