CN101761992B

CN101761992B - 一种中央空调节能系统

Info

Publication number: CN101761992B
Application number: CN2010101008892A
Authority: CN
Inventors: 刘纯祥
Original assignee: CHONGQING HANBIN PHOTOELECTRICITY ENERGY CONSERVATION Co Ltd
Current assignee: CHONGQING HANBIN PHOTOELECTRICITY ENERGY CONSERVATION Co Ltd
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-01-20
Also published as: CN101761992A

Abstract

本发明公开了一种中央空调节能系统，包括：中央控制装置、输出控制装置、工作状态控制装置和水量分配装置，其中，输出控制装置，用于接收中央控制装置的控制指令信号，并将其发送至工作状态控制装置和水量分配装置；水量分配装置，用于接收输出控制装置发送的控制指令信号，并根据控制指令调节中央空调系统中各工作部件水量的分配。本发明所提供的中央空调节能系统，水量分配装置可以通过由中央控制装置根据中央空调系统的实时数据判断系统的实时负荷后经过比较，计算和判断后所给出的控制指令，对中央空调系统中水量进行分配，在保证系统正常运行的状态下，系统始终工作在最佳工况内，提高了系统的运行效率，减少了能耗，实现了系统节能的目的。

Description

一种中央空调节能系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种中央空调节能系统。

背景技术

中央空调系统通常包括空调主机装置、循环水装置、风机装置，所述主机装置包括压缩机、蒸发器和冷凝器等；所述循环水装置包括冷冻泵、冷却泵和采暖水泵；所述风机装置包括新风机、末端空气处理机和冷却塔风机等；由于中央空调必须按负荷最大的情况设计，且还要考虑安全系数，所以实际情况上，空调绝大部分时间没有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，现有的中央空调系统存在较大的浪费。

为避免所述中央空调系统的浪费，目前采用以下两种节能方式。

其1，采用变频器节能的方式，根据冷冻水泵、冷却水泵和风机系统各自的负载变化调整电机的转速，在满足中央空调系统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。

其2，采用水泵变频节能控制装置，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，上述的节能方式主要是通过对水泵和风机做相应的调整，来实现节能的目的，而对中央空调系统中的水量(例如主机冷却水量、主机冷冻水量、冷却塔水量等)却无法进行分配，这会导致系统中各工作部件在运行过程中效率低，能耗增加，从而造成能量的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种中央空调节能系统，以实现对中央空调系统水量的分配，从而实现节能的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种中央空调节能系统，包括：中央控制装置、输出控制装置、工作状态控制装置和水量分配装置，其中：

所述输出控制装置，用于接收所述中央控制装置的控制指令信号，并将其发送至所述工作状态控制装置和水量分配装置，其中，所述工作部件包括冷冻水分水器系统、主机冷冻水系统、主机冷却水系统和冷却塔水量系统；

所述水量分配装置，用于接收所述输出控制装置发送的控制指令信号，并根据所述控制指令调节所述系统中各工作部件水量的分配；

所述工作状态控制装置，用于改变所述系统各工作部件的运行状态；

监测装置，用于监测冷媒的蒸发温度、冷媒的冷凝温度、室内外的温度、室内二氧化碳浓度以及所述中央空调的部件中热量传递介质的压力、温度和流量，并向所述中央控制装置传输所监测到的数据。

优选地，上述节能系统中，还包括供液量分配装置，用于根据所述输出控制装置发送的控制指令信号对所述系统中主机冷媒的供应量进行分配。

优选地，上述节能系统中，所述工作状态控制装置为变频控制装置。

优选地，上述节能系统中，所述监测装置，包括冷媒蒸发温度传感器、冷媒冷凝温度传感器、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。

优选地，上述节能系统中，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。

优选地，上述节能系统中，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。

优选地，上述节能系统中，还包括操作显示装置，用于设置系统运行参数、更改系统运行模式以及显示系统运行的实时数据和历史记录。

优选地，上述节能系统中，所述温度传感器数量为多个，分别设置于所述中央空调系统的冷冻水系统进水口和冷冻水系统出水口处，所述中央空调系统的冷却水系统进水口和冷却水系统出水口处，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处，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处，以及设置所述中央空调系统的室内以及室外。

优选地，上述节能系统中，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。

优选地，上述节能系统中，所述流量传感器设置于所述中央空调系统冷冻水系统末端，用于监测冷冻水系统最末端的水流量。

优选地，上述节能系统中，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。

优选地，上述节能系统中，所述冷媒蒸发温度传感器和冷媒冷凝温度传感器，设置于所述中央空调系统的主机系统中。

本发明实施例所提供的中央空调节能系统，中央控制装置根据系统的实时数据判断得到系统的实时负荷，并经过比较，计算和确定后给出相应的控制指令信号，该指令信号经由输出装置发送给水量分配装置，水量分配装置根据所接收到的该控制指令信号对中央空调系统中各工作部件的水量(例如主机冷却水量、主机冷冻水量、冷却塔水量等)进行分配，这样既保证了系统正常运行，又使系统始终工作在最佳工况下，提高了系统的运行效率，从而减少了系统的能耗，实现了系统节能的目的。

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的介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所提供的中央空调节能系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一所提供的中央空调节能系统的另一种结构示意图的方法流程图；

图3为本发明实施例二所提供的中央空调节能系统的结构示意图；

图4为本发明实施例三所提供的中央空调节能系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种中央空调节能系统，以实现对中央空调系统水量的合理分配，从而实现节能的目的。

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做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。

请参见图1，图1为本发明实施例一所提供的中央空调节能系统的结构示意图。

本发明实施例一所提供的中央空调节能系统，包括中央控制装置110、输出控制装置120、水量分配装置130和工作状态控制装置140。

其中，中央控制装置110将系统运行的实时数据按照设定程序产生控制指令信号，该信号经由输出控制装置120传输给水量分配装置130和工作状态控制装置140。

水量分配装置130，根据中央控制装置110的控制指令信号，对系统中各工作部件的水量进行分配。

工作状态控制装置140，用来根据中央控制装置110的控制指令信号，改变中央空调系统中各工作部件的运行状态。

中央控制装置110装有程序软件，在中央空调系统运行时，中央控制装置110根据系统运行的实时数据按照设定程序进行分析和运算后产生控制指令信号，该信号经由输出控制装置120传输给水量分配装置130和工作状态控制装置140，水量分配装置130根据所接收到的控制指令信号，对系统中各工作部件的水量进行分配，水量分配装置130同时又会将其控制的工作部件实际运行的数据直接反馈给中央控制装置110，中央控制装置110根据反馈回的数据与其所输出的控制指令进行比较，可以对控制指令信号进行实时调整，从而实现对系统中工作部件水量的实时分配，从而满足了系统实时负荷所需的水量，使系统中的工作部件达到实时负荷所需的运行状态，使系统始终工作在最佳工况下，提高了系统的运行效率，从而减少了系统的能耗，实现了系统节能的目的。

同时，工作状态控制装置140，根据接收到的控制指令信号，可以对中央空调系统中各工作部件的运行状态进行控制和改变，工作状态控制装置140又会将其控制的工作部件实际运行的数据直接反馈给中央控制装置110，中央控制装置110根据反馈回的数据与其所输出的控制指令进行比较，可以对控制指令信号进行实时调整，实现对工作部件工作状态的实时控制，使整个系统达到实时负荷所需的运行状态，使系统始终工作在最佳工况下，提高了系统的运行效率，从而减少了系统的能耗，实现了系统节能的目的。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的中央空调节能系统中，中央控制装置根据系统的实时数据得到系统的实时负荷，并经过比较计算和确定后给出相应的控制指令信号，该指令信号经由输出装置发送给水量分配装置，水量分配装置根据所接收到的该控制指令信号对中央空调系统中各工作部件的水量(例如主机冷却水量、主机冷冻水量、冷却塔水量等)进行分配，这样使整个系统达到实时负荷所需的运行状态，使系统始终工作在最佳工况下，提高了系统的运行效率，从而减少了系统的能耗，实现了系统节能的目的。

此外，参见图2所示，本发明实施例一中水量分配装置130控制的工作部件可以包括冷冻水分水器系统131、主机冷冻水系统132、主机冷却水系统133和冷却塔水量系统134。水量分配装置130根据所接收到的由中央控制装置110通过输出控制装置120所输出的控制指令信号，分别控制冷冻水分水器系统131中冷冻水分水器电动阀门的开启度、主机冷却水系统133、主机冷冻水系统132中冷冻水和冷却水出水端电动阀门的开和闭，以及冷却塔水量系统134中电动阀门的开和闭，进而来控制系统中水量的分配，使系统中的水量既能保证整个系统的正常运行，使系统始终工作在最佳工况下，提高了系统的运行效率，避免了各个部件在部分负荷时所产生的运行功率的浪费，使整个系统达到实时负荷所需的运行状态，从而获得了良好的节能效果。例如系统中包含有两台主机来控制系统的运行，当中央控制装置110检测到系统中1号主机处于运行状态，而2号主机处于停止状态，则水量分配装置130会根据这个控制信号将控制1号主机冷冻水与冷却水的阀门打开，而将控制2号主机冷冻水与冷却水的阀门关闭，这既保证了系统的正常运行，又避免了处于非运行状态的主机承载水量的压力，产生能量消耗，造成系统能量的浪费。

本发明实施例一中的工作状态控制装置140优先的选用变频控制装置190，由可编程逻辑控制器和变频控制器组成，工作控制装置140根据接收到的中央控制装置110经由输出控制装置120所传来的控制指令信号，在满足中央空调系统正常工作的情况下，对中央空调系统中的各工作部件给出运行指令，从而完成对各工作部件的运行状态进行控制，保证系统达到实时负荷所需的运行状态，使系统始终工作在最佳工况下，提高了系统的运行效率，从而减少了系统的能耗，实现了系统整体节能的目的。例如，主机系统在得到变频控制装置190的控制指令后会根据该控制指令对主机的的运行频率进行调节，即调整压缩机的运行速度；循环水系统在得到变频控制装置190的运行指令后会根据运行指令分别对该系统中的冷却泵、冷冻泵和采暖泵的流量进行控制，即调整冷却泵、冷冻泵和采暖泵的频率和转速；风机系统在得到变频控制装置190的运行指令后会根据运行指令分别对该系统中的新风机、冷却塔风机和末端空气处理机的风量进行控制，即调整新风机、冷却塔风机和末端空气处理机的频率和风速。

请参见图3，图3为本发明实施例二所提供的中央空调节能系统的结构示意图。

本发明实施例二所提供的中央空调节能系统，除了实施例中的中央控制装置110、输出控制装置120、水量分配装置130和工作状态控制装置140外，还包括供液量分配装置150和监测装置160。

本实施例中的供液量分配装置150，根据输出控制装置120输出的控制指令信号对所述系统中主机冷媒的供应量进行分配。

供液量分配装置150可以根据系统主机对冷媒的需求量对冷媒的供应量进行控制，保证中央空调的冷热均匀，这样不会造成能量的浪费。另一方面，供液量分配装置150还可以根据监测装置160所监测到的系统末端负荷的需求同步调节冷媒的供应量，这既能保证中央空调系统的舒适性，又实现了最大的节能。同时，供液量分配装置150又会将其控制的工作部件实际运行的数据直接反馈给中央控制装置110，中央控制装置110根据反馈回的数据与其所输出的控制指令进行比较，可以对控制指令信号进行实时调整，实现对系统主机冷媒的实时分配，从而满足了系统实时负荷所需的冷媒量，这既可以保证中央空调系统的舒适性，又实现了系统节能的目的。

本实施例中的监测装置160，用于监测系统中冷媒的蒸发温度、冷媒的冷凝温度、室内外的温度、室内二氧化碳浓度或中央空调的部件中热量传递介质的压力、温度和流量，并向中央控制装置110传输所监测到的数据。

监测装置160包括多个传感器，为冷媒蒸发温度传感器、冷媒冷凝温度传感器、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，其中，在中央空调系统的冷冻水系统进水口和冷冻水出水口处，中央空调系统的冷却水系统进水口和冷却水出水口处，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处，中央空调系统的冷冻水系统的集水器各分区处的回水口处，以及设置中央空调系统的室内以及室外均设有温度传感器；在中央空调系统冷冻水系统的集水器和分水器各个分区处均设有压力传感器；在中央空调系统冷冻水系统末端设有流量传感器；在中央空调系统所作用的室内设有二氧化碳浓度传感器；在中央空调系统主机系统中设有冷媒蒸发温度传感器和冷媒冷凝温度传感器。

监测装置160通过这些传感器可以实时对系统中的各种数据进行采集，如冷媒的蒸发温度数据、冷媒的冷凝温度数据、室内外的温度数据、室内二氧化碳浓度数据等，并将这些数据传输中央控制装置110，中央控制装置110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110的设定程序计算，并产生相应的反馈控制指令信号。中央控制装置110将控制指令信号经由输出装置120通过水量分配装置130对系统中工作部件的水量进行分配，通过工作状态控制装置140对与之相对应的中央空调的部件(主机系统、循环水系统和风机系统)的运行加以控制，通过供液量分配装置150对主机冷媒的供应量进行分配。

应用上述技术方案，本发明实施例中的供液量分配装置，可以根据系统主机对冷媒的需求量对冷媒的供应量进行控制，保证中央空调的负荷均匀，从而避免了能量的浪费，同时，供液量分配装置还可以根据监测装置所监测到的系统末端负荷的需求同步调节冷媒的供应量，这既能保证中央空调系统的舒适性，又实现了最大的节能。另一方面本发明实施例通过监测装置可以采集系统运行时的各种实时数据，中央控制装置通过分析这些数据信息经由输出装置通过水量分配装置、工作状态控制装置和供液量分配装置来分别调节中央空调系统中的各相关部件水量的分配、系统中各工作部件的运行状态以及主机冷媒供应量的分配，从而达到系统高效节能的效果。

请参见图4，图4为本发明实施例三所提供的中央空调节能系统的结构示意图。

本实施例所提供的中央空调节能系统在包括上述实施例中的系统中的中央控制装置110，输出控制装置120，水量分配装置130、工作状态控制装置140、供液量分配装置150和监测装置160之外，还包括一个远程控制装置180，而且本实施例的中央控制装置110中还设有通讯接口。远程控制装置180可以通过所述通讯接口控制中央控制装置110或是对中央控制装置110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通讯的方式在计算机上完成对当前中央控制装置110中的设定程序的改写或是导出中央控制装置110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。

在本发明实施例中，远程控制装置可以是远程计算机系统，也可以是人机系统。本申请对此不加以限定。

除远程控制装置180外，本实施例中还包括一个操作显示装置170，其用于系统本地运行参数的设置、运行模式的更改以及系统运行的实时数据和历史记录的显示。中央控制装置110中的数据可在操作显示装置170中显示出来，操作人员可以通过操作显示装置170随时观察中央空调系统的实际运行状态，并可以对其进行设置和更改。例如，通过操作显示装置170可以更改中央控制装置110程序中的参数以及对空调系统的最佳运行状态的模式进行更改。另外，还可以通过操作显示装置170来查看当前或者历史的中央空调系统的运行记录。

应用上述技术方案，本申请实施例可以通过操作显示装置来查看当前或者历史的中央空调系统的运行记录，随时掌握系统的工作情况，并及时的对系统运行参数进行设置和对运行模式进行更改，保证系统的正常运行。通过远程控制装置则可以根据随时掌握的系统工作情况，实现对系统水量分配、冷媒分配和系统中工作部件的运行状态的远程控制，达到节能和远程控制为一体的节能系统。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

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。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种中央空调节能系统，其特征在于，包括：中央控制装置、输出控制装置、工作状态控制装置、水量分配装置和监测装置，其中：

所述输出控制装置，用于接收所述中央控制装置的控制指令信号，并将其发送至所述工作状态控制装置和水量分配装置；

所述水量分配装置，用于接收所述输出控制装置发送的控制指令信号，并根据所述控制指令调节所述系统中各工作部件水量的分配，其中，所述工作部件包括冷冻水分水器系统、主机冷冻水系统、主机冷却水系统和冷却塔水量系统；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括供液量分配装置，用于根据所述输出控制装置发送的控制指令信号对所述系统中主机冷媒的供应量进行分配。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工作状态控制装置为变频控制装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监测装置，包括冷媒蒸发温度传感器、冷媒冷凝温度传感器、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。

5.根据权利要求1所述的系统，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所述的系统，其特征在于，所述通讯接口为局域网网络接口、广域网网络接口和/或RS485、RS232接口。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，还包括操作显示装置，用于设置系统运行参数、更改系统运行模式以及显示系统运行的实时数据和历史记录。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述温度传感器数量为多个，分别设置于所述中央空调系统的冷冻水系统进水口和冷冻水系统出水口处，所述中央空调系统的冷却水系统进水口和冷却水系统出水口处，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处，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处，以及设置所述中央空调系统的室内以及室外。

9.根据权利要求4所述的系统，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4所述的系统，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末端，用于监测冷冻水系统最末端的水流量。

11.根据权利要求4所述的系统，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。

12.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述冷媒蒸发温度传感器和冷媒冷凝温度传感器，设置于所述中央空调系统的主机系统中。