CN201129829Y - 中央空调变温差节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种中央空调变温差节能控制系统，为了解决现在恒温差节能控制系统的缺陷，本实用新型中包括温度传感器、水泵变频器，还包括用于计算相应供回水温差的温差计算器，用于存储根据不同时段的末端负荷和电价得出的时间-温差矩阵表的温差设定值存储器，与冷冻温差设定值存储器连接、用于根据当前时间选择对应温差设定值的温差设定值选择器，以及与温差计算器、温差设定值选择器和水泵变频器连接并可根据当前实际温差和温差设定值计算并向水泵变频器输出相应频率给定信号的模糊控制器。本实用新型的系统可在不同的负荷情况下确保中央空调既能达到最佳的节能运行状态、又能最大限度地减少用电费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及中央空调节能控制技术，更具体地说，涉及一种中央空调变温差节能控制系统。
背景技术
传统技术中，在设计中央空调系统时，通常都按最大负荷考虑，并选用相应功率的设备，冷冻/冷却水泵也都以定流量(工频)模式工作，以致在实际运行时，系统负荷远小于设计负荷。同时，由于冷冻/冷却水泵以定流量(工频)模式运行，运行功率恒定，以致单位冷量消耗的能量增加，系统效率下降。
为了提高系统运行效率，降低能耗，人们提出了许多以变频技术为核心的节能控制系统，其中最常用一种是恒温差节能控制系统。该系统的工作原理是保持冷冻/冷却水温差恒定，当负荷变化时，通过变频器调节冷冻/冷却水泵流量，从而降低冷冻/冷却水泵运行能耗。
但是，随着末端负荷的变化，中央空调节能最佳温差设定点也会跟着变化，在满足末端舒适性的情况下，单纯的恒温差控制，不能达到中央空调的最佳节能运行状态。另外，恒温差控制不能有效利用峰平谷电价政策进行错峰用电，以便在节能的同时更有效地减少用电费用。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺陷，本实用新型解决现在恒温差节能控制系统无法在不同的负荷情况下确保中央空调既能达到最佳的节能运行状态、又能最大限度地减少用电费用的问题。
本实用新型的技术方案是，提供一种中央空调变温差节能控制系统，其中包括：装于冷冻水供水总管上的冷冻水供水温度传感器；装于冷冻水回水总管上的冷冻水回水温度传感器；装于冷却水供水总管上的冷却水供水温度传感器；装于冷却水供水总管上的冷却水供水温度传感器；分别与所述各个温度传感器、冷冻水泵变频器和冷却水泵变频器连接，可接收所述各个温度传感器的温度信号，计算并分别向冷冻水泵变频器和冷却水泵变频器输出相应频率给定信号的频率控制器。
本实用新型中，还包括与所述频率控制器连接的IPC(工业控制计算机)。
本实用新型中，所述频率控制器可由一个PLC(可编程逻辑控制器)来实现，针对冷冻水泵变频器，其中包括：与所述冷冻水供水温度传感器和冷冻水回水温度传感器连接的冷冻温差计算器，用于存储随时段变化之冷冻温差设定值的冷冻温差设定值存储器，与所述冷冻温差设定值存储器连接、用于根据当前时间选择对应冷冻温差设定值的冷冻温差设定值选择器，以及与所述冷冻温差计算器、冷冻温差设定值选择器和冷冻水泵变频器连接并可根据当前冷冻温差和冷冻温差设定值计算并向所述冷冻水泵变频器输出相应频率给定信号的模糊控制器；
针对冷却水泵变频器，其中包括与所述冷却水供水温度传感器和冷却水回水温度传感器连接的冷却温差计算器，用于存储随时段变化之冷却温差设定值的冷却温差设定值存储器，与所述冷却温差设定值存储器连接、用于根据当前时间选择对应冷却温差设定值的冷却温差设定值选择器，以及与所述冷却温差计算器、冷却温差设定值选择器和冷却水泵变频器连接并可根据当前冷却温差和冷却温差设定值计算并向所述冷却水泵变频器输出相应频率给定信号的模糊控制器。
本实用新型的中央空调变温差节能控制系统中，可采用变温差模糊控制节能模式，先根据不同时段的末端负荷和电价，把对应的最佳温差设为温差设定值，得到时间—温差矩阵表，然后存储于冷冻/冷却温差设定值存储器中；具体运行时，可在满足末端舒适性的情况下，一方面通过模糊控制优化系统运行，降低中央空调系统能耗；另一方面通过变温差给定，在降低能耗的同时，充分利用峰平谷电价政策减少用电费用。可见，采用本实用新型的中央空调变温差节能控制系统后，中央空调既能达到最佳的节能运行状态，又能最大限度地减少用电费用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型中央空调变温差节能控制系统的原理框图；
图2是图1所示PLC(可编程逻辑控制器)的控制程序框图。
具体实施方式
本实用新型的一个优选实施例如图1、图2所示。从图1中可以看出，在该中央空调变温差节能控制系统中，包括冷冻水供水温度传感器、冷冻水回水温度传感器、冷却水供水温度传感器、冷却水回水温度传感器、由PLC(可编程逻辑控制器)实现的频率控制器、IPC(工业控制计算机)、冷冻水泵变频器、冷却水变频器。具体实施时，会在PLC和IPC中写入相应的计算机程序。
其中，四个温度传感器依次安装在冷冻水供水总管、冷冻水回水总管、冷却水供水总管、冷却水回水总管上，负责采集相应的水流温度，这些温度信号被转换成数字信号之后，输入PLC；PLC根据接收到的温度信号，再结合内部预置的数据，向冷冻水泵变频器和冷却水泵变频器输出相应的频率给定信号；变频器接收到来自PLC的频率给定信号后，据此调节输出频率，控制冷冻水泵和冷却水泵的流量。
其中的IPC与PLC连接，用于显示系统的运行状态、接受操作员的操作、并执行远程Web发布等功能。它主要有以下四个作用：
(1)PLC各种状态数据的采集和控制信息的发送，包括变频器运行频率反馈和给定、各设备的启停操作等；
(2)各种参数状态显示和报警处理，包括主机、冷冻水泵等设备的运行状态动画显示、冷却水高温报警等；
(3)事故追忆和趋势分析，包括操作记录、各设备运行记录、能耗报表、负荷曲线、温度曲线等；
(4)与其它管理信息系统的连接，例如通过OPC(用于过程控制的对象链接和嵌入)技术与其它现有系统、例如BA(楼宇自动化)系统实现无缝连接，或通过Web技术实现远程监测。
如图2所示，在PLC内部，设置有以下模块：温差计算器、温差预定值存储器、温差设定值选择器、以及模糊控制器。事实上，其中针对冷冻水泵变频器和冷却水泵变频器，分别设有一套这样的模块，下面将详述各个模块的功能。
温差计算器用于接收冷冻水供水温度和冷冻水回水温度，从而计算出冷冻水供回水温差，或者是接收冷却水供水温度和冷却水回水温度，从而计算出冷却水供回水温差。
温差预定值存储器，用于存储时间-温差矩阵表。具体实施时，以一周(7天)为一个设定周期，以两个小时为一个设定时段，存储各时段的温差设定值。该矩阵表中共有84个数据项，分别对应一周中的每一天从0时到24时各时段的温差设定值，各值的内容可通过IPC，综合各天中的负荷变化(预测)情况和峰平谷电价政策，由操作员设定。例如在平谷电价时，将温差设定值调小，利用水的热惰性蓄能；在峰电价时，将温差设定值调大，释放能量。同时，为了便于实际操作调整，单独设置了一个基于时间-温差矩阵表的服务质量调整值QS。当QS＜0时，输出温差设定值＝(时间-温差矩阵表温差)+|QS|；当QS＞0时，输出温差设定值＝(时间-温差矩阵表温差)-QS。
图2中的温差设定值选择器用于检测PLC系统时间，并依据该时间从所述温差设定值存储器中查询时间-温差矩阵表，从而获取对应时段的温差设定值。PLC系统时间具有自动对时功能，并可通过IPC手动设置。
模糊控制器以温差计算器输出的供回水温差为过程值输入，以温差设定值选择器输出的温差为设定值输入，计算温差偏差值和温差偏差值变化率(这些都是精确量)，对其做模糊化处理后，得到模糊集，依据该模糊集，查询模糊控制规则库，确定模糊控制规则，然后应用与该模糊控制规则对应的模糊推理方法进行模糊决策，得到相应的模糊控制集，对模糊控制集做清晰化处理，得到精确的控制量，，最后把该控制量输出至变频器，实现对水泵的变频控制。
具体使用时，用户可根据天气预报和以往的运行记录，预测不同时段的负荷情况，并根据峰平谷电价政策，确定相应的最佳温差，通过IPC填写时间-温差矩阵表。由此，在各个时段，模糊控制器就能获取最佳的温差设定值，中央空调也因此能达到最佳的节能运行状态并最大限度的减少用电费用。
可见，本实用新型的中央空调变温差节能控制系统中，PLC内设时间-温差矩阵表，系统温差设定值在不同时段时是可变的，系统为变温差控制；而其中的时间-温差矩阵表是根据预测负荷和不同时段峰平谷电价设定的；还可设置服务质量调整值QS，基于该值可以统一调整时间-温差矩阵表；其中还采用模糊控制算法对系统进行优化控制。
采用本实用新型的中央空调变温差节能控制系统后，用户可根据天气预报和以往的运行记录，预测各时段的负荷值，并据此确定各时段最佳温差值，然后用这些温差值设置时间-温差矩阵表；系统就能依据这个时间-温差矩阵表，分时段变温差运行，从而实现系统在各个时段都能处在最佳节能运行状态；同时，用户可根据峰平谷电价政策，调整设置的时间-温差矩阵表，错峰用电，以便在节能的同时，最大限度的减少用电费用。测算表明，本实用新型的中央空调系统综合节电率达到20％，操作非常灵活，同时对环境参数的稳定性也有很大改善。
Claims (4)
1、一种中央空调变温差节能控制系统，其特征在于，包括：
装于冷冻水供水总管上的冷冻水供水温度传感器；
装于冷冻水回水总管上的冷冻水回水温度传感器；
装于冷却水供水总管上的冷却水供水温度传感器；
装于冷却水供水总管上的冷却水供水温度传感器；
分别与所述各个温度传感器、冷冻水泵变频器和冷却水泵变频器连接，可接收所述各个温度传感器的温度信号，并分别向冷冻水泵变频器和冷却水泵变频器输出相应频率给定信号的频率控制器。
2、根据权利要求1所述的中央空调变温差节能控制系统，其特征在于，还包括与所述频率控制器连接的工业控制计算机。
3、根据权利要求1所述的中央空调变温差节能控制系统，其特征在于，所述频率控制器中包括：
与所述冷冻水供水温度传感器和冷冻水回水温度传感器连接的冷冻温差计算器，用于存储随时段变化之冷冻温差设定值的冷冻温差设定值存储器，与所述冷冻温差设定值存储器连接、用于根据当前时间选择对应冷冻温差设定值的冷冻温差设定值选择器，以及与所述冷冻温差计算器、冷冻温差设定值选择器和冷冻水泵变频器连接并可根据当前冷冻温差和冷冻温差设定值计算并向所述冷冻水泵变频器输出相应频率给定信号的模糊控制器；
还包括：与所述冷却水供水温度传感器和冷却水回水温度传感器连接的冷却温差计算器，用于存储随时段变化之冷却温差设定值的冷却温差设定值存储器，与所述冷却温差设定值存储器连接、用于根据当前时间选择对应冷却温差设定值的冷却温差设定值选择器，以及与所述冷却温差计算器、冷却温差设定值选择器和冷却水泵变频器连接并可根据当前冷却温差和冷却温差设定值计算并向所述冷却水泵变频器输出相应频率给定信号的模糊控制器。
4、根据权利要求1所述的中央空调变温差节能控制系统，其特征在于，所述频率控制器由一个可编程逻辑控制器实现。
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