CN101581491A - 中央空调系统负荷控制节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调系统负荷控制节能系统，包括监测装置、输入装置、中央控制装置、输出装置和工作状态控制装置。本发明通过使用监测装置监测中央空调的各运行部件的热量传递介质的状态和与空气质量相关的如室内温度和室内二氧化碳浓度等数据信息，并由输入装置传送至中央控制装置。中央控制装置对所采集的各种数据进行综合分析计算出各运行部件的实时实际负荷，根据分析的结果由中央控制装置的程序软件计算并产生相应的反馈控制信息，通过输出装置经由运行状态控制装置使得中央空调各部件的运行情况达到实时负荷所需的运行状态，对中央空调系统进行有效的控制。在保证中央空调的空气调节效果的情况下实现最大意义的节能。

Description

中央空调系统负荷控制节能系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，更具体地说，涉及中央空调系统负荷控制节能系统。

背景技术

中央空调系统通常包括空调主机系统、辅机系统以及末端风机系统，所述主机系统包括压缩机、蒸发器和冷凝器等；所述辅机系统包括冷冻泵、冷却泵和冷塔风机，所述末端风机系统包括新风机以及末端空气处理机等。由于设计时，中央空调系统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80％左右的时间是运行于75％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，极大的造成能量的浪费。可见，目前的中央空调系统存在较大的浪费。

目前有很多的节能方式。其中，变频器节能方式能根据冷冻水泵、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。还有的空调采用水泵变频节能控制系统，在冷冻水系统进、出口和冷却水进、出口分别设置有温度传感器，利用冷冻水系统进、出口和冷却水系统进、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，其影响因素是非常复杂的，受多种因素的影响，空调系统是一个非线性而变化的系统，简单的温差或压差调节不能达到良好的效果，容易造成中央空调系统的能量转移，使主机的能耗增加。因此，有必要对中央空调整体系统进行智能检测以做到负荷控制，这样才能做到最好的优化控制和达到最佳节能效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种中央空调系统负荷控制节能系统，以解决现有技术仅依靠简单的温差或压差调节工作部件运行状态而存在的节能效果不佳的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种中央空调系统负荷控制节能系统，包括：监测装置、输入装置、中央控制装置、输出装置、工作状态控制装置，其中：

所述监测装置用于监测室内外的温度、室内二氧化碳浓度和/或所述中央空调的部件中热量传递介质的压力、温度和流量；

所述输入装置用于向所述中央控制装置输入所述监测装置所测得的数据；

所述中央控制装置用于根据所述输入装置所输入的数据的指示，按照设定程序产生控制信号并传输至所述输出装置；

所述输出装置用于向所述工作状态控制装置输出所述控制信号；

所述工作状态控制装置用于改变所述中央空调的各工作部件的运行状态。

优选的，还包括用于系统运行参数的设置、运行以及数据和历史记录的显示的操作显示装置。

优选的，所述工作部件组包括第一工作部件和第二工作部件；所述第一工作部件为冷却塔风机系统、主机系统、冷冻泵系统、冷却泵系统、采暖泵系统、新风机系统和末端风机系统；所述第二工作部件为冷冻水系统分水器。

优选的，用于控制所述第一工作部件的所述工作状态控制装置数量为多个，分别与各所述第一工作部件相对应；

所述工作状态控制装置由可编程逻辑控制器和变频控制装置组成；

用于控制第二工作部件的工作状态控制装置为可编程逻辑控制器。

优选的，还包括通过通讯接口与所述中央控制装置相连的远程控制装置，用于读写所述中央控制装置中的程序和/或数据。

优选的，所述通讯接口为局域网网络接口、广域网网络接口和/或RS485、RS232接口。

优选的，所述监测装置包括：温度传感器、压力传感器、流量传感器和二氧化碳浓度传感器。

优选的，所述温度传感器包括：

设置于所述中央空调系统的冷冻水系统进水口和冷冻水出水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统的冷却水系统进水口和冷却水出水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统的冷冻水系统中分水器的各个分区电动阀出水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统的冷冻水系统的集水器各分区处的回水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统所作用的室内温度传感器；

设置于室外的温度传感器。

优选的，所述压力传感器设置于所述中央空调系统冷冻水系统的集水器和分水器的各个分区处，用于监测所述集水器和分水器各个分区处的水压。

优选的，所述流量传感器设置于所述中央空调冷冻水系统的末端，用于监测冷冻水系统末端的水流量。

优选的，所述二氧化碳浓度传感器设置于所述中央空调系统所作用的室内。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例通过使用监测装置监测中央空调的各运行部件的热量传递介质的状态和与空气质量相关的如室内温度和室内二氧化碳浓度等数据信息，并由输入装置传送至中央控制装置。中央控制装置对所采集的各种数据进行综合分析计算出各运行部件的实时实际负荷，根据分析的结果由中央控制装置的设定程序计算并产生相应的反馈控制信息。通过输出装置经由运行状态控制装置使得中央空调各部件的运行情况达到实时负荷所需的最佳运行状态，对中央空调系统进行有效的控制。真正做到系统负荷控制，在保证中央空调效果的前提下实现最大意义的节能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例系统结构示意图；

图2为本发明实施例又一系统结构示意图；

图3为本发明带有远程控制装置的实施例系统结构示意图；

图4为本发明带有远程控制装置的又一实施例系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种中央空调的系统负荷控制节能系统，以实现中央空调系统负荷控制的高效节能。如图1所示，本发明实施例的系统包括了监测装置11，输入装置12，中央控制装置13，输出装置14，工作状态控制装置15和操作显示装置16。

本发明实施例的操作显示装置16用于系统运行参数的设置、运行以及数据和历史记录的显示。例如，通过操作显示装置16可以更改中央控制装置13中程序中的参数以对空调系统的最佳运行状态的模式进行更改。另外，可以通过操作显示装置16来查看当前或者历史的中央空调系统的运行记录。

本发明实施例的监测装置11可以是温度传感器和水压压力传感器和水流流量传感器和二氧化碳浓度传感器。其中，在中央空调系统的冷冻水系统的进水口和出水口、冷却水系统的进水口和出水口、冷冻水系统分水器各个分区的出水口、冷冻水系统集水器各个分区的回水口、在中央空调所调控温度的室内、在室外均设有温度传感器。在中央空调的冷冻水系统的集水器和分水器的各个分区分别设有压力传感器。在中央空调所调控温度的室内还设有二氧化碳浓度传感器。在中央空调的冷冻水装置的末端还设有流量传感器。

如图2所示，本实施例的工作状态控制装置15有八个，其中第一至第七工作状态控制装置均由可编程逻辑控制器和变频控制装置组成。第八工作状态控制器为可编程逻辑控制器，用于控制中央空调的冷冻水系统分水器各个分区上的电动控制阀的开启度。第一工作状态控制装置用于控制中央空调的冷却塔风机系统的运行，第二工作状态控制装置用于控制中央空调的主机系统的运行，第三工作状态控制装置用于控制中央空调的冷冻泵系统的运行，第四工作状态控制装置用于控制中央空调的冷却泵系统的运行，第五工作状态控制装置用于控制中央空调的采暖泵系统的运行，第六工作状态控制装置用于控制中央空调的末端风机系统的运行，第七工作状态控制装置用于控制中央空调的新风机系统的运行。

本实施例的监测装置11即各个温度传感器和水压压力传感器和水流流量传感器和二氧化碳浓度传感器均与输入装置12相联接并将所测得的数据信息经由输入装置12输入到中央控制装置中13。中央控制装置13中装有程序软件，不但能够实现对各传感器的数据信息进行分析，还可以对所采集的各种数据进行综合分析后计算出中央空调系统的实时实际负荷并根据分析后的结果由中央控制装置的设定程序计算，并产生相应的反馈控制信号。中央控制装置13将控制信号经由输出装置14通过工作状态控制装置15对与之对应的中央空调的部件的运行加以控制，中央空调各部件的运行状态经由工作状态控制装置15反馈至中央控制装置13中并可在操作显示装置16中显示出来，操作人员可以通过操作显示装置16随时观察中央空调系统的实际运行状态。中央控制装置13的程序可以用来对输入的信息进行综合分析，根据实际负荷情况来调整中央空调系统各部件的运行状态。

比如，中央空调系统的冷冻水环路可以预先设定一个冷冻水系统的最小运行频率，所述频率以至少能保证中央空调系统能够正常安全运行为前提。当负荷发生变化时，在冷冻水进出口处的温度传感器、在冷冻水分水器和集水器各个分区的温度传感器、冷冻水集水器和分水器的各个分区处的压力传感器、设置于室内的温度传感器、设置于冷冻水系统最末端的流量传感器等相关监测装置将监测数据通过输入装置传输至中央控制装置13。中央控制装置13由设定程序系统对输入的数据进行综合的分析判断，得出对中央空调系统最优的控制方案，并将控制指令经由输出装置14传送到相应的工作状态控制装置15中，从而改变中央空调的相关部件的运行状态。中央控制装置13也可以由设定程序系统对输入的数据进行综合的析判断后，通过作为工作状态控制装置15的可编程逻辑控制器直接调整中央空调中冷冻水分水器各个分区的电动控制阀的开启度。这样，本实施例的节能系统就可以根据传感器的信息自动合理的调整冷冻水泵的转速，改变其流量使冷冻水装置的进出水温度、温差和各个分区的流量运行在控制器给出的最优值。

还有，中央空调的采暖环路、冷却水环路、末端风机装置和新风机的变风量系统、冷却塔风机控制装置以及主机控制装置都可以依上述冷冻水环路的形式，预先设定一个保证中央空调能够正常安全运行的最小工作频率，当负荷发生变化时，相关部件的传感器将监测数据通过输入装置传输12至中央控制装置13。中央控制装置13可以对所采集的各种数据进行综合分析计算出各运行部件的实时实际负荷，根据分析的结果由中央控制装置13的设定程序计算并产生相应的反馈控制信息对中央空调的相关部件的运行状态进行调整，通过输出装置14将调整指令传输到相应的工作状态，控制装置15中以控制相应的中央空调的部件运行状态以使空调运行在合理的工况下，从而保证达到对室内空气调节的最佳效果，避免了各个部件运行功率的浪费，获得了良好的节能效果。

在本发明实施例中，在中央空调所要调节的室内还设置了温度传感器和二氧化碳浓度传感器，用以将室内的温度和二氧化碳数值传输至中央控制装置。当室内的温度或是二氧化碳含量的值不符合设定值时，中央控制装置经由输出装置通过工作状态控制器来改变在末端风机装置和新风机的风量。从而保证室内空气的舒适度。

在另一实施例中，如图3和图4所示，在包括上述实施例中的系统中的监测装置11，输入装12置，中央控制装置13，输出装置14，工作状态控制装置15、操作显示装置16之外，还包括一个远程控制装置17。而且本实施例的中央控制装置13中还设有通讯接口。远程控制装置17可以通过所述通讯接口控制中央控制装置13或是对中央控制装置13中的程序或数据读写。所述的通讯接口可以是局域网或广域网的网络接口或是RS485、RS232接口，或者是可以实现通讯的其它接口。当需要时，可以通过网络在本地或是远程的方便的在计算机上完成对当前中央控制装置13中的设定程序的改写或是导出中央控制装置13中的各种数据。从而可以更改设定程序及程序中的各种运行参数以适应不同环境对空调系统不同设置的要求。另外，也可以导出诸如各传感器的监测数据等数据参数用以记录或分析。

综上所述，本发明实施例在中央空调系统的冷冻水系统的进水口和出水口、冷却水系统的进水口和出水口、冷冻水系统的分水器各个分区的电动阀出水口、冷冻水系统的集水器各个分区的回水口以及中央空调系统所要调节空气的空间的室内和室外均设有温度传感器。在所述的室内设有二氧化碳浓度传感器。在冷冻水集水器和分水器的各个分区处设有压力传感器。在冷冻水系统的最末端还设有流量传感器。中央控制装置通过分析从传感器得到的数据信息来调节中央空调的各相关的部件的运行状态，从而达到系统负荷高效节能的效果。另外，通过使用远程控制的方案可以方便的对中央空调的中央控制装置的程序进行更改和调整也可以方便的提取中央控制装置中的数据用以分析。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1、一种中央空调系统负荷控制节能系统，其特征在于，包括：监测装置、输入装置、中央控制装置、输出装置、工作状态控制装置，其中：

所述监测装置用于监测室内外的温度、室内二氧化碳浓度和/或所述中央空调的部件中热量传递介质的压力、温度和流量；

所述输入装置用于向所述中央控制装置输入所述监测装置所测得的数据；

所述中央控制装置用于根据所述输入装置所输入的数据的指示，按照设定程序产生控制信号并传输至所述输出装置；

所述输出装置用于向所述工作状态控制装置输出所述控制信号；

所述工作状态控制装置用于改变所述中央空调的各工作部件的运行状态。

2、根据权利要求1所述节能系统，其特征在于，还包括用于系统运行参数的设置、运行以及数据和历史记录的显示的操作显示装置。

3、根据权利要求1所述节能系统，其特征在于，所述工作部件包括第一工作部件和第二工作部件；所述第一工作部件为冷却塔风机系统、主机系统、冷冻泵系统、冷却泵系统、采暖泵系统、新风机系统和末端风机系统；所述第二工作部件为冷冻水系统分水器。

4、根据权利要求3所述节能系统，其特征在于：

用于控制所述第一工作部件的所述工作状态控制装置数量为多个，分别与各所述第一工作部件相对应；

所述工作状态控制装置由可编程逻辑控制器和变频控制装置组成；

用于控制第二工作部件的工作状态控制装置为可编程逻辑控制器。

5、根据权利要求1所述节能系统，其特征在于，还包括通过通讯接口与所述中央控制装置相连的远程控制装置，用于读写所述中央控制装置中的程序和/或数据。

6、根据权利要求5所述节能系统，其特征在于，所述通讯接口为局域网网络接口、广域网网络接口或/和RS485、RS232接口。

7、根据权利要求1所述节能系统，其特征在于，所述监测装置包括：温度传感器、压力传感器、流量传感器和二氧化碳浓度传感器。

8、根据权利要求7所述节能系统，其特征在于，所述温度传感器包括：

设置于所述中央空调系统的冷冻水系统进水口和冷冻水出水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统的冷却水系统进水口和冷却水出水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统的冷冻水系统中分水器的各个分区电动阀出水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统的冷冻水系统的集水器各分区处的回水口的温度传感器；

设置于所述中央空调系统所作用的室内温度传感器；

设置于室外的温度传感器。

9、根据权利要求7所述节能系统，其特征在于，所述压力传感器设置于所述中央空调系统冷冻水系统的集水器和分水器的各个分区处，用于监测所述集水器和分水器的各个分区处的水压。

10、根据权利要求7所述节能系统，其特征在于，所述流量传感器设置于所述中央空调冷冻水系统的末端，用于监测冷冻水系统末端的水流量。

11、根据权利要求7所述节能系统，其特征在于，所述二氧化碳浓度传感器设置于所述中央空调系统所作用的室内。

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