專利名稱：中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到中央空調(diào)設(shè)備的調(diào)控技術(shù)，特別是涉及到中央空調(diào)高 效節(jié)能控制系統(tǒng)。 技術(shù)領(lǐng)域
中央空調(diào)是耗電大戶，現(xiàn)代建筑中每年的電費(fèi)空調(diào)耗電占60%左右， 因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要。由于以往設(shè)計時，中央空調(diào)系統(tǒng)必 須按天氣最熱、負(fù)荷最大時的負(fù)荷設(shè)計，并且留有10-20%設(shè)計余量，然而 實(shí)際上絕人部分時間空調(diào)是不會運(yùn)行在滿負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的設(shè)計余量。 所以節(jié)能的潛力就較大。其中，冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載， 冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費(fèi)。
但上述系統(tǒng)在傳統(tǒng)的設(shè)計理念中，僅僅注重了安全和可靠性，忽視了科 學(xué)和節(jié)能。水泵、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的流量與壓差是靠截流閥和分流閥調(diào)節(jié)來完成， 因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不 僅大量浪費(fèi)電能，而且還造成系統(tǒng)最末端達(dá)不到合理效果的情況?，F(xiàn)有使用 過程中，容易使導(dǎo)致調(diào)系統(tǒng)中水泵、風(fēng)機(jī)出現(xiàn)"大流量、低效率、高能耗" 問題和設(shè)備匹配、運(yùn)行過程不合理現(xiàn)象。超功率的電機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)的在線 運(yùn)轉(zhuǎn)和大量管道調(diào)節(jié)閥的設(shè)置已經(jīng)暴露出現(xiàn)有系統(tǒng)中的關(guān)鍵弊病。特別是在 計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展和傳感器技術(shù)日益精準(zhǔn)的今天，這些問題容易導(dǎo)致電機(jī) 運(yùn)行電流過大、發(fā)熱溫度高、壽命減短，有時還導(dǎo)致電機(jī)超載過熱而燒壞線圈，設(shè)備運(yùn)行震動大、噪音高等設(shè)備故障隱患。
現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)水泵的節(jié)能控制大多是在被控水泵上采用單一參數(shù)如 溫度作為控制信號，調(diào)節(jié)變頻器的頻率，控制水泵轉(zhuǎn)速，改變輸送液體流量， 以達(dá)到節(jié)能的目的。此種控制方法節(jié)能幅度有限。于是本實(shí)用新型采用多參 量對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制的技術(shù)，這些技術(shù)方案針對每一被控設(shè)備均需使 用工業(yè)控制機(jī)對變頻器進(jìn)行控制，然后將分析計算結(jié)果輸送到顯示屏及數(shù)字 計量器的控制模式。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中央空調(diào)高效節(jié) 能控制系統(tǒng)設(shè)計。本實(shí)用新型利用多個參量調(diào)控輸送冷凍液體、熱交換介質(zhì) 和空氣輸送，節(jié)省配套電機(jī)能量消耗，提高整機(jī)效率，降低成本，保證中央 空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，方便實(shí)施。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括中央空調(diào)主機(jī)，冷凍水泵組、分水箱、各耗冷的用戶端、集水 箱、及依次連接在以上裝置和中央空調(diào)主機(jī)之間的冷凍水管組成的冷凍水循 環(huán)系統(tǒng)冷卻塔、冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻水泵組、及依次連接在以上裝置和中央 空調(diào)t機(jī)之間的冷卻水管組成的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；信號處理器、連接在信號 處理器1/0接口上的信號采集卡、顯示單元和計量單元組成的在線調(diào)控管理 電路；調(diào)控信號由信號處理器發(fā)出送至冷凍水泵組、冷卻水泵組和風(fēng)機(jī)驅(qū)動 電機(jī)相配套的變頻器。關(guān)鍵在于連接中央空調(diào)主機(jī)上的冷凍水進(jìn)、出口水 管中分別安裝有冷凍水進(jìn)口溫度傳感器、冷凍水出口溫度傳感器、冷凍水流
5量計，連接在中央空調(diào)主機(jī)上的冷卻水進(jìn)、出口水管中分別安裝有冷卻水進(jìn) 口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器，戶外溫、濕度傳感器；以上各個傳 感器所采集到的信號分別經(jīng)信號采集卡、傳送至信號處理器，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、 比對轉(zhuǎn)化為調(diào)控信號再送至對應(yīng)匹配的接變頻器相應(yīng)端口實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的 輸出功率調(diào)控，同時信號處理器將分析、計算、比較結(jié)果和調(diào)控歩驟輸送到 顯示單元。以利于系統(tǒng)值班人員進(jìn)行隨機(jī)的觀察和人工調(diào)控。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)就在于
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、自動化程度高、人機(jī)界面操作、 數(shù)據(jù)打印、實(shí)時監(jiān)控、報警提示、安裝維修方便，可直接在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上改 造，幾適用范圍廣、易于推廣應(yīng)用，同時能夠節(jié)省中央空調(diào)的電機(jī)能量消耗、 提高.主機(jī)運(yùn)行效率、降低成本、保證中央空調(diào)整機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1是本實(shí)用新型的框架結(jié)構(gòu)示意圖 圖例說明
I、 中央空調(diào)主機(jī) 2、分水箱 3、用戶端 4、集水箱
5、冷凍水泵組 6、冷卻水泵組
7、冷卻塔 8、風(fēng)機(jī)
9、冷凍水泵配套的變頻器10、冷卻水泵配套的變頻器
II、 冷卻塔風(fēng)機(jī)配套的變頻器12、冷凍水流量計
13、冷凍水信號采集卡 14、冷凍水進(jìn)口溫度傳感器15、冷凍水出口溫度傳感器16、冷卻水進(jìn)口溫度傳感器
17、冷卻水出口溫度傳感器18、冷卻水信號采集卡
19、戶外溫、濕度傳感器20、信號處理器
21、顯示單元22、計量單元
23、冷卻水進(jìn)水管24、冷卻水出口管
25、冷凍水進(jìn)水管26、冷凍水出水管
以下將結(jié)合附圖進(jìn)一步對本多;用新型做進(jìn)一歩詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式

參照圖1可以清楚看出本實(shí)用新型所設(shè)計的中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，
結(jié)構(gòu)中包括中央空調(diào)主機(jī)l，冷凍水泵組5、分水箱2、各耗冷的用戶端3、 集水箱4、及依次連接在以上裝置和中央空調(diào)主機(jī)1之間的冷凍水管組成的 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)；冷卻塔7、冷卻塔風(fēng)機(jī)8、冷卻水泵組6、及依次連接在以 上裝置和中央空調(diào)主機(jī)1之間的冷卻水管組成的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；信號處理 器20、連接在信號處理器201/0接口上的信號采集卡、顯示單元21和計量 單元22組成的在線調(diào)控管理電路；調(diào)控信號由信號處理器20發(fā)出送至冷凍 水泵組5、冷卻水泵組6和風(fēng)機(jī)8驅(qū)動電機(jī)相配套的變頻器。關(guān)鍵在于連 接中央空調(diào)主機(jī)l上的冷凍水進(jìn)、出口水管(25、 26)中分別安裝有冷凍水 進(jìn)口溫度傳感器14、冷凍水出口溫度傳感器15、冷凍水流量計12，連接在 中央空調(diào)主機(jī)1上的冷卻水進(jìn)、出口水管中分別安裝有冷卻水進(jìn)口溫度傳感 器16、冷卻水出口溫度傳感器17，戶外溫、濕度傳感器19，以上各個傳感 器所采集到的信號分別經(jīng)信號采集卡(13、 18)、傳送至信號處理器20，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、比對轉(zhuǎn)化為調(diào)控信號再送至對應(yīng)匹配的接變頻器相應(yīng)端口實(shí)現(xiàn)對 相應(yīng)設(shè)備的輸出功率調(diào)控，同時信號處理器20將分析、計算、比較結(jié)果和調(diào) 控步驟輸送到顯示單元21。
信號處理器20中設(shè)置存儲有根據(jù)外部環(huán)境、耗冷的用戶端3的運(yùn)行狀態(tài)
指標(biāo)和管網(wǎng)各主體支路狀態(tài)所決定的標(biāo)準(zhǔn)工作模式等級、代碼、以及各種模 式等級下所連接耗冷的用戶端支路節(jié)點(diǎn)的采樣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及其該數(shù)值變化范 圍的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表的存儲器。
信號處理器20中還設(shè)置存儲有根據(jù)在線采集到的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對 和分析的結(jié)果選擇的調(diào)整指令連接向量表，根據(jù)以上在線比較、分析結(jié)果直 接將結(jié)論和指令輸送到顯示單元14。
變頻器組(9、 10)中的變頻器的數(shù)量與配套水泵的臺數(shù)對應(yīng)設(shè)置，變頻 器組11中變頻器的數(shù)量與風(fēng)機(jī)的組數(shù)對應(yīng)設(shè)置，分別與傳輸循環(huán)水的支路配
連接冷凍水泵組5、中央空調(diào)主機(jī)1和耗冷的用戶端端3之間循環(huán)管路、 或連接冷卻水泵組6、中央空調(diào)主機(jī)1和冷卻塔7之間循環(huán)管路的各個節(jié)點(diǎn) 處僅設(shè)置用于檢修管路用的截止閥。
信號處理器20是采用可編程控制器6ES7-134。
本實(shí)用新型分別在中央空調(diào)主機(jī)的冷卻水和冷凍水的進(jìn)、出水管上安裝 有溫度傳感器和流量傳感器，采集冷卻水、冷凍水在進(jìn)水口和出水口處的實(shí) 時溫度、流量信息，然后經(jīng)信號采集卡將信號傳送給信號處理器，通過信號 處理器中比較單元、PI比例積分單元和數(shù)據(jù)分析單元對該信號進(jìn)行分析、處理，然后通過變頻器直接對風(fēng)機(jī)、冷卻水泵組、冷凍水泵組的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行 實(shí)時調(diào)控，使各子系統(tǒng)輸送的能量能夠隨用戶終端設(shè)備耗能的變化而實(shí)時進(jìn) 行調(diào)節(jié)，以節(jié)省電機(jī)能量消耗，同時降低了進(jìn)入中央空調(diào)主機(jī)蒸發(fā)器和冷凝 器的交換能量，使中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行負(fù)載幅度下降，從而提高了主機(jī)使用效率。
本實(shí)用新型的冷卻水子系統(tǒng)中，冷卻水根據(jù)系統(tǒng)要求一般進(jìn)水溫度設(shè)置
為28—3(TC，出水溫度設(shè)置為33 36°C。將33—36。C設(shè)定數(shù)值存儲在信號 處理器20的存儲器內(nèi)。冷卻水出口溫度傳感器16、冷卻水進(jìn)口溫度傳感器 13的信號經(jīng)信號采集卡18作為誤差反饋信號送入信號處理器20進(jìn)行比較， 并經(jīng)比例積分單元運(yùn)算，結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)指令送入冷卻水泵組相應(yīng)的變頻器 電路，產(chǎn)生修正的頻率調(diào)整水泵惦記的輸出功率，從而控制冷卻水系統(tǒng)流量。 同時將對應(yīng)的調(diào)整信號送入冷卻塔風(fēng)機(jī)所配套變頻器內(nèi)，改變頻率，實(shí)現(xiàn)調(diào) 節(jié)冷卻塔7冷卻風(fēng)量。同時信號處理器20將分析計算比較結(jié)果輸送到顯示單 元(21)及數(shù)字計量器(22)上面。
當(dāng)中央空調(diào)主機(jī)l用于制熱時，冷凍水系統(tǒng)即為溫水系統(tǒng)，其控制情況 與中央空調(diào)主機(jī)1制冷時情況相同，在此不再贅述。
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權(quán)利要求1、中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括中央空調(diào)主機(jī)(1)，冷凍水泵組(5)、分水箱(2)、各耗冷的用戶端(3)、集水箱(4)、及依次連接在以上裝置和中央空調(diào)主機(jī)(1)之間的冷凍水管組成的冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻塔(7)、冷卻塔風(fēng)機(jī)(8)、冷卻水泵組(6)、及依次連接在以上裝置和中央空調(diào)主機(jī)(1)之間的冷卻水管組成的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，信號處理器(20)、連接在信號處理器(20)I/O接口上的信號采集卡、顯示單元(21)和計量單元(22)組成的在線調(diào)控管理電路，調(diào)控信號由信號處理器(20)發(fā)出送至冷凍水泵組(5)、冷卻水泵組(6)和風(fēng)機(jī)(8)驅(qū)動電機(jī)相配套的變頻器，其特征在于連接中央空調(diào)主機(jī)(1)上的冷凍水進(jìn)、出口水管(25、26)中分別安裝有冷凍水進(jìn)口溫度傳感器(14)、冷凍水出口溫度傳感器(15)、冷凍水流量計(12)，連接在中央空調(diào)主機(jī)(1)上的冷卻水進(jìn)、出口水管中分別安裝有冷卻水進(jìn)口溫度傳感器(16)、冷卻水出口溫度傳感器(17)，戶外溫、濕度傳感器(19)，以上各個傳感器所采集到的信號分別經(jīng)信號采集卡(13、18)、傳送至信號處理器(20)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、比對轉(zhuǎn)化為調(diào)控信號再送至對應(yīng)匹配的接變頻器相應(yīng)端口實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的輸出功率調(diào)控，同時信號處理器(20)將分析、計算、比較結(jié)果和調(diào)控步驟輸送到顯示單元(21)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于信號處理器(20)中設(shè)置存儲有根據(jù)外部環(huán)境、耗冷的用戶端(3)的運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)和管網(wǎng)各主體支路狀態(tài)所決定的標(biāo)準(zhǔn)工作模式等級、代碼、以及各種模式等級下所連接耗冷的用戶端支路節(jié)點(diǎn)的采樣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及其該數(shù)值變化范圍的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表的存儲器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于信號處理器(20)中還設(shè)置存儲有根據(jù)在線采集到的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對和分析的結(jié)果選擇的調(diào)整指令連接向量表，根據(jù)以上在線比較、分析結(jié)果直接將結(jié)論和指令輸送到顯示單元(14)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于變頻器組(9、 10)中的變頻器的數(shù)量與配套水泵的臺數(shù)對應(yīng)設(shè)置，變頻器組(11)中變頻器的數(shù)量與風(fēng)機(jī)的組數(shù)對應(yīng)設(shè)置，分別與傳輸循環(huán)水的支路配套。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于連接冷凍水泵組(5)、中央空調(diào)主機(jī)(1)和耗冷的用戶端端(3)之間循環(huán)管路、或連接冷卻水泵組(6)、中央空調(diào)主機(jī)(1)和冷卻塔(7)之間循環(huán)管路的各個節(jié)點(diǎn)處僅設(shè)置用于檢修管路用的截止閥。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所說的中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于信號處理器(20)是采用可編程控制器6ES7-134。
專利摘要本實(shí)用新型是對中央空調(diào)高效節(jié)能控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計。改進(jìn)后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，信號處理器組成的在線調(diào)控管理電路。調(diào)控信號由信號處理器發(fā)出送至變頻器。連接中央空調(diào)主機(jī)上的冷凍水進(jìn)、出口水管中分別安裝有冷凍水進(jìn)口溫度傳感器、冷凍水出口溫度傳感器、冷凍水流量計，連接在中央空調(diào)主機(jī)上的冷卻水進(jìn)、出口水管中分別安裝有冷卻水進(jìn)口溫度傳感器、冷卻水出口溫度傳感器，戶外溫、濕度傳感器，以上各個傳感器所采集到的信號分別經(jīng)信號采集卡、傳送至信號處理器，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、比對轉(zhuǎn)化為調(diào)控信號再送至對應(yīng)匹配的接變頻器相應(yīng)端口實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)設(shè)備的輸出功率調(diào)控，同時信號處理器將分析、計算、比較結(jié)果和調(diào)控步驟輸送到顯示單元。
文檔編號F24F11/02GK201293423SQ20082010667
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者蔡志強(qiáng), 趙坤好, 郭靜煒 申請人:蔡志強(qiáng)