CN101660815B - 一种空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统及其控制方法，包括设有制冷用变频保护装置的控制器；用于控制循环泵工作频率的变频器；位于循环水回路上的循环泵、冷水机组、热水机组、各用户端的盘管风机组，各盘管风机组分别并联设置在循环水回路上，其连接管路上分别设有流量自动平衡调节阀和输出温度信号至流量自动平衡调节阀的温度传感器，温度传感器输出温度信号用于流量自动平衡调节阀在制冷模式和采暖模式下的最大流量设置值的切换，控制器通过调节循环泵的工作频率，控制冷水机组或热水机组的进出口温度差恒定，且在采暖模式下，制冷用变频保护装置切换至旁路。本发明可以根据系统的负荷变化，相应调整循环泵的频率，节能降耗，精确控制循环回路中的流量。

Description

一种空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种空调系统及其控制方法，尤其是涉及中央空调系统。

背景技术

在中央空调系统中，各终端用户处分别设置有盘管风机组，盘管中通入冷冻水，风机将冷风吹入终端用户处，实现制冷。各盘管风机组中的盘管分别连接在冷冻水循环回路上，该循环回路包括循环泵以及冷水机组，各盘管风机组是并联设置在回路中，由循环泵提供动力，使回路中的循环水进入冷水机组中制冷形成冷冻水，然后通过管道分别输送至各盘管风机组中供用户使用。由于各盘管风机组分散在建筑物内的各处，距离循环泵之间的位置远近不一，远端和近端盘管风机组内流过水量差异较大，系统管网阻力也不同，会造成部分环路流量过大，部分环路流量过小，系统冷热不均的现象，严重影响了舒适度，因此循环泵的设置必须考虑到保证远端流量而加大功率，造成能耗上升。虽然可以用如图4所示的同程回水方式布置管路，增加了盘管风机组1的出口管路长度，使各盘管风机组1处的水力阻力基本相同，通过调节阀32使各盘管风机组内的循环水流量基本接近，但是这样布置又会带来管道造价过高的缺陷，同时增加的管路势必会增加整个管网的水力阻力，又要进一步提高循环泵的功率才能保证流量平衡，又会造成能耗上升。

发明内容

本发明的目的是提供一种空调系统及其控制方法，它设置容易，流量控制精确，容易实现循环平衡，且可以方便调节循环泵工作频率，能耗小。

本发明的技术解决方案是：一种空调系统，包括设有具旁路的制冷用变频保护装置的控制器；与控制器连接的用于控制循环泵工作频率的变频器；位于循环水回路上的循环泵、冷水机组、热水机组、各用户端的盘管风机组，所述冷水机组和热水机组的进、出口分别设有输出温度信号至所述控制器的进口温度传感器和出口温度传感器，各所述盘管风机组分别并联设置在所述循环水回路上，其连接管路上分别设有流量自动平衡调节阀和输出温度信号至流量自动平衡调节阀的温度传感器，温度传感器输出温度信号用于所述流量自动平衡调节阀在制冷模式和采暖模式下的最大流量设置值的切换，所述控制器用于通过控制变频器调节所述循环泵的工作频率，控制冷水机组或热水机组的进出口温度差恒定，且在采暖模式下，所述制冷用变频保护装置切换至旁路。

通过在冷水机组或热水机组的进出口分别设置温度传感器，可以输出相应的温度信号，得知系统负荷变化情况，温差变小时，说明系统负荷减小，此时控制器通过控制变频器相应调节循环泵的运行频率降低，相应的降低了能耗，当进出口温度差变大时，说明系统负荷增加，此时控制器控制变频器相应提高循环泵的运行频率，保证用户的正常使用。并联设置冷水机组和热水机组，可以共用一套控制系统和管路实现制冷和采暖，而且在采暖模式下旁路最低变频保护，这样在一个冷热循环周期内，都可以及时的根据负荷，有效的降低循环泵的能耗。流量自动平衡调节阀可以分别设定工作时的流量，通过阀门开度变化，精确控制进入盘管风机组中的水量，方便根据不同用户端使用需要设定流经各盘管风机组的最大水量，以保证各用户端的使用舒适度一致，同时该流量自动平衡调节阀还可以设定最大流经水量，保证流经各盘管风机组的水量不会超过最大的设定值，从而从整体上可以降低系统需要的最大水压，各盘管风机组就可以直接并联在循环水回路上，也减少了管道阻力，进而有利于降低循环泵的负荷，因此，此时的循环泵不仅可以按照实际负荷变化运行在50HZ以下，而且还可以突破原有需要按照加大设计的约束，设计功率可以下降，从而整体降低循环泵的能耗。根据流经水温自动切换最大流量设置值，可以减少系统布线的复杂程度，还可以根据不同模式下水量要求，进一步从整体上减少采暖模式下循环水量，从而降低循环泵在一个冷热循环周期内的总体能耗。

所述控制器上设有电度表、计时器，方便直接了解系统工作时长，可以直观的读取所耗电能值，有利于提高节能意识。

它还设有连接所述进口温度传感器和出口温度传感器的温差变送器，该温差变送器用于输出进出口温度差信号至所述控制器。

本发明的另一个技术解决方案是：一种空调系统的控制方法，采集冷水机组或热水机组的进口温度和出口温度信号，并分别输出至控制器内，通过控制变频器调节循环泵的工作频率，保持冷水机组或热水机组进出口温度差恒定，且在采暖模式下旁路制冷用变频保护装置，根据盘管风机组管路水温，切换流量自动平衡调节阀在制冷模式和采暖模式下的最大流量设置值。冷水机组和热水机组共用一个循环水回路，实现一个控制器的全部控制，简化了控制系统，其在采暖模式下旁路变频保护，可以降低采暖周期下循环泵的频率，进一步降低系统的能耗，此外流量自动平衡调节阀具有不同模式下的最大流量设置值，通过温度传感器传感流经水温实现切换，通过阀门开度变化，精确控制进入盘管风机组中的最大水量，并保证每个盘管风机组获取的最大水量就是其设计的最大水量，以此在保证每个用户端的舒适度的基础上减少系统压力，例如，近端的水压高，但阀门开度变小，远端的水压低，阀门开度可以加大，但近端和远端都可以通过设计需要的最大水量，从而可以降低系统的整体水压，进而有利于降低循环泵的负荷，因此，此时的循环泵不仅可以按照实际负荷变化运行在50HZ以下，而且还可以突破原有需要按照加大设计的约束，设计功率可以下降，从而整体降低循环泵的能耗。

当所述盘管风机组管路水温大于28℃时，流量自动平衡调节阀切换至采暖模式下的最大流量设置值，当所述盘管风机组管路水温小于等于28℃时，流量自动平衡调节阀切换至制冷模式下的最大流量设置值。当系统手动切换采暖模式或制冷模式后，循环水温度相应发生变化，通过检测流经盘管风机组的水温来切换最大流量设置值，信号获取比较直接，而且准确。

所述流量自动平衡调节阀在采暖模式下的最大流量设置值为制冷模式下的最大流量预设值的一半，由于热水温度远高于冷冻水温度，故相应采暖模式下需要的循环热水量不高，通过控制最大热水流量设置值为最大冷水流量预设值的一半，可以显著降低进入盘管风机组的热水用量，从而从整体上降低整个空调系统全年的能耗。

所述冷水机组的进出口温度差控制在5℃，温度差过大会影响用户端的使用，温度差过小又会造成系统能耗过大，控制在该范围内既可以使系统工作协调，又进一步减少能耗。

所述热水机组的进出口温度差控制在10℃，温度差过大会影响用户端的使用，温度差过小又会造成系统能耗过大，控制在该范围内既可以使系统工作协调，又进一步减少能耗。

本发明的优点在于：可以根据空调系统的负荷变化，相应调整循环泵的频率，起到节能降耗的作用，同时可以精确控制循环回路中的流量，整体监控到位，有利于实现自动流量平衡和自动调节。

附图说明

附图1为本发明实施例中的连接结构示意图；

附图2为本发明实施例中使用冷水机组时循环结构示意图；

附图3为本发明实施例中使用热水机组时循环结构示意图；

附图4为现有技术中盘管风机组连接示意图；

1、盘管风机组，2、冷水机组，3、循环泵，4、进口温度传感器，5、出口温度传感器，6、流量自动平衡调节阀，7、温度传感器，8、变频器，9、控制器，10、计时器，11、电度表，12、循环水回路，13、冷却介质循环回路，14、蒸发器，15、冷凝器，16、冷却水循环回路，17、冷却水泵，18、冷却塔，19、热水锅炉，20、热水泵，21、换热器，22、热水机组，23、手动阀，24、空气处理机组，25、新风机组，26、集水器，27、分水器，28、压差旁通阀，29、压差控制器，30、温差变送器，31、制冷用变频保护装置，32、调节阀。

具体实施方式

实施例：

参阅图1，一种空调系统，包括控制器9、与控制器9连接的用于控制循环泵3的工作频率的变频器8、位于循环水回路12上的循环泵3、并联设置在循环水回路上的冷水机组2和热水机组22，空气处理机组24、新风机组25，以及各用户端的盘管风机组1。在冷水机组2和热水机组22的进、出口上分别设有输出温度信号至控制器9的进口温度传感器4和出口温度传感器5，由于冷水机组2和热水机组22是并联设置，故进出口温度传感器可以共用一套；本实施例中设有连接进口温度传感器4和出口温度传感器5的温差变送器30，该温差变送器30用于输出进出口温度差信号至控制器9上。各盘管风机组1分别并联设置在循环水回路12上，其循环水出口管路上分别设有流量自动平衡调节阀6和输出温度信号的温度传感器7，控制器9通过控制变频器8调节循环泵3的工作频率，控制冷水机组2或热水机组22的进出口温度差恒定，温度信号用于流量自动平衡调节阀6的最大流量设置值在制冷模式和采暖模式之间切换，形成闭环控制回路。

控制器9上设有计时器10和电度表11，方便直接了解系统工作时长，可以直观的读取所耗电能值，有利于提高节能意识。控制器9控制变频器8，调节循环泵3的工作频率采用现有方式皆可。控制器9上设有制冷转换用变频保护装置31，在制冷模式下，该制冷用变频保护装置31可以限制变频器的最低频率，以保护冷冻机内不因水量过低而内部结冰，但在采暖模式下，该制冷用变频保护装置31旁路，循环泵的最低频率没有限制。

参阅图2，当使用冷水机组2时，控制冷水机组2的进出口温度差控制在5℃，冷水机组也是现有技术机组，其包括冷却介质循环回路13和冷却水循环回路16，其中冷却介质循环回路包括蒸发器14和冷凝器15，冷却水循环回路16包括冷却塔18和冷却水泵17。循环水回路12中的循环水通过蒸发器14与冷却介质交换热量，降温后进入各盘管风机组1内，升温后的冷却介质进入冷凝器15中，被冷却水降温后返回蒸发器14。冷却水通过冷却水泵17提供动力，在冷却塔18和冷凝器15之间循环。例如，循环水进入冷水机组时温度是7℃，出口温度是5℃，冷水机组进出口温度差小于5℃，说明用户停止使用、水路阻塞或者其他不正常原因出现，此时控制器9控制变频器8及时降低循环泵3的工作频率，降低能耗。同时，温度传感器7可以可以获取各盘管风机组1内的水温度信号，循环水的水温小于28℃，流量自动平衡调节阀6的最大流量设置值切换为制冷模式下的最大流量设置值。

参阅图3，当使用热水机组22时，控制热水机组22进出口温度差为10℃。热水机组包括热水锅炉19、热水泵20和换热器21，循环水回路12通过换热器21与锅炉来热水交换热量，热水通过热水泵20在热水锅炉和换热器21之间循环。循环水进入热水机组时温度是62℃，出口温度是70℃，热水机组进出口温度差小于10℃，说明用户停止使用、水路阻塞或者其他不正常原因出现，此时控制器9控制变频器8及时降低循环泵3的工作频率，降低能耗。同时，温度传感器7可以获取各盘管风机组1内水温度信号，此时的水温为63℃，则流量自动平衡调节阀6的最大流量设置值在采暖模式下，且为制冷模式下的最大流量预设值的一半。

冷水机组2和热水机组22为并联设置在循环水回路12上，但同一时间仅使用其中一个机组，因此，在各盘管风机组1的出水管路上设有传输温度信号至流量自动平衡调节阀6的温度传感器7，当盘管风机组管路水温高于28℃时，流量自动平衡调节阀6的最大流量设置值在采暖模式下，即此时该阀只能通过该最大流量设置值的水量，相应的阀体的开度的可调节范围也减少；当盘管风机组1管路水温低于等于28℃时，流量自动平衡调节阀6的最大流量设置值在制冷模式下，此时该阀也只能通过该最大流量设置值的水量；但是采暖模式下的最大热水流量设置值为制冷模式下的最大冷水流量设置值的一半。在切换冷水机组和热水机组后，控制器9对于相应机组进出口温度差的控制也在5℃和10℃之间切换，同时在热水机组投用后，制冷用变频保护装置31旁路。

循环水回路12上设有通过手动阀23控制连接的分水器27和集水器26，其中分水器27连接机组出口，循环水进入分水器27后，被分别分送至空气处理机组24和新风机组25以及各盘管风机组1中，从空气处理机组24和新风机组25以及各盘管风机组1返回的循环水进入集水器26中汇集后，进入循环泵3的入口，在分水器27和集水器26之间设有压差控制器29，通过控制压差旁通阀28调节集水器26和分水器27之间的压差平衡。

现有技术中，冷水机在其进水12℃出水、7℃条件工作时，水泵都按50HZ的转速运行；当冷水机在其进水大于12℃、出水小于7℃“变负荷条件”下工作时，水泵在变频器的指令下可按低于50HZ转速运行；但此时的“变负荷条件”在由于系统设计必须保证各处、各点流量达到要求的条件下出现的(即加大水泵配置：为保证系统远端流量及为保证高端流量)，因此，水泵的变频降速局限很大，远不能降到最合适的最低转速。

本发明中，冷水机同样在其进水大于12℃、出水小于7℃“变负荷条件”下工作时，循环泵在变频器的指令下可按低于50HZ转速运行；且同时由于流量自动平衡调节阀的流量精确调节以及可变最大流量设置值的作用，将原系统设计必须保证系统远端流量和近端流量及为保证高端流量和低端流量达要求而加大水泵功率的不合理运行状况得以最佳的改良，使水泵的变频降速到最低，从而进一步节约了系统运行的能耗。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种空调系统，包括设有制冷用变频保护装置的控制器，该制冷用变频保护装置具有旁路；与控制器连接的用于控制循环泵工作频率的变频器；位于循环水回路上的循环泵、冷水机组、热水机组、各用户端的盘管风机组，其特征在于：所述冷水机组和热水机组的进、出口分别设有输出温度信号至所述控制器的进口温度传感器和出口温度传感器，各所述盘管风机组分别并联设置在所述循环水回路上，其连接管路上分别设有流量自动平衡调节阀和输出温度信号至流量自动平衡调节阀的温度传感器，温度传感器输出温度信号用于所述流量自动平衡调节阀在制冷模式和采暖模式下的最大流量设置值的切换，所述控制器用于通过控制变频器调节所述循环泵的工作频率，控制冷水机组或热水机组的进出口温度差恒定，且在采暖模式下，所述制冷用变频保护装置切换至旁路。

2.根据权利要求1所述的一种空调系统，其特征在于：它还设有连接所述进口温度传感器和出口温度传感器的温差变送器，该温差变送器用于输出进出口温度差信号至所述控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种空调系统，其特征在于：所述控制器上设有电度表、计时器。

4.一种如权利要求1所述的空调系统的控制方法，其特征在于：采集冷水机组或热水机组的进口温度和出口温度信号，并分别输出至控制器内，通过控制变频器调节循环泵的工作频率，保持冷水机组或热水机组进出口温度差恒定，且在采暖模式下将制冷用变频保护装置切换至旁路，根据盘管风机组管路水温，切换流量自动平衡调节阀在制冷模式和采暖模式下的最大流量设置值。

5.根据权利要求4所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于：当所述盘管风机组管路水温大于28℃时，流量自动平衡调节阀切换至采暖模式下的最大流量设置值，当所述盘管风机组管路水温小于等于28℃时，流量自动平衡调节阀切换至制冷模式下的最大流量设置值。

6.根据权利要求5所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于：所述流量自动平衡调节阀在采暖模式下的最大流量设置值为制冷模式下的最大流量预设值的一半。

7.根据权利要求4或5或6所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于：所述冷水机组的进出口温度差控制在5℃。

8.根据权利要求4或5或6所述的一种空调系统的控制方法，其特征在于：所述热水机组的进出口温度差控制在10℃。

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