CN101245938B - 一种中央空调系统 - Google Patents

Abstract

一种可以同时控制空调温度和供回水温度差的中央空调系统，包括冷水源和/或热水源和循环水泵、循环管道及温控装置，循环水泵将冷水和/或热水通过循环管道泵经空调末端设备调温，温控装置由安装于受控空调区域的温度传感器和控制器、调温执行机构组成，在流经空调末端设备的循环管道入口和出口端分别装有供、回水温度传感器，并与温控装置控制器有信号线电连接。本暖通中央空调系统既有现行温控装置功能，又可控制流经空调末端设备进出水温差，实现了空调水系统的水力动态平衡，以很小的代价解决了水力失调的难题，保证了水系统按需分配水量，配合空调循环水泵的自动变频变流量控制，最终实现节约能耗的目的。

Description

一种中央空调系统

技术领域

本发明涉及一种中央空调系统，尤其是涉及一种可以同时控制空调温度和供回水温度差的节能中央空调系统。

背景技术

在以水作为热交换载体的中央空调系统中，空调区域的温度控制是通过对水路的流量控制以及风机鼓动冷热风来调控温度的。循环水泵泵出冷或热水通过水路管道输出分配到各个空调末端设备，末端设备的热功率取决于供回水温度和水流量，需要对这些参数进行控制才能达到要求的室温，空调系统中的温度控制装置是通过对水路中冷或热水的流量控制以及风机鼓动冷热风来调控温度的。现有的空调末端设备中所应用的温度控制装置，对于水路的控制分为两种方式：一种方式是通断式控制，根据受控空气温度与设定温度之逻辑关系，控制水阀的通断；另一种方式为比例式调节，根据受控空气温度与设定温度之差值进行运算，然后根据运算结果输出控制信号调节水阀的开度，对水量进行比例调节。这两种控制方式，都是服务于受控空调区域空气的温度控制，基本上能满足一般舒适性空调的要求。

现有空调系统中末端的温度控制装置构成可分为三部分：受控空调区域温度传感器、控制器和执行机构。温度传感器用于测量受控空调区域的空气温度；控制器内有控制程序并有显示和操作面板；执行机构为风机和安装于水路上的电动阀门和阀门驱动器，用于调节阀门开度。控制器根据接收到的空调区域温度传感器所测量温度与设定温度之差值进行运算，输出驱动信号给电动阀门调节阀门开度也即调节水流量，用以达到调节受控空调区域空气温度的功能。温控装置广泛应用于以水作为热交换载体的中央空调末端控制系统中，作用是使受控空调区域的温度能够与设定温度值相同。

但现有空调末端温度控制装置具有以下缺点：温控装置控制的目的仅在于调节受控空调区域的空气温度，对于水量的开关调节或者比例调节，都是服务于恒定受控空调区域空气温度的目的，控制的出发点并不在于节能。对流经空调末端设备的最大水量没有控制，没有解决空调水系统水力失调的问题，不能解决空调水系统大流量小温差的问题，导致空调系统的水泵输送系数低、能耗大，最终导致空调系统运行能耗居高不下。另外，现有的中央空调温控器不能自动判断中央空调的冷暖工作模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种无需对现有设备做大的改动，就能低成本、有效地解决空调水系统水力失调问题，实现水力动态平衡和节约能耗的中央空调系统。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种中央空调系统，包括冷和/或热水源和循环水泵、循环管道及温控装置，循环水泵将冷和/或热水通过循环管道流经空调末端设备调温，温控装置由安装于受控空调区域的温度传感器和控制器、执行机构组成，其特征是：所述的流经空调末端设备的循环管道入口端装有供水温度传感器、出口端装有回水温度传感器，各温度传感器与温控装置控制器有信号线电连接。

所述的执行机构为安装在管道上的流量调节阀和/或末端风机盘管中的风机。

所述的控制器包括模数转换模块和中央处理芯片。

在采取了上述技术措施后，本中央空调系统的温控器，首先把测量到的受控空调区域的温度与用户设定的受控空调区域的空气温度值进行比较运算，根据实际情况输出驱动信号给执行机构，通过调节执行机构来使受控空调区域的空气温度恒定在设定温度点。

与此同时，温控器还通过流经空调末端设备的循环管道出入口端分别装有的供、回水温度传感器监测供水、回水温度，自动判断当前空调系统是处于制冷或者制热状态，并自动比较当前供水、回水温度差与设定值的关系，当温差值达不到要求时自动调节执行机构，使流通水量变化，水量的变化使温度差增加或者减少，最终达到调节供、回水温度差的目的。

有益效果：本中央空调系统既有现行的空调区域温度控制功能，又可控制流经空调末端设备的进、出水温度差和供水量，使空调水系统的水力动态平衡更加容易实现，以很小的代价解决了水力失调的难题，保证了水系统按需分配水量，配合空调循环水泵的流量控制，最终实现节约能耗的目的。另外，本中央空调系统的温控器通过测量供水、回水温度，根据水温自动判断当前空调系统是处于制冷或者制热状态。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例1的结构原理示意图；

图2是本发明实施例1的电路原理方框图；

图3是本发明实施例1的电路图。

图4是本发明实施例1的中央管理单元电路图；

图5是本发明实施例2的结构原理示意图。

图中：1-冷水循环管道，2-热水循环管道，3-温控装置，4-安装于受控空调区域的温度传感器，5-冷水供水温度传感器，6-冷水回水温度传感器，7-热水供水温度传感器，8-热水回水温度传感器，9-电动流量调节阀，10-风机。

具体实施方式

如图1至图4所示，本中央空调系统实施例1为4管制的空调系统，包括冷水和热水源，循环水泵将冷水和热水分别通过冷、热水循环管道1、2流经空调末端设备调温，温控装置由安装于受控空调区域的温度传感器4(测量回风温度传感器)和控制器3、执行机构-安装在管道上的流量调节阀9和末端风机盘管中的风机10组成，控制器包括模数转换模块和中央处理芯片；在流经空调末端设备的冷水循环管道入口端装有冷水供水温度传感器5，出口端装有冷水回水温度传感器；热水循环管道入口端装有热水供水温度传感器7、出口端装有热水回水温度传感器8；各温度传感器与温控装置控制器有信号线电连接。

当受控空调区域的空气温度偏离设定温度较大时，例如制冷状态下受控空调区域的空气温度高于设定温度一个系统设定的值，或者在制热状态下受控空调区域的空气温度低于设定温度一个系统设定的值时，温控器控制电动水阀的开度，使流通水量处于最大状态，优先保证受控空调区域的空气温度达到设定值，当受控空调区域的空气温度达到设定值以后，温控器再控制供回水温度差。

各温度传感器接入到电路中的模拟量/数字量转换的模块，温度信息被电路转化为数字量传输到中央管理单元(以下简称CPU)。CPU根据当前测量的温度，输出数字量到光电耦合功率驱动单元，驱动执行机构(电动阀和风机)的运行。温控器上有显示单元和按键单元提供人机界面，用于各状态量的显示和设置。

所述的温控器包含有执行机构驱动电路模块和温度测量电路模块、操作面板电路模块和电源与接口电路模块。

执行机构驱动电路模块包含风机驱动电路模块和电动阀驱动电路模块：风机驱动电路模块的Q1/Q2/Q3三极管分别驱动U5/U6/U7继电器，D6/D7/D8二极管对U5/U6/U7继电器进行保护，用来抑制风机感性负载开关对于继电器和三极管的反向电压抑制，所述的U5/U6/U7继电器控制功率电压信号给风机，使风机能够三个档速运行；当风机为变频调节类型时，控制器程序控制输出0-10V电压或者4-20mA电流信号，控制风机的转速；电动阀驱动电路模块的R13-R16分别驱动光电耦合器U8-U11，U8-U11再分别驱动可控硅U12-U15，输出功率电压信号给电动阀执行机构，用以调节执行机构的开度，每个可控硅都有一个阻容浪涌电压抑制电路，保护可控硅不受外部电网电压的波动影响。水阀外接。

对于本例的冷、热水管道分开的四管制中央空调应用系统，温度测量电路模块的外接5个温度传感器，分别用于测量冷水供水温度，冷水回水温度、热水供水温度，热水回水温度和受控空调区域温度，温度传感器经过保护电路和阻容滤波电路连接到中央处理单元U4，U4内部含有一个10位分辨率的模拟量/数字量转换器，可以把温度信号转换为数字信号，D12-D18为瞬态电压抑制二极管，用来保护温度测量电路不受外部过压损坏，R40/R32/C13组成一组低通滤波电路，R41/R33/C14、R42/R37/C15、R43/R38/C16、R44/R39/C17、R55/R54/C18、R57/R56/C19组成另外六组低通滤波电路，低通滤波电路用以抑制外部干扰信号对于温度传感器的影响；

电源与接口电路模块的外部电源通过J1引入，R1为压敏电阻，用于过压保护，TR1变压器进行电压变换，使外部高压电源转换为低压电源，D1-D4整流，C1、C2滤波，U1为可调电压源、输出直流12V电压信号给Udd继电器作为驱动电源，U2为固定电压源，输出电压信号作为所有数字电路的电源，并经过滤波变换处理作为模拟电路的电源，J5用于连接导线到操作面板。

操作面板电路模块的J5为电源和通讯接口，用于连接控制驱动部分。U3为中央处理器，用于显示驱动、按键扫描、LED发光管驱动，LCD为液晶显示板，R9、Q1三极管驱动LED发光管，照亮液晶，三极管U50用于遥控接收。

图5所示的是本发明实施例2，与例1不同之处在于系统为冷、热水管道共用的二管制中央空调应用系统，温度测量电路模块仅需要对一只供水温度传感器、一只回水温度传感器和一只受控空调区域空气温度传感器进行测量，上面段落所描叙的模块说明中，电路功能说明相同，只是减少了2路温度传感器相关的电路。

Claims (1)

1.一种中央空调系统，包括冷水源和/或热水源和循环水泵、循环管道及温控装置，循环水泵将冷水和/或热水通过循环管道泵经空调末端设备调温，温控装置由安装于受控空调区域的温度传感器和控制器、执行机构组成，所述的流经空调末端设备的循环管道入口端装有供水温度传感器、出口端装有回水温度传感器，各温度传感器与温控装置控制器有信号线电连接；所述的执行机构为安装在管道上的流量调节阀和/或风机；所述的温控装置包含有执行机构驱动电路模块、温度测量电路模块、操作面板电路模块和电源与接口电路模块，其特征是：

所述的执行机构驱动电路模块包含风机驱动电路模块和电动阀驱动电路模块，风机驱动电路模块的Q1/Q2/Q3三极管分别驱动U5/U6/U7继电器，D6/D7/D8二极管对U5/U6/U7继电器进行保护，用来抑制风机感性负载开关对于继电器和三极管的反向电压抑制，所述的U5/U6/U7继电器控制功率电压信号给风机，使风机能够三个档速运行；当风机为变频调节类型时，控制器程序控制输出0-10V电压或者4-20mA电流信号，控制风机的转速；电动阀驱动电路模块的R13-R16分别驱动光电耦合器U8-U11，U8-U11再分别驱动可控硅U12-U15，输出功率电压信号给电动阀执行器，用以调节执行机构的开度，每个可控硅都有一个阻容浪涌电压抑制电路，保护可控硅不受外部电网电压的波动影响；

所述的温度传感器经过保护电路和阻容滤波电路连接到中央处理单元U4，U4内部含有一个10位分辨率的模拟量/数字量转换器，可以把温度信号转换为数字信号，D12-D18为瞬态电压抑制二极管，用来保护温度测量电路不受外部过压损坏，R40/R32/C13组成一组低通滤波电路，R41/R33/C14、R42/R37/C15、R43/R38/C16、R44/R39/C17、R55/R54/C18、R57/R56/C19组成另外六组低通滤波电路，低通滤波电路用以抑制外部干扰信号对于温度传感器的影响；

所述电源与接口电路模块的外部电源通过J1引入，R1为压敏电阻，用于过压保护，TR1变压器进行电压变换，使外部高压电源转换为低压电源，D1-D4整流，C1、C2滤波，U1为可调电压源，输出直流12V电压信号给Udd继电器作为驱动电源，U2为固定电压源，输出电压信号作为所有数字电路的电源，并经过滤波变换处理作为模拟电路的电源，J5用于连接导线到操作面板；

所述的操作面板电路模块的J5为电源和通讯接口，用于连接控制驱动部分，U3为中央处理器，用于显示驱动、按键扫描、LED发光管驱动，LCD为液晶显示板，R9、Q1三极管驱动LED发光管，照亮液晶，三极管U50用于遥控接收。

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