一种空调机组自动选型方法及系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种空调机组自动选型方法及系统。

背景技术

空调系统是一个耦合、复杂的系统，其运行能效受机组、冷冻水、冷却水等参数影响，而对于设备选型而言，设备种类、型号、组合非常多样，不同项目最优化的组合方式、设备选型各有不同。因此，难以确定系统的最优选型方案，导致系统运行情况不佳。

随着高效机房的发展，对设计阶段的方案把控提出了更高的要求。如何实现系统选型设备全面化、自动化、简单化、最优化，是实现设计阶段方案高效的有效途径。现暖通系统选型设计往往依赖资深设计人员的经验进行系统选择、设备选型。设计人员的主观意识会导致选型设计不够全面，无法选择出最优的设计方案，造成系统落地之后运行效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种空调机组自动选型方法及系统，以解决相关技术中人工确定空调机组的选型方案，导致系统运行情况不佳的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种空调机组自动选型方法，包括：

确定目标建筑物的需求制冷量；

获取空调机组的系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数；

根据所述需求制冷量及系统设计参数、冷机参数，确定冷机的选型；

根据所述冷冻侧参数、冷却侧参数及冷机的选型，分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型。

优选地，所述确定目标建筑物的需求制冷量，包括：

将目标建筑物的建筑信息，输入到预设的建筑负荷仿真软件，得到目标建筑物的建筑负荷，所述建筑信息至少包括：建筑体量、建筑材料、建筑分区、每个建筑分区的建筑面积；

根据所述建筑负荷，确定目标建筑物的需求制冷量。

优选地，所述系统设计参数至少包括：负荷设计冗余、冷冻设计进/出水温度、冷却设计进/出水温度；

所述冷机参数至少包括：冷机选型台数范围、冷机最多型号类型、冷机类型、冷机定/变频；

所述冷冻侧参数至少包括：冷冻泵设计扬程、冷冻总管末端设计扬程、冷冻水泵选型扬程冗余、冷冻水泵选型流量冗余；

所述冷却侧参数至少包括：冷却泵设计扬程、冷冻水泵选型扬程冗余、冷冻水泵选型流量冗余、冷却塔选型流量冗余、定/变频冷却塔风机。

优选地，所述根据所述需求制冷量及系统设计参数、冷机参数，确定冷机的选型，包括：

根据所述需求制冷量及系统设计参数、冷机参数，对冷机模型库中的冷机进行初次筛选；

从初次筛选中，挑选出满足预设限定条件的冷机，作为选型推荐方案。优选地，所述从初次筛选中，挑选出满足预设限定条件的冷机，作为选型推荐方案包括：

若初次筛选中的冷机最多型号类型为1，此时预设限定条件设置为一个：第一限定条件：冷机组合制冷量大于且接近所述需求制冷量；

若初次筛选中的冷机最多型号类型大于1，此时预设限定条件设置为两个：第一限定条件：单台最小冷机额定制冷量*α≤瞬时最小负荷，其中，所述瞬时最小负荷为满足预设条件的实际仿真负荷中的最小值，所述预设条件为：实际负荷≥一天之内逐时建筑冷负荷中的最大值*β；

第二限定条件：单台目标机型的额定制冷量*ε1≤∑待切换机型的额定制冷量*待切换机型的台数，∑待切换机型的额定制冷量*待切换机型的台数≤单台大机额定制冷量*ε2。

优选地，所述根据所述冷冻侧参数、冷却侧参数及冷机的选型，分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型，包括：

根据所述冷机的选型及冷冻侧参数，确定冷冻侧冷冻泵的选型；

根据所述冷机的选型及冷却侧参数，确定冷却侧冷却泵的选型和冷却塔的选型。

优选地，所述根据所述冷机的选型及冷冻侧参数，确定冷冻侧冷冻泵的选型，包括：

根据冷机的选型，确定冷冻侧水流量＝冷机蒸发器水流量*经验系数；

从冷冻水泵模型库中筛选出同时满足所述冷冻侧水流量、冷冻泵设计扬程、冷冻总管末端设计扬程的冷冻泵。

优选地，所述方法，还包括：

判断所述冷冻泵是否满足冷冻侧水力平衡限定条件，若是，保留当前冷冻泵的选型，否则，排除当前冷冻泵的选型；

所述冷冻侧水力平衡限定条件包括：冷冻泵设计扬程-冷冻总管末端设计扬程-冷机蒸发器压降>3，3为冷冻总管设计压降经验值。

优选地，所述根据所述冷机的选型及冷却侧参数，确定冷却侧冷却泵的选型和冷却塔的选型，包括：

根据冷机的选型，确定冷却侧水流量＝冷机冷凝器水流量*经验系数；

从冷却水泵模型库中筛选出同时满足所述冷却侧水流量、冷却泵设计扬程的冷冻泵；

根据冷机的选型，确定冷却塔水流量＝冷机冷凝器水流量*选型系数；

根据冷却侧水力，计算冷却塔扬程；

从冷却塔模型库中筛选出同时满足所述冷却塔水流量、冷却塔扬程的冷却塔，并删除不满足：冷却泵设计扬程-冷机冷凝器扬程-

优选地，所述方法，还包括：

在冷机的选型、冷冻侧选型及冷却侧选型的过程中，加入不同的限定条件，以筛选出能够使空调机组运行在高效COP区间的冷机组合、冷冻泵、冷却泵和冷却塔组合。

优选地，所述方法，还包括：

将能够使空调机组运行在高效COP区间的冷机组合、冷冻泵、冷却泵和冷却塔组合以列表形式输出给用户，供用户进行选择。

根据本发明的第二方面，提供了一种空调机组自动选型系统，包括：

处理器，及与所述处理器相连的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行上述的方法。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过确定目标建筑物的需求制冷量，并获取空调机组的系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数，先确定冷机的选型，再分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型，从而完成目标建筑物内空调机组的选型，相比现有技术，大大降低了人员选型设计的复杂性、专业性、重复性，实现了系统选型设备方案全面化、自动化、合理化、简单化、最优化，为系统高效设计方案提供了有力的支撑，极大提高了仿真技术人员的工作效率。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的空调机组自动选型方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的空调机组的系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数的输入界面示意图；

图3A～图3C是根据一示例性实施例示出的建筑负荷分布图；

图4是根据一示例性实施例示出的冷机台数适配方法的示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的水泵高效选型方法的示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的空调机组自动选型方法的流程图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种冷冻侧自动选型方法的流程图；

图8是根据一示例性实施例示出的一种冷却侧自动选型方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一

图1是根据一示例性实施例示出的一种空调机组自动选型方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤S11、确定目标建筑物的需求制冷量；

步骤S12、获取空调机组的系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数；

步骤S13、根据所述需求制冷量及系统设计参数、冷机参数，确定冷机的选型；

步骤S14、根据所述冷冻侧参数、冷却侧参数及冷机的选型，分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型。

需要说明的是，本实施例提供的技术方案，在具体实践中，加载在电子设备中运行，例如，加载在计算机中运行，或者，加载在便携式手持终端中运行，或者，加载在手机中运行。

本实施例提供的技术方案，在具体实践中，可以加载在网页端的应用程序的方式呈现，也可以APP的形式呈现，也可以微信小程序的形式呈现，在此不作具体的限定。

本实施例所提及的“选型”既包括型号(例如，冷机可以包括水冷螺杆、离心机等)，又包括数量(例如，水冷螺杆一台，离心机两台等)。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过确定目标建筑物的需求制冷量，并获取空调机组的系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数，先确定冷机的选型，再分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型，从而完成目标建筑物内空调机组的选型，相比现有技术，大大降低了人员选型设计的复杂性、专业性、重复性，实现了系统选型设备方案全面化、自动化、合理化、简单化、最优化，为系统高效设计方案提供了有力的支撑，极大提高了仿真技术人员的工作效率。

在具体实践中，所述确定目标建筑物的需求制冷量，包括：

将目标建筑物的建筑信息，输入到预设的建筑负荷仿真软件(例如，仿真软件DeST、鸿业、energyplus等)，得到目标建筑物的建筑负荷，所述建筑信息至少包括：建筑体量、建筑材料、建筑分区、每个建筑分区的建筑面积；

根据所述建筑负荷，确定目标建筑物的需求制冷量。

在具体实践中，根据所述建筑负荷，确定目标建筑物的需求制冷量，具体为：假设建筑负荷计算处理是Q1，一般确定目标建筑物的需求制冷量为Q＝1.2Q1～2.5Q1，以留出制冷量冗余量。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，需求制冷量的确定充分考虑了目标建筑物的建筑负荷，使得最终确定出的需求制冷量能够贴合用户需求，满足用户需要。而基于该需求制冷量选型出的冷机能更贴合目标建筑物的实际情况，更好地满足用户需求，保证用户体验。

在具体实践中，所述系统设计参数至少包括：负荷设计冗余、冷冻设计进/出水温度、冷却设计进/出水温度；

所述冷机参数至少包括：冷机选型台数范围、冷机最多型号类型、冷机类型、冷机定/变频；

所述冷冻侧参数至少包括：冷冻泵设计扬程、冷冻总管末端设计扬程、冷冻水泵选型扬程冗余、冷冻水泵选型流量冗余；

所述冷却侧参数至少包括：冷却泵设计扬程、冷冻水泵选型扬程冗余、冷冻水泵选型流量冗余、冷却塔选型流量冗余、定/变频冷却塔风机。

在具体实践中，上述系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数的录入界面，可参见图2所示。

优选地，所述步骤S13中确定冷机的选型，包括：

根据所述需求制冷量及系统设计参数、冷机参数，对冷机模型库中的冷机进行初次筛选；

从初次筛选中，挑选出满足预设限定条件的冷机，作为选型推荐方案。

例如，假设步骤S11中确定出的目标建筑物的需求制冷量为Q，用户输入的负荷设计冗余为1.2，冷机选型台数范围为2～4，冷机最多型号类型为2，冷机类型不限、冷机变频。

初次筛选的实现步骤为：

将最大负荷扩大至1.2Q，利用冷机库制冷量自动排列组合，初始冷机选用2台，推荐出满足2台冷机制冷量大于1.2Q的组合方案；

冷机选用3台，推荐出满足3台冷机制冷量大于1.2Q的组合方案；

冷机选用4台，推荐出满足4台冷机制冷量大于1.2Q的组合方案。

在具体实践中，若初次筛选中的冷机最多型号类型为1，即推荐的选型中只有一种类型的冷机，此时预设限定条件设置为一个：

第一限定条件：冷机组合制冷量大于且接近所述需求制冷量(接近是指为需求制冷量Q的0～1倍范围内，例如，0.2Q、0.3Q、0.02Q、0.03Q等)。

可以理解的是，当本方案选型出的冷机组合制冷量与仿真软件计算出的需求制冷量相差过大时，该选型对应的冷机组合无法满足用户需求，需要排除。因此，限定冷机组合制冷量大于且接近所述需求制冷量，将初次筛选中的冷机组合进行二次筛选，即二次筛选出冷机组合制冷量大于且接近1.2Q的冷机组合。当然在具体实践中，为了节能，也可以限定冷机组合制冷量的上限，例如，设定为2Q、3Q等。这样可以防止筛选出的冷机组合制冷能力远超需求制冷量，造成能源浪费。

若初次筛选中的冷机最多型号类型大于1，即推荐的选型为两种或两种以上类型的冷机，此时预设限定条件设置为两个：

第一限定条件(也称冷机最小负荷开机条件)：单台最小冷机额定制冷量*α≤瞬时最小负荷，其中，所述瞬时最小负荷为满足预设条件的实际仿真负荷中的最小值，所述预设条件为：实际负荷≥一天之内逐时建筑冷负荷中的最大值*β；

第二限定条件(也称加减机切换条件)：单台目标机型的额定制冷量*ε1≤∑待切换机型的额定制冷量*待切换机型的台数，∑待切换机型的额定制冷量*待切换机型的台数≤单台大机额定制冷量*ε2。

需要说明的是，在具体实践中，参数α、β、ε1～ε2根据历史经验值或者实验数据进行设置，例如，设置α的取值范围为20％～60％，β的取值范围为1～30％，ε1的取值范围为30％～60％，ε2的取值范围为70％～100％。

可以理解的是，满足第一限定条件(也称冷机最小负荷开机条件)时，冷机在目标建筑物为小负荷的情况下，单机也能开机，保证用户的制冷需求。满足第二限定条件(也称加减机切换条件)时，小机可以切换为中机，中机可以切换为大机(小机、中机和大机按各自的额定制冷量所属区间进行划分)，保证制冷系统可以适应不同全冷量范围，满足实际群控条件。

冷机的高效选型方法：冷机高效运行主要影响因素为建筑负荷是否处于机组运行的高效区间及运行台数是否合理。

(1)冷机高效运行主要影响因素为建筑负荷情况是否处于机组运行的高效区间，见图3A和图3B，不同型号的机组高效区间不同(图3A代表螺杆机组，图3A中的不同曲线代表不同型号的螺杆机组；图3B代表离心机，图3B中的不同曲线代表不同型号的离心机)。

为保证上下选型方案的高效性，可以在自动选型过程中，加入选择限制条件，使机组更加高效。例如，根据冷量段范围机组的能效曲线，自动选取负荷占比区间范围大且处于机组性能高效区间的机组，实现节能效果最优设备与搭配。参见图3A，螺杆机组在负荷率为25％～50％时，能效比COP比较高，系统处于高效区间；参见图3C，目标建筑物的负荷占比集中分布在35％～60％，与冷机组合对应负荷占比25％～50％，重叠区间为35％～50％。再回到图3A，选取负荷率为35％～50％对应的冷机组。

参见图3B，离心机组在负荷率为40％～60％时，能效比COP比较高，系统处于高效区间；参见图3C，目标建筑物的负荷占比集中分布在35％～60％，与冷机组合对应负荷占比40％～60％，重叠区间为40％～60％。再回到图3B，选取负荷率为40％～60％对应的冷机组。

多台机组选型高效方法，根据制冷机房布置规范，结合建筑最大负荷所处冷量，自动推荐选型台数范围。同时，根据既定方案，对全工作范围进行能效分区，确定并联变频主机运行台数切换最优临界点，形成最优运行区域分布图。参见图4，不同方案冷机组合都会有图4这样的曲线，通过对比整体分布能效COP，选取所有冷机能效相加最高的方案，结合建筑负荷占比趋势，使机组始终运行于高效区间，在机组性能最优的条件下，保证机组台数最优。

在具体实践中，步骤S14中根据所述冷冻侧参数、冷却侧参数及冷机的选型，分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型，包括：

根据所述冷机的选型及冷冻侧参数，确定冷冻侧冷冻泵的选型；

根据所述冷机的选型及冷却侧参数，确定冷却侧冷却泵的选型和冷却塔的选型。

具体地，所述根据所述冷机的选型及冷冻侧参数，确定冷冻侧冷冻泵的选型，包括：

根据冷机的选型，确定冷冻侧水流量＝冷机蒸发器水流量*经验系数；

从冷冻水泵模型库中筛选出同时满足所述冷冻侧水流量、冷冻泵设计扬程、冷冻总管末端设计扬程的冷冻泵。

在具体实践中，所述经验系数根据用户需要进行设置，或者，根据历史经验值进行设置，或者，根据实验数据进行设置，例如设置为1～1.4。

可以理解的是，确定冷冻侧冷冻泵的选型主要考虑流量、水力平衡。

优选地，所述方法，还包括：

判断所述冷冻泵是否满足冷冻侧水力平衡限定条件，若是，保留当前冷冻泵的选型，否则，排除当前冷冻泵的选型；

所述冷冻侧水力平衡限定条件包括：所选冷冻泵设计扬程-冷冻总管末端设计扬程-冷机蒸发器压降>3，3为冷冻总管设计压降经验值。

参见图7，冷冻泵高效选型方法：为保证选型方案的高效性，可以在自动选型过程中，加入限制条件，使选型出的冷冻泵更加高效。参见图5：

(1)方法一：设备的效率高低往往决定了机组的运行效果，故冷冻泵高效选择方法为选择满足条件中效率最高的水泵(水泵的高效性是通过流量、扬程、效率三条共同确定的，让输入的水泵工况点在建立的水泵库模型中处于最优，则可以挑选高性能水泵出来)；

(2)方法二：根据水泵模型库流量—扬程曲线流量—效率曲线，根据泵流量在最大流量*

可以理解的是，水泵的高效区间已经在模型库里判定好了，就对比输入是不是在高效区间内，阴影即为高效区间。设计点在水泵的高效区间，说明实际运行时水泵会很节能，同时考虑设计点扬程与C点接近，是为水泵调节频率范围更广，适应工况多。

在具体实践中，所述根据所述冷机的选型及冷却侧参数，确定冷却侧冷却泵的选型和冷却塔的选型，包括：

根据冷机的选型，确定冷却侧水流量＝冷机冷凝器水流量*经验系数；

从冷却水泵模型库中筛选出同时满足所述冷却侧水流量、冷却泵设计扬程的冷冻泵；

根据冷机的选型，确定冷却塔水流量＝冷机冷凝器水流量*选型系数；

根据冷却侧水力，计算冷却塔扬程；

从冷却塔模型库中筛选出同时满足所述冷却塔水流量、冷却塔扬程的冷却塔，并删除不满足：冷却泵设计扬程-冷机冷凝器扬程-

在具体实践中，所述经验系数根据用户需要进行设置，或者，根据历史经验值进行设置，或者，根据实验数据进行设置，例如设置为1～1.4。

参见图8，冷却泵高效选型方法与冷冻泵高效选型方法一致，包括：

方法一：设备的效率高低往往决定了设备的运行效果，故水泵高效选择预留方法为选择满足条件中效率最高的水泵；

方法二：根据水泵模型库流量—扬程曲线，根据泵流量在最大流量*

在具体实践中，所述方法还包括：

将能够使空调机组运行在高效COP区间的冷机组合、冷冻泵、冷却泵和冷却塔组合以列表形式输出给用户，供用户进行选择。

图6是本实施例提供的这种空调机组的选型方法的整体架构示意图，参见图6，在具体实践中，在冷机、冷冻侧、冷却侧的选型确定之后，输出选型列表。根据列表情况，用户可以对选型方案自主选择，并对选择的方案加载自定义的控制策略进行仿真运行，自动仿真推荐出最优方案。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，可以大大降低人员空调机组选型设计的复杂性、专业性、重复性，实现系统选型设备方案全面化、自动化、合理化、简单化、最优化，为系统高效设计方案提供有力的支撑，极大的提高了仿真技术人员工作效率。

实施例二

根据一示例性实施例示出的一种空调机组自动选型系统，包括：

处理器，及与所述处理器相连的存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中的所述计算机程序，以执行上述的方法。

需要说明的是，本实施例提供的技术方案，在具体实践中，加载在电子设备中运行，例如，加载在计算机中运行，或者，加载在便携式手持终端中运行，或者，加载在手机中运行。

本实施例提供的技术方案，在具体实践中，可以加载在网页端的应用程序的方式呈现，也可以APP的形式呈现，也可以微信小程序的形式呈现，在此不作具体的限定。

本实施例所提及的“选型”既包括型号(例如，冷机可以包括水冷螺杆、离心机等)，又包括数量(例如，水冷螺杆一台，离心机两台等)。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过确定目标建筑物的需求制冷量，并获取空调机组的系统设计参数、冷机参数、冷冻侧参数、冷却侧参数，先确定冷机的选型，再分别进行冷冻侧选型及冷却侧选型，从而完成目标建筑物内空调机组的选型，相比现有技术，大大降低了人员选型设计的复杂性、专业性、重复性，实现了系统选型设备方案全面化、自动化、合理化、简单化、最优化，为系统高效设计方案提供了有力的支撑，极大提高了仿真技术人员的工作效率。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。