自動空調運轉容量調整系統及方法與流程

本發明涉及一種自動空調運轉容量調整系統及方法，同時記錄空調運轉負載率并分析空調主機運轉效率趨勢與預測調控改善后的節能效益。
背景技術：
：在節能減碳意識高漲下，降低能源使用為一重要議題。一般能源管理產品多是利用ICT技術完成用電數據收集進而提供管控能源設備或報表數據，但對于用戶具有多個空調機組并無優化的運轉策略。因此，如何讓耗電智能自動運轉控制模式方法，并設計空調主機耗能計算分析方式，幫助使用者可依據現場空調總運轉容量需要，使各空調主機都維持在高負載率成為各方所研究的課題。技術實現要素：本發明提供一種自動空調運轉容量調整系統，包括：負載率分析模塊、運轉容量分析模塊、負載率與耗電轉換模塊、運轉容量控制模塊、節能效益分析模塊以及通信與接取模塊，其中負載率分析模塊依據多個空調主機的冰水進水溫度、冰水出水溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水出水溫度以及運轉電流，并計算各空調主機的負載率；運轉容量分析模塊依據各空調主機的運轉狀態、冷凍能力設定以及負載率，并計算各空調主機的運轉容量，其中負載率與耗電轉換模塊依據各空調主機的運轉曲線設定，轉換各空調主機所對應負載率下的每冷凍噸耗電(KW/RT)，其中運轉容量控制模塊依據各空調主機的負載率、運轉容量及每冷凍噸耗電調整各空調主機的運轉，其中節能效益分析模塊其計算各空調主機的耗電與節能效益，以及通信與接取模塊其提供負載率分析模塊、運轉容量分析模塊、負載率與耗電轉換模塊、運轉容量控制模塊及節能效益分析模塊與各空調主機的連接。其中各空調主機的運轉曲線設定為線性函數、多次函數、多段線性函數。其中負載率分析模塊可執行運轉異常分析，包括判斷空調主機滿載區域條件并計算滿載區域條件下的冰水進出水溫差平均，且儲存更新至滿載運轉平均溫差歷史數據，當冰水進出水溫差過低或歷史資料趨勢異常(例如：兩筆落差過大或是斜率變化過大)，即判定空調主機異常。其中運轉容量控制模塊依收集空調主機負載率、運轉容量、與其他運轉分析參數進行分析各空調主機耗電狀況，來執行低負載率停機與最少空調臺數控制，使空調主機都維持在高負載率并滿足空調總運轉容量需求。本發明提供一種自動空調運轉容量調整方法，步驟如下：負載率分析模塊通過通信與接取模塊連接并收集多個空調主機的冰水進水溫度、冰水出水溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水出水溫度以及運轉電流，并計算各空調主機的負載率；運轉容量分析模塊通過通信與接取模塊連接并收集各空調主機的運轉狀態、冷凍能力設定以及負載率，并計算各空調主機的運轉容量；以及運轉容量控制模塊及節能效益分析模塊，其依據各空調主機的負載率、運轉容量及每冷凍噸耗電調整，計算多個運轉模式所對應的各空調主機的耗電與節能效益，并調整各空調主機的運轉。其中各運轉模式為低負載率停機模式、最低空調主機臺數模式以及自定義參數模式，節能效益分析模塊計算出各運轉模式的耗電與節能效益后，運轉容量控制模塊依據符合最低耗電與最高節能效益的運轉模式調整各空調主機的運轉。其中低負載率停機模式依據各空調主機的負載率決定運轉的優先級，負載率高的空調主機為優先運轉，負載率低的空調主機為優先停機。其中最低空調主機臺數模式加總各空調主機的總運轉容量后，并在符合總運轉容量下進行以最少空調主機的數量進行運轉。其中自定義參數模式依據各空調主機的耗電決定運轉的優先級，耗電高的空調主機為優先停機，耗電低的空調主機為優先運轉。本發明的自動空調運轉容量調整系統及方法，幫助用戶可依據現場空調總運轉容量需要，使各空調主機都維持在高負載率。本發明相較于現有技術的優勢如下：1.本發明的自動空調運轉容量調整方法共提供三種分析模式，分別為低負載率停機模式、最低空調主機臺數模式以及自定義參數模式，可依各空調主機運轉后其耗電狀況來決定優先運轉順序與運轉臺數，并將負載率低的空調運轉容量轉移至其他運轉中的空調主機，使空調主機都維持在高負載率并且滿足空調總運轉容量需求。2.本發明的空調主機耗能計算分析，提供空調主機負載率、空調主機運轉容量，以及空調主機每冷凍噸耗電(KW/RT)等自動偵測與計算方式，可自動分析空調主機運轉耗電與建筑空間的空調運轉容量需求，解決傳統需手動設定以及人工量測的限制。3.空調主機負載率分析模塊可執行運轉異常分析，通過空調主機滿載區域條件判斷并計算滿載區域條件下的冰水進出水溫差平均，當冰水進出水溫差過低或歷史資料趨勢異常(例如：兩筆落差過大或是斜率變化過大)，即判定空調主機異常。4.節能效益計算分析，收集改善前各空調主機運轉容量與每冷凍噸耗電，計算改善前空調耗電，其收集運轉臺數、各空調主機運轉容量與每冷凍噸耗電等智能分析結果，計算改善后空調耗電。通過改善前空調耗電與改善后空調耗電，預測分析空調主機運轉容量優化的節能效益。附圖說明圖1為本發明的自動空調運轉容量調整系統的架構示意圖。圖2為本發明的自動空調運轉容量調整方法的流程圖。附圖標記說明1負載率分析模塊；2運轉容量分析模塊；3負載率與耗電轉換模塊；4運轉容量控制模塊；5節能效益分析模塊；6通信與接取模塊；7空調主機；S201～S203步驟流程。具體實施方式請參閱圖1，如圖所示，為本發明的自動空調運轉容量調整系統的架構示意圖，其包含負載率分析模塊1、運轉容量分析模塊2、負載率與耗電轉換模塊3、運轉容量控制模塊4、節能效益分析模塊5、通信與接取模塊6及多臺空調主機7，其中負載率分析模塊1利用通信與接取模塊6來偵測冰水進水溫度(Twi)與冰水出水溫度(Two)、冷卻水進水溫度(Tci)與冷卻水出水溫度(Tco)，以及運轉電流(I)等信號，判斷空調主機7滿載區域條件并執行滿載區域條件下的冰水進出水溫差平均計算。再收集冰水進出水實時溫差值，計算提供空調主機7負載率。而運轉容量分析模塊2利用負載率分析模塊1所計算的負載率、通信與接取模塊6收集的空調主機7運轉狀態，以及空調主機7冷凍能力設定，計算提供空調主機7運轉容量，負載率與耗電轉換模塊3利用空調主機7運轉曲線設定(例如：線性函數、多次函數、多段線性函數…等轉換公式)，轉換提供各實時空調主機7的負載率條件下每冷凍噸耗電(KW/RT)。此外，運轉容量控制模塊4收集空調主機7的負載率、運轉容量、與其他運轉分析參數來執行耗電智能自動運轉控制，并將其智能分析結果(例如：運轉容量、運轉臺數、主機負載率等改善參數)提供節能效益分析模塊5，預測提供各空調主機7運轉容量優化的節能效益。其中本系統可進行空調主機耗能計算，首先進行空調主機滿載運轉判斷，若空調主機為滿載運轉則執行滿載運轉平均溫差計算并更新至滿載運轉平均溫差歷史數據，再依據滿載運轉平均溫差歷史數據進行空調主機負載率計算。若空調主機不為滿載運轉則直接依據滿載運轉平均溫差歷史數據進行空調主機負載率計算。空調主機滿載運轉判斷利用收集冰水進水溫度(Twi)與冰水出水溫度(Two)、冷卻水進水溫度(Tci)與冷卻水出水溫度(Tco)，以及運轉電流(I)等信號，判斷空調主機是否為滿載運轉，空調主機滿載運轉判斷條件公式如下：FS＝F1(Twi,Two,Tci,Tco,I)，其中FS為滿載運轉，Twi為冰水進水溫度，Two為冰水出水溫度，Tci為冷卻水進水溫度，Tco為冷卻水出水溫度，I為運轉電流。滿載運轉平均溫差計算系在空調主機滿載區域條件下，量測并執行冰水進出水溫差平均計算，其滿載運轉平均溫差計算公式如下：ΔTave＝F2(Twi,Two,n)，ΔTave為滿載運轉平均溫差，n為冰水進出水溫度量測次數。空調主機負載率計算的計算公式如下：η＝F3(ΔTave-N,Twi,Two,N)，η為空調主機負載率，ΔTave-N為歷史滿載運轉平均溫差，N為歷史數據儲存數量。其中空調主機每冷凍噸耗電計算，其依據空調主機負載率計算結果并通過負載率與每冷凍噸耗電(KW/RT)轉換求得。其中空調主機運轉容量計算，其依據空調主機負載率計算結果、空調主機運轉狀態與冷凍能力，計算提供空調主機運轉容量。空調主機運轉容量計算公式如下：TRT＝F4(S,η,XRT)，TRT為空調主機運轉容量，S為空調主機運轉狀態，η為空調主機負載率，XRT為空調主機冷凍能力設定。請參閱圖2，為本發明的自動空調運轉容量調整方法的流程圖，步驟如下：S201：負載率分析模塊通過通信與接取模塊連接并收集多個空調主機的冰水進水溫度、冰水出水溫度、冷卻水進水溫度、冷卻水出水溫度以及運轉電流，并計算各空調主機的負載率；S202：運轉容量分析模塊通過通信與接取模塊連接并收集各空調主機的運轉狀態、冷凍能力設定以及負載率，并計算各空調主機的運轉容量；以及S203：運轉容量控制模塊及節能效益分析模塊，其依據各空調主機的負載率、運轉容量及每冷凍噸耗電調整，計算多個運轉模式所對應的各空調主機的耗電與節能效益，并調整各空調主機的運轉。其中各運轉模式為低負載率停機模式、最低空調主機臺數模式以及自定義參數模式，節能效益分析模塊計算出各運轉模式的耗電與節能效益后，運轉容量控制模塊依據符合最低耗電與最高節能效益的運轉模式調整各空調主機的運轉。其中低負載率停機模式依據各空調主機的負載率決定運轉的優先級，負載率高的空調主機為優先運轉，負載率低的空調主機為優先停機。其中最低空調主機臺數模式加總各空調主機的總運轉容量后，并在符合總運轉容量下進行以最少空調主機的數量進行運轉。其中自定義參數模式依據各空調主機的耗電決定運轉的優先級，耗電高的空調主機為優先停機，耗電低的空調主機為優先運轉。其中節能效益計算，系進入耗電智能自動運轉控制模式前，收集各空調主機運轉容量與每冷凍噸耗電，計算改善前空調耗電，進入耗電智能自動運轉控制模式后，收集運轉臺數、各空調主機運轉容量與每冷凍噸耗電等智能分析結果，計算改善后空調耗電。再通過改善前空調耗電與改善后空調耗電，進而算出空調機組運轉容量優化的節能效益。節能效益計算公式如下：E1為改善前空調耗電，n1為改善前運轉臺數，T1RTi為改善前第i部空調主機運轉容量，E1RTi為改善前第i部空調主機每冷凍噸耗電。E2為改善后空調耗電，n2為改善后運轉臺數，T2RTi為改善后第i部空調主機運轉容量，E2RTi為改善后第i部空調主機每冷凍噸耗電。E＝((E1-E2)/E1)*100E為節能效益。再者，以實際實施案例說明，若共有4臺運轉中空調主機(運轉狀態(S)＝ON)，編號由1至4，并收集各空調主機的冰水進水溫度(Twi)與出水溫度(Two)、冷卻水進水溫度(Tci)與出水溫度(Tco)，以及運轉電流(I)等信號，判斷空調主機滿載運轉并計算一筆以上滿載運轉平均溫差，而且更新至滿載運轉平均溫差歷史數據。同時取得以下空調主機負載率與每冷凍噸耗電(KW/RT)轉換，以及空調主機冷凍能力，結果如下表1及表2：表1空調主機空調主機負載率(％)每冷凍噸耗電(KW/RT)11000.802750.703501.004251.30表2空調主機1空調主機2空調主機3空調主機4冷凍能力＝50RT冷凍能力＝50RT冷凍能力＝50RT冷凍能力＝100RTS_1＝ONS_2＝ONS_3＝ONS_4＝ON針對低負載率停機模式、最低空調主機臺數模式分別說明如下：低負載率停機模式，首先進行空調主機負載率計算，假設求得4臺空調主機負載率(ηi,i＝1～4)分別為50％、25％、50％以及20％，并依據空調主機負載率計算結果、空調主機運轉狀態與冷凍能力，計算空調主機運轉容量，求得改善前4臺空調主機運轉容量(T1RTi,i＝1～4)分別為25RT、12.5RT、25RT以及20RT。進入低負載率停機模式前，收集以上信息計算改善前空調耗電，E1＝94.25KW。進入低負載率停機控制模式后，假設停機控制條件為小于50％的負載率空調主機，因此關閉空調主機2與空調主機4，將負載率低的空調運轉容量轉移至其他運轉中的空調主機。分析低負載率停機控制模式后結果，求得改善后4臺空調主機運轉容量(T2RTi,i＝1～4)分別為41.25RT、0RT、41.25RT以及0RT，并計算改善后空調耗電，E2＝61.88KW。再通過改善前空調耗電與改善后空調耗電，進而算出空調機組運轉容量優化的節能效益為E＝34％，如下表3、表4所示。表3：低負載率停機模式前，E1＝94.25KW空調主機1空調主機2空調主機3空調主機4η1＝50％η2＝25％η3＝50％η4＝20％T1RT1＝25RTT1RT2＝12.5RTT1RT3＝25RTT1RT4＝20RT表4：低負載率停機模式后，E1＝61.88KW空調主機1空調主機2空調主機3空調主機4η1＝82.5％η2＝0％η3＝82.5％η4＝0％T2RT1＝41.25RTT2RT2＝61.88RTT2RT3＝41.25RTT2RT4＝0RT最低空調主機臺數模式，首先進行空調主機負載率計算，假設求得4臺空調主機負載率(ηi,i＝1～4)分別為50％、50％、50％以及50％，并依據空調主機負載率計算結果、空調主機運轉狀態與冷凍能力，計算空調主機運轉容量，求得改善前4臺空調主機運轉容量(T1RTi,i＝1～4)分別為25RT、25RT、25RT以及50RT。進入耗電智能自動運轉控制模式前，收集以上信息計算改善前空調耗電，E1＝125KW；進入滿足運轉容量下最少空調臺數控制模式后，在滿足空調總運轉容量需求下，關閉空調主機1與空調主機2，使空調主機3與空調主機4維持在高負載率并且滿足空調總運轉容量需求。分析滿足運轉容量下最少空調臺數控制模式后結果，求得改善后4臺空調主機運轉容量(T2RTi,i＝1～4)分別為0RT、0RT、41.65RT以及83.3RT，并計算改善后空調耗電，E2＝93.71KW。再通過改善前空調耗電與改善后空調耗電，進而算出空調機組運轉容量優化的節能效益為E＝25％，如下表5、表6所示。表5：低負載率停機模式前，E1＝125KW空調主機1空調主機2空調主機3空調主機4η1＝50％η2＝50％η3＝50％η4＝50％T1RT1＝25RTT1RT2＝25RTT1RT3＝25RTT1RT4＝50RT表6：低負載率停機模式后，E1＝93.71KW空調主機1空調主機2空調主機3空調主機4η1＝0％η2＝0％η3＝83.3％η4＝83.3％T2RT1＝0RTT2RT2＝0RTT2RT3＝41.65RTT2RT4＝83.3RT以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3