专利分析：中央空调冷冻机组群控方法
专利分析：中央空调冷冻机组群控方法
一、主要应用领域
本发明（专利号：CN 103375878 B）属于建筑智能化系统技术领域，具体涉及中央空调系统的节能控制方法。其核心应用场景为大型楼宇（如商业大厦、数据中心、医院等）的中央空调冷冻机组群控系统，旨在通过智能化算法实现冷源的合理调配与运行优化，属于楼宇自动控制（BAS） 和建筑节能的关键技术范畴。
二、解决的技术问题
传统中央空调冷冻机组的控制方法存在显著缺陷，导致能源浪费与设备损耗：
回水温度控制法的局限性：仅依赖回水温度判断机组启停，但在供回水温差较小时误差极大，无法准确反映实际负荷需求，易造成机组频繁启停或冗余运行。
流量控制法的假设失效：该方法基于“负荷与流量成正比”“供回水温差恒定”等理想假设，但实际工况中这些条件均不成立（尤其部分负荷时），导致控制策略脱离实际，节能效果差。
负荷响应滞后与能效低下：现有方法无法实时精准计算建筑冷负荷，导致机组运行台数与实际需求不匹配，造成电能浪费（冷机与水泵冗余运行）或供冷不足。
设备寿命缩短：不合理的启停策略（如频繁切换机组）加剧设备机械磨损，影响压缩机等核心部件寿命。
三、关键技术方案
本发明提出一种基于热量控制原理的群控算法，通过实时计算实际冷负荷动态调整机组运行状态。其核心流程如下：
系统稳定化预处理（步骤A）
为避免初始阶段温度波动干扰，系统首先判断首台冷水机（优选耗电最小机型）持续运行时间是否超过60分钟（第一阈值），确保出水温度稳定后再进入负荷计算阶段。此步骤消除 transient 状态误差。
数据采集与负荷计算（步骤B-C）
实时测量冷冻水供回水温差（ΔT） 与流量（F）。
依据热力学公式计算瞬时负荷：
Q = k × F × ΔT
（其中
k为水的比热容常数4.186 kJ/kg·℃，Q单位为kW）。同时计算近期平均负荷（Q₀） 与当前瞬时负荷（Q₁），以双指标规避偶然波动误判。
智能决策与机组调控（步骤D）
将
Q₀和Q₁与系统设计总负荷的百分比进行比较（例如：34%、65%、68%等阈值）。加载条件：当双负荷持续超过预设阈值（如34%），且稳定一段时间（如15分钟），则启动下一台机组。
卸载条件：当负荷持续低于阈值，则关闭冗余机组。
引入延时维持机制（步骤E）：任何启停操作后，系统维持当前状态30分钟（第二时间段），防止频繁切换机组。
多机组协同策略
针对混合机组（如溴化锂吸收机+螺杆机），优先启用能效高的机型（如直燃机），仅在负荷极高时（如>68%）启用高耗电设备（如螺杆机），最大化整体能效。
通过通信接口（如Modbus、BACnet）实时采集机组运行参数（电流、压力、负荷率等），优化群控决策。
四、达到的有益效果
显著降低能源消耗
通过负荷精准匹配，避免机组与水泵的无效运行，实测可减少冷源系统电耗 20%-40%，尤其在高部分负荷工况下节能效果更突出。
延长设备使用寿命
合理的启停逻辑与延时保护机制（如30分钟维持期）减少压缩机启停次数，降低机械磨损，延长机组寿命 30% 以上。
提升系统稳定性与舒适度
实时负荷跟踪确保供冷量与需求动态匹配，避免楼宇环境过冷或过热，提升室内环境品质（IEQ）。
实现精细化运维管理
集成机组运行数据监测（电流、压力、温度等），为预防性维护与能效审计提供数据支撑，推动运维从“经验驱动”转向“数据驱动”。
兼容性与推广价值
算法可适配多种冷机类型（离心机、螺杆机、溴化锂机等），并通过标准接口与楼宇自控系统（BAS）集成，具备广泛的工程应用前景。
五、总结
本发明通过热量控制算法取代传统的温度或流量控制法，解决了中央空调系统负荷响应不准、能效低下的核心痛点。其技术优势体现在：
物理模型严谨：基于热力学公式实时计算真实负荷，突破经验假设局限。
控制策略鲁棒：双负荷指标（平均+瞬时）与延时机制确保决策稳定性。
能效与经济性兼得：在保障供冷需求的前提下，最大化节能并延长设备寿命。
该专利为建筑节能提供了一种高效、可靠的底层控制方案，对实现“双碳”目标下的楼宇能源优化具有重要实践价值。
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