[发明专利]一种制冷系统的节能控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷系统的控制装置和方法，尤其涉及的是一种基于现有制冷系统附加安装的空调节能控制装置硬件及其软件控制实现方法。

背景技术

现有技术中的制冷系统中，如空调系统和冷库制冷系统，一般设置包括：制冷机组系统、制冷剂循环系统、水循环系统、电器自控保护系统、热交换器、冷冻水泵、散热系统等部件，如图1所示的，是现有技术常见的制冷系统示意图。

目前的制冷系统中，尤其是如大卖场和大厦的中央空调系统，或者大型冷库的制冷系统，其每年的能量消耗和费用都是很高的；由于制冷系统中的核心部件是压缩机和冷热交换系统，而每个压缩机的设计能效和使用能效是不同的，随着使用时间的增加和磨损的增加，设计能效和使用能效的偏差会逐步增加，越来越大。

现有技术的制冷系统都会标注COP(能效值)，但这个能效值是特定条件下的制冷能效，就像汽车的油耗值一样，只是特定条件下的能效，实际的使用能效是在不同的速度道路条件下是不同的。压缩机也是一样，能效值是随吸气温度、冷却水温度等不同而变化的。出水温度每降低一度，压缩机的工作时间是不同的，出水温度(蒸发温度或吸气温度)越低，每降低一度，压缩机的工作时间越长，功耗就越大。通常情况下，出水温度每提高1℃，COP（单位耗电产生的制冷量）提高3%--5%。

比如现有的控制系统如采用终端温度控制，室内温度控制在23-27度之间（以下说明中不特别指明，度即摄氏度），平均25度（冷冻冷藏系统一般控制在负18-负22度之间，平均负20度），以当前的散热速度，和系统原设计的散热效率，吹8℃的冷风30分钟，即可达到设定温度的下限，但由于设备的实际运行效率随着设备使用年限延长其使用效率已经降低，实际的散热效率可能只有设计效率的80%，所以实际使用时间是设计时间的1.2倍以上。

在这段时间内，由于压缩机在不停地工作，会造成出水温度的不断下降，以至于压缩机的工作效率会逐渐降低。实际制冷量=∫COP×P×t，由于COP值的降低，实际制冷效率会小于8℃时的制冷效率COP8，从而导致耗电=P×t的增加。

目前的中央空调系统中，制冷系统由压缩、冷却、冷凝、传输和散热等各个部分组成，如图1所示，各个环节的能效是不同的，而整个系统的制冷效率是由能效低的环节决定的，因此，如何提高现有系统的空调效能，并降低能耗是目前各控制系统厂商一直在研究和发展的技术目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制冷系统的节能控制装置和方法，针对上述现有技术的缺陷，现有技术的负载管理和控制方式只是以维持稳定的使用温度为出发点，并不管理设备的使用效率，而本发明通过算法判断和选择相应的制冷系统进行工作，从而降低整个系统的能耗。

本发明的技术方案如下：

一种制冷系统的节能控制装置，其连接在多个压缩机与原有控制系统之间，其中，设置一控制单元，以及多个温度或压力传感器，所述温度或压力传感器设置在制冷系统的输出管道上；所述控制单元设置包括：

一用于分析系统运行效率的数据分析单元；

一用于计算运行效率变化趋势的数学模型单元；

一用于得出最佳效能运行计划的运行路径规划单元；以及

与上述各单元通讯连接并与温度或压力传感器连接的信息接收模块；

所述运行路径规划单元采用动态熵值均衡算法进行最佳效能运行计划计算，并依照该最佳效能运行计划实现相应压缩机的运行控制。

所述的节能控制装置，其中，所述压缩机与原有控制系统之间设置有自动旁路电路，用于保证原有控制系统的控制作用。

所述的节能控制装置，其中，所述控制单元还控制连接冷却水水泵、冷冻水水泵及风机。

所述的节能控制装置，其中，所述温度或压力传感器设置在控制开关上，并通过CAN总线或无线方式、RS232、RS485的数据接口方式与控制单元连接。

一种所述节能控制装置的方法，其包括以下步骤：

A、信息接收模块接收来自于温度或压力传感器的温度变化数据，并由数据分析单元分析系统的运行效率；

B、由数学模型单元计算运行效率的变化趋势；

C、由运行路线规划单元采用动态熵值均衡算法进行最佳效能运行计划的计算，并依照该最佳效能运行计划实现相应压缩机的运行控制。