CN201003835Y - 一种中央空调系统节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种中央空调系统节能控制装置，包括控制器、与控制器联接的人机界面、输入装置、输出装置、分水器动态流量控制阀和变频控制装置，变频控制装置分别连接控制空调主机及各系统，其特征在于：在空调主机的冷冻水进出水口、冷却水进出水口设有温度传感器，在冷冻水系统的分水器的动态流量控制阀出水口和集水器回水口设温度传感器，在室内、室外设有温度传感器，在室内还设有二氧化碳浓度传感器，在冷冻水最不利环路处设有流量传感器。本实用新型有效地控制空调主机、冷冻水泵和冷却水泵的运行、冷冻系统的整体流量、冷却塔风机的运行频率，提高节能效果。

Description

一种中央空调系统节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种中央空调系统控制装置，具体涉及一种中央空调系统节能控制装置。

背景技术

中央空调通常包括空调主机、冷冻水系统、冷却水系统、排风系统、回风系统、新风系统和冷却塔风机系统。由于设计时，中央空调必须按负荷最大的情况设计，再加安全系数，而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，据相关部门统计，中央空调系统有85％的时间是运行于低负荷以下的。目前的情况是，大多数中央空调系统都采用定流量、定风量系统，在低负荷时往往出现风量、水量过大的情况，造成能量的浪费。可见，目前的中央空调系统存在较大的浪费，因此节能的潜力较大。

变频器能根据冷冻水泵、冷却水泵和风机系统负载变化调整电机的转速，在满足中央空调正常工作的情况下使水泵和风机作出相应调节，以达到节能目的。有的空调水泵变频节能控制装置，其在冷冻水进、出口和冷却水进、出口分别设置有温度传感器，利用冷冻水进、出口和冷却水进、出口的温差值与设定温差值进行比较，来控制水泵的运行频率。这种结构可以根据情况调整水泵电机的转速，起到一定的节能作用。但是，中央空调的运行情况，其影响因素是多方面的，空调系统是一个非线性的系统，简单的温差或压差调节不能达到良好的效果，如果控制不好还会造成系统能量的转移。因此，有必要对中央空调整体系统进行智能控制，以达到最好的控制和节能效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种中央空调系统节能控制装置，通过对中央空调各部分的有效检测与控制，达到节能、改善控制效果、延长中央空调系统设备使用寿命。

本实用新型所述的一种中央空调系统节能控制装置，包括控制器、与控制器联接的人机界面、输入装置、输出装置、分水器动态流量控制阀和变频控制装置，变频控制装置分别连接控制空调主机、冷冻水泵、冷却水泵、采暖水泵、冷却塔风机系统、新风系统、排风系统和回风系统，其特征在于：在空调主机的冷冻水进水口设有第一温度传感器、冷冻水出水口设有第二温度传感器，在空调主机的冷却水进水口设有第三温度传感器、冷却水出水口设有第四温度传感器，在冷冻水系统的分水器的动态流量控制阀出水口设有第五温度传感器，在冷冻水系统的集水器回水口设有第六温度传感器，在室内设有第七温度传感器，在室外设有第八温度传感器，在室内还设有二氧化碳浓度传感器，在冷冻水最不利环路处设有流量传感器；第一至第八温度传感器、二氧化碳浓度传感器和流量传感器与输入装置联接；控制器通过对输入装置输入的信号进行运算比较处理后通过输出装置的输出接口连接至变频控制装置的输入端口。

控制器中安装有控制软件，能够实现对各传感器信号的分析处理，根据设定值产生反馈控制信号，以分别控制空调主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、采暖水泵、排风系统、回风系统和新风系统的变频控制装置的动作、以及根据系统实际负荷情况合理调整分水器上动态流量控制阀的开启度。

控制器连接的人机界面，利用软件和数据库设置，可以实现寻优控制。

变频控制装置用于操纵中央空调的各执行机构，包括多个变频器及相关的控制电路，分别对空调主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、采暖水泵、排风系统、回风系统和新风系统实现变频控制、合理调整分水器上动态流量控制阀的开启度，达到变流量、变风量运行的目的。

所述的一种中央空调系统节能控制装置的控制器还设有远程控制计算机联接的网络接口。控制器也能和远程控制计算机进行通信。利用软件和数据库设置，可以实现寻优控制。在远程控制计算机中设有网络接口，该网络接口可以是局域网接口卡，也可以是电话拔号上网装置，或者是可以通过网络实现通信的其它装置。通过网络接口，本装置可以与远程控制计算机设备进行通信，向远程控制计算机设备提供数据信息以供分析，或者从远程控制计算机设备接收控制参数。

本实用新型对中央空调的整体控制，其各部分工作过程如下：

(1)冷冻水环路：

根据冷冻环路特性先确定一个冷冻水最小运行频率，保证系统正常、安全运行。当负荷发生变化时，冷冻水供回水温度传感器、分水器温度传感器、集水器温度传感器、室内温度传感器以及末端流量传感器将检测到的这些参数通过输入装置送至控制器，控制器依据所采集的实时数据、气象资料及系统的历史运行数据，实时计算出空调负荷所需的制冷量，以及冷冻供回水温度、温差的最佳值，利用这些值与目前运行参数进行比较，合理调整分水器动态流量控制阀的开启度，并以此调节变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量使冷冻水系统的供回水温度、温差和各个分区的流量运行在控制器给出的最优值。

(2)采暖水环路：

根据采暖环路特性先确定一个采暖水最小运行频率，保证系统正常、安全运行。当负荷发生变化时，采暖水供回水温度传感器、分水器温度传感器、集水器温度传感器、室内温度传感器以及末端流量传感器将检测到的这些参数通过输入装置送至控制器，控制器依据所采集的实时数据、气象资料及系统的历史运行数据，实时计算出负荷所需的实际负荷，以及采暖供回水温度、温差的最佳值，利用这些值与目前运行参数进行比较，合理调整分水器动态流量控制阀的开启度，并以此调节变频器输出频率，控制采暖水泵的转速，改变其流量使采暖水系统的供回水温度、温差和各个分区的流量运行在控制器给出的最优值。

(3)冷却水环路：

根据冷却系统特性先确定一个冷却水泵最小运行频率，冷却水进水最高、最低温度保证系统安全运行。当环境温度以及系统负荷发生变化时，中央空调主机的负荷将随之变化，主机冷凝器的最佳冷凝温度也随之变化。控制器依据所采集的冷却水进出水温度和室外温度实时数据及系统的历史运行数据，计算出主机冷凝器的最佳温度，及冷却水的最佳入口温度，并以此温度与实际运行温度进行比较，并以此调节冷却水泵变频器的输出频率，控制冷却水泵，动态调节冷却水的流量，使冷却水的入口温度逼近控制器给出的最优值，从而保证中央空调主机随时处于最佳转换效率状态下运行。

由于冷却水系统采用最佳转换效率控制，保证了中央空调主机在满负荷和部分负荷的情况下，均处于最佳工作状态，始终保持最佳的能源利用率，从而降低了空调主机的能量消耗，由于采用的系统负荷寻优控制避免了主机系统的能量转移，同时因冷却水泵经常在低于额定负荷下运行，也最大限度地节约了冷却水泵的能量消耗。

(4)排风系统、回风系统和新风机的变风量系统：

根据风机系统特性先确定一个风机最小运行频率，保证系统安全运行。当室内温度、室内二氧化碳浓度以及负荷发生变化时，室内温度传感器、室外温度传感器以及二氧化碳浓度传感器将检测到的这些参数送至控制器，控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，实时计算出空调负荷所需的风量，以及设定温度的最佳值，并以此调节变频器输出频率，控制风机的转速，改变其风量使室内温度运行在控制器给出的最优值。

(5)冷却塔风机控制系统：

根据冷却塔系统特性先确定一个风机最小运行频率，保证系统安全运行。当室外温度、冷却水进出温度以及空调负荷发生变化时，室外温度传感器和冷却水进水温度传感器送至控制器，控制器根据所采集的实时数据及历史数据，计算出符合主机工况需要的冷却水进水温度值，并以此调节变频器输出频率，控制风机转速，获得良好的节能效果。

(6)分水器动态流量控制阀控制系统：

根据空调系统特性先确定一个最小流量，保证系统安全运行。当控制区域温度、冷冷水进出温度以及空调负荷发生变化时，动态流量温度传感器和冷冻水进水温度传感器将实时检测的数据送至控制器，控制器根据所采集的实时数据及历史数据，计算出符合控制区域工况所需要的冷冻水流量值，并以此调节动态流量控制阀的开启度，获得良好的节能效果。

同时，在通过远程控制计算机连网的情况下，本装置除了可以实现全自动控制，定时开关机、主机、水泵、风机以及动态流量控制阀协调工作，还可以实现远程控制。此时，可以为空调系统建立数据库，通过远端的数据分析中心，分析实时数据与历史数据，不断的进行对比分析，并不断调整，节电效果更好。

本实用新型与现有技术相比较具有下列优点：

(1)本实用新型设置了室内温度传感器和室内二氧化碳传感器，一方面可以实现对排风系统、回风系统和新风机系统的变频控制，实现节能并提供更舒适的环境，另一方面，可以更有效地控制空调主机，冷冻水泵和冷却水泵的运行，提高节能效果；

(2)本实用新型设置了动态流量控制阀温度传感器，一方面可以实现对各个分区的流量控制，实现节能并提供更舒适的环境，另一方面，可以更有效地控制冷冻系统的整体流量，更好的提高节能效果；

(3)本实用新型在冷却水环路中，通过在室外设置一个温度传感器，冷却水进口设置一个温度传感器，利用冷却水环路的特性和室外温度情况的历史数据以及主机的负荷情况，分析冷却水进水的最佳温度值，来控制调整冷却水泵的运行负荷，与采用温差法控制与压差法控制冷却水泵相比，效果更好；

(4)本实用新型在冷却塔系统中，通过在室外设置一个温度传感器，冷却水进口设置一个温度传感器，利用冷却水温度情况和室外温度情况的历史数据以及主机的负荷情况，分析冷却水进水的最佳温度值，来控制调整冷却塔风机的运行频率，提高冷却塔系统的节能效果；

(5)本实用新型控制器可以连接远程控制计算机的双向通讯，因而可以实现远程控制，由此，可以实现由监控制软件和历史数据库组成功能强大的软件控制系统，在运行中，不断完善和充实其数据库系统，进而分析、修正运行参数，做到最优控制效果。

附图说明

图1是本实用新型中央空调系统连接的示意框图。

图2是本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型装置作进一步描述：

实施例一：参见图1和图2，本实施例的控制器1选用西门子的CPU224，输入装置选用EM231，输出装置选用EM232，变频控制装置选用ACS800，人机界面选用PWS6800C-P，第一至第八温度传感器均选用902105/30PT1000，二氧化碳传感器选用ESENSECO2，流量传感器选用LUGB-2004。

将人机界面2、输入装置3、输出装置4、分水器动态流量控制阀5和变频控制装置6分别与控制器1联接，

变频控制装置6分别连接中央空调系统的控制空调主机7、冷冻水泵8、冷却水泵9、采暖水泵10、冷却塔风机系统11、新风系统12、排风系统13和回风系统14联接；

将第一温度传感器15安装在空调主机7的冷冻水进水口、第二温度传感器16安装在冷冻水出水口；

将第三温度传感器17安装在空调主机7的冷却水进水口、第四温度传感器18安装在冷却水出水口；

将第五温度传感器19安装在冷冻水系统的分水器的动态流量控制阀出水口，将第六温度传感器20安装在冷冻水系统的集水器回水口；

将第七温度传感器21安装在室内、第八温度传感器22安装在室外；

将二氧化碳浓度传感器23安装在室内；

将流量传感器24安装在冷冻水最不利环路处；

将第一至第八温度传感器、二氧化碳浓度传感器23和流量传感器24与输入装置3联接；控制器1通过对输入装置3输入的信号进行运算比较处理后通过输出装置4的输出接口连接至变频控制装6置的输入端口即可。

本实用新型装置在实际工作时，还必须包括有软件控制系统，该控制系统包括控制软件、检测软件、应用软件和历史数据库，其中的控制软件、检测软件、应用软件存储于控制器的芯片内，能够实现对各传感器信号的分析实时动态分析处理，根据寻优值产生反馈控制信号，以分别控制空调主机、冷冻水泵、冷却水泵、采暖水泵、排风系统、回风系统、新风系统和冷却塔风机系统的变频控制装置的动作以及动态流量控制阀的开启度，其状态和寻优值可以在远程控制计算机或人机界面上观察和设置，还可定时记录相关数据，以便采用系统程序不断自动寻优分析，调整运行参数，进一步提高节能效率。

实施例二：参见图1和图2，本实施例在实施例一的基础上，将控制器1上的网络接口与远程控制计算机25联接即可。

Claims (2)

1.一种中央空调系统节能控制装置，包括控制器(1)、与控制器联接的人机界面(2)、输入装置(3)、输出装置(4)、分水器动态流量控制阀(5)和变频控制装置(6)，变频控制装置分别连接控制空调主机(7)、冷冻水泵(8)、冷却水泵(9)、采暖水泵(10)、冷却塔风机系统(11)、新风系统(12)、排风系统(13)和回风系统(14)，其特征在于：在空调主机(7)的冷冻水进水口设有第一温度传感器(15)、冷冻水出水口设有第二温度传感器(16)，在空调主机(7)的冷却水进水口设有第三温度传感器(17)、冷却水出水口设有第四温度传感器(18)，在冷冻水系统的分水器的动态流量控制阀出水口设有第五温度传感器(19)，在冷冻水系统的集水器回水口设有第六温度传感器(20)，在室内设有第七温度传感器(21)，在室外设有第八温度传感器(22)，在室内还设有二氧化碳浓度传感器(23)，在冷冻水最不利环路处设有流量传感器(24)；第一至第八温度传感器、二氧化碳浓度传感器和流量传感器与输入装置(3)联接；控制器(1)通过对输入装置(3)输入的信号进行运算比较处理后通过输出装置(4)的输出接口连接至变频控制装(6)置的输入端口。

2、根据权利要求1所述的一种中央空调系统节能控制装置，其特征在于：所述的控制器(1)还设有与远程控制计算机(25)联接的网络接口。

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