CN103047714B - 中央空调末端与主机双向流量匹配系统及其匹配方法 - Google Patents

Abstract

一种中央空调末端与主机双向流量匹配系统及其匹配方法，包括压力传感器P1-P3、温度传感器T1-T4、电动控制阀M1-M2和控制器，所述的压力传感器P1-P3和温度传感器T1-T4的信号输出端与控制器的信号输入端相连，控制器的控制信号输出端与电动控制阀M1-M2的对应控制信号输入端相连，所述的控制阀M1的两端分别与分水器与集水器相连；M2两端分别与水泵出口连接的管道2以及主机的出水口与管道一相连。本发明能够一次泵完全实现二次泵的目的，根据主机与末端的工作状态适时的对系统主机与末端流量自动进行匹配。

Description

中央空调末端与主机双向流量匹配系统及其匹配方法

技术领域

 本发明涉及中央空调，尤其是，具体地说是一种利用电动阀门M1\M2以及温度压力检测探头与控制器实现中央空调系统双向流量匹配的系统及其匹配方法。

背景技术

中央空调是现代建筑中不可或缺的空气调节系统。冷冻水泵或冷冻水泵组是为了把中央空调主机产生的冷热水输送到室内末端提供冷热水而设置，即把中央空调主机产生的冷热水输送到室内末端设备进行热交换以调节室内空气质量。

冷冻水泵如图1水泵一、水泵二；作为输送水的动力源，首先要把水输送到主机一、主机二；经过阀门一、阀门二输送到分水器；然后通过管道输送到末端一、末端二；通过集水器完成一个周期循环。主机的流量与主机阻力损失以及末端的流量与阻力损失在出厂时已经生产定型。很明显在设计时水泵的流量和扬程是与主机、末端的阻力匹配的，工作的状态也是按主机的以及室内外标准环境条件作为工况设计的。如图1的系统只有当所有的水泵、主机、阀门、末端都处于打开状态和室内外环境条件都处于标准时系统能处于正常运转。

如果在过渡季节只开一台主机冷负荷就够时就会出现主机流量与末端流量不能匹配的现象。举例如下：过渡季节只开主机一，并打开主机一的阀门一；开启水泵一，关闭水泵二；但是末端一、末端二却都是打开的。这时末端一、末端二就得不到足够的流量。造成末端效果变差。为了满足末端的效果，人们也有采用只开主机一，而开启水泵一、水泵二的做法，但是由于主机只开启了1台，主机的流量超过额定时主机阻力剧增主机就成了瓶颈，大部分流量都被主机消耗掉了。也就是说虽然开了2台泵，但是由于主机的流量的阻力作用，并没有达到2台泵的流量，白白耗费了水泵的电力。也有另外一种情况。末端设定温度到了，或者末端人为的关闭。比如在某种情况下末端一关闭，而末端一的阀门3也相应的关闭。这时虽然水泵一、水泵二都在运行，主机一、主机二也在运行，但是由于只有末端二通过流量，末端二的阻力增加，造成主机一、主机二的流量不足，主机流量不足会造成主机冻坏的危险。

为了解决这个问题人们由采取采用如图2的解决方案，在集水器与分水器之间增加一个压差阀M1。如图2，当水泵一、水泵二全部打开；主机一、主机二也全部打开。但是末端一是关闭的，末端二是打开的。这时候因为末端的阻力增加造成主机流量不足。同时造成末端两端压差过大，压差阀门M1打开,部分流量通过M1流向主机。以此来满足主机的流量。很显然这样的方法只能满足主机的流量保护，而没有办法解决满足末端流量不足的问题。而且由于压差阀门是个机械的调整阀，只能感知压力的变化，而不能感知温度的变化,而温度是判断末端系统负荷的主要依据，显然这样的控制方法是粗犷的，无法达到实时的匹配主机与末端的流量。

也有人采用2次泵系统如图3：水泵一、水泵二的水流经过主机一、主机二通过管道3形成环路。而水泵3、水泵4通过管道把水流输送到末端一、末端二，然后通过管道与管道形成环路。主机环路的水流与末端环路的水流在管道中混合。它的目的是为了主机流量与末端流量有不同的水泵供给，以区分控制。虽然能较好的解决主机与末端流量与扬程的匹配，但是很显然水泵的数量增加了一倍。管道也复杂化，电器控制也相应增加。关键是还是无法能适时的调节系统主机与末端的流量匹配。同时由于水泵数量多，控制点多控制难度大。由于水泵数量多造成管道、阀门、电器控制数量成倍增加，投资变大。同时由于水泵多，系统复杂，2次泵的水泵输送损耗也大。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种一次泵能完全实现二次泵目的的中央空调末端与主机双向流量匹配系统及其匹配方法，该系统可以根据主机与末端的工作状态适时的对系统主机与末端流量自动进行匹配。同时降低水泵能耗的系统。

本发明的技术方案是：

一种中央空调末端与主机双向流量匹配系统，它包括作为输送水动力源的水泵群组水泵一和水泵二，水泵群组水泵一和水泵二出水口相连，通过管道与主机群组主机一和主机二的进水口相连，主机群组主机一和主机二的出水口相连，通过管道与分水器的进水口相连，主机的出水口与管道一之间分别装有阀门一和阀门二，与管道一相连；分水器的出水口通过管道与末端群末端一和末端二的进水口相连，末端一和末端二的出水口通过管道与集水器的另一进水口相连，构成一循环；所述的中央空调末端与主机双向流量匹配系统还包括压力传感器P1- P3、温度传感器T1-T4、电动控制阀M1-M2和控制器，所述的压力传感器P1和温度传感器T1安装在主机的出水口管路上，压力传感器P2和温度传感器T2安装在主机的进水口管路上，压力传感器P3和温度传感器T3安装在集水器的进水管路上，所述的温度传感器T4安装在分水器与控制器之间，所述的压力传感器P1- P3和温度传感器T1-T4的信号输出端与控制器的信号输入端相连，控制器的控制信号输出端与电动控制阀M1-M2的对应控制信号输入端相连，所述的控制阀M1的两端分别与分水器与集水器相连；M2两端分别与水泵出口连接的管道2以及主机的出水口与管道一相连。

一种中央空调末端与主机双向流量匹配方法，应用中央空调末端与主机双向流量匹配系统，它包括以下步骤：

（1）、参数初始化：设定主机两端的标准压差值，设定集水器与分水器之间的标准压差值即集、分水器之间的标准压差值；

（2）、中央空调系统启动后，控制器输出启动水泵一和水泵二，同时通过压力传感器P1、P2检测主机两端的实时压差值，如果检测到的实时压差值低于主机两端的标准压差值，则增加水泵转速；

通过压力传感器P3、P1检测集、分水器之间的实时压差值，如果检测到的实时压差值低于集、分水器之间的标准压差值，则增加水泵转速；

（3）、当检测到主机两端的实时压差值和集、分水器之间的实时压差值均达到各自的标准压差值时，水泵停止加速，稳定运行。

本发明的主机两端的标准压差值为25kp-120kp，集水器与分水器之间的标准压差值为25kp-250kp。

本发明还包括以下步骤：当末端的水阀有部分关断时（当末端温度达到设定值，水阀关闭），集、分水器之间的实时压差变大、主机两端的实时压差减小，当集、分水器之间的实时压差值高于集、分水器之间的标准压差值时，控制器输出控制信号驱动阀门M1逐渐开启，部分流量通过M1阀门流向主机，直至主机两端以及集、分水器之间的实时压差均达到各自的标准压差值。

本发明还包括以下步骤：当末端的水阀开启数量增加，集、分水器之间的实时压差降至集、分水器之间的标准压差之下时，控制器输出信号控制M1逐渐关闭；当阀门M1全部关闭，集、分水器之间的实时压差值仍然不能达到标准压差值时，控制器输出控制水泵转速增加，主机两端的实时压差增加，大于主机两端的标准压差值时，控制器输出控制信号逐渐打开M2阀门，部分流量经过M2阀门流向末端，主机两端的实时压差降低，集、分水器之间的实时压差增加，直至主机两端以及集、分水器之间的实时压差均达到各自的标准压差值。

本发明的参数初始化中还包括：设定主机两端的温差值，设定集水器与分水器之间的标准温差值即集、分水器之间的标准温差值；

中央空调系统启动后，控制器输出启动水泵一和水泵二，同时通过温度传感器T1、T2检测主机两端的温差值，如果检测到的主机两端的实时温差值低于标准温差值时，则降低参数初始化中设定的主机两端的标准压差值至该值的70%，反之增加参数初始化中设定的主机两端的标准压差值至该值的130%；

通过温度传感器T4、T3检测集、分水器之间的实时温差值，如果检测到集、分水器之间的实时温差值低于标准温差值时，则降低参数初始化中设定的集、分水器之间的标准压差值至该值的70%，反之增加参数初始化中设定的集、分水器之间的标准压差值至该值的130%。

本发明的主机两端的温差值为2°C -10°C，集水器与分水器之间的标准温差值为2°C -15°C。

本发明的有益效果：

实现了用一个跨接在主机二端的阀门使中央空调一次泵系统回路实现二次泵的功能。比二次泵减少机房水泵数量一倍,同时减少了相应了阀门、软接，管道数量大大降低投资。同时由于管道简化，弯头数量减少系统损耗下降，同时提高了系统效率。减少了场地。故障率下降。本发明可以根据主机的运行情况自动的调整合适的旁通量。本发明的阀门旁通时的冷量或热量损失很小。本发明能有效降低管路水阻，减少循环系统耗能。同时可以有效降低水泵耗电。

本发明实时的能够保证主机端与负荷端的水力平衡运行。

附图说明

图1是中央空调中冷冻水泵的结构示意图。

图2是现有技术中为解决主机流量不足问题所采用的结构示意图之一。

图3是现有技术中为解决主机与末端流量不足问题所采用的结构示意图之二。

图4是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种中央空调末端与主机双向流量匹配系统，它包括作为输送水动力源的水泵群组水泵一和水泵二，水泵群组水泵一和水泵二出水口相连，通过管道与主机群组主机一和主机二的进水口相连，主机群组主机一和主机二的出水口相连，通过管道与分水器的进水口相连，主机的出水口与管道一之间分别装有阀门一和阀门二，与管道一相连；分水器的出水口通过管道与末端群末端一和末端二的进水口相连，末端一和末端二的出水口通过管道与集水器的另一进水口相连，构成一循环；所述的中央空调末端与主机双向流量匹配系统还包括压力传感器P1- P3、温度传感器T1-T4、电动控制阀M1-M2和控制器，所述的压力传感器P1和温度传感器T1安装在主机的出水口管路上，压力传感器P2和温度传感器T2安装在主机的进水口管路上，压力传感器P3和温度传感器T3安装在集水器的进水管路上，所述的温度传感器T4安装在分水器与控制器之间，所述的压力传感器P1- P3和温度传感器T1-T4的信号输出端与控制器的信号输入端相连，控制器的控制信号输出端与电动控制阀M1-M2的对应控制信号输入端相连，所述的控制阀M1的两端分别与分水器与集水器相连；M2两端分别与水泵出口连接的管道2以及主机的出水口与管道一相连。

具体实施时：

中央空调系统启动后，控制器输出启动水泵群组水泵一水泵二，同时通过压力传感器P1\P2检测主机两端设定的压差值，如果不到最低压差值，水泵加速转动。通过P3\P1检测集水器与分水器之间的设定压差值。如果低于设定值水泵继续加速。当检测到主机两端与集分水两端都达到设定压差值时水泵停止加速稳定运行。当末端有部分关断时，集分水器之间压差变大，高于设定值控制器输出控制信号驱动M1  阀门开启，部分流量通过M1阀门流向主机。主机两端压差会变大，控制器控制水泵转速下降。直至降至设定值为止。

当集分水器之间的压差由于末端开启数量增加而下降时。控制器输出信号控制M1关闭。当全部关闭任然不能达到设定压差时。控制器输出控制水泵转速增加，这时主机两端的压就会大于设定值。这时控制器输出控制信号打开M2阀门。部分流量经过M2阀门流向末端以满足末端的需求。

T1\T2检测到主机温差小于设定值时，会对主机两端的压差进行影响，降低主机的压差值。T4\T3检测到末端的温差小于设定值时，会对末端的压差进行影响，以降低末端的压差。同时还受到系统其它条件的控制，但无论怎么变化通过M1\M2阀门的双向互调，实现主机与末端流量的相互匹配。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种中央空调末端与主机双向流量匹配系统，它包括作为输送水动力源的水泵群组水泵一和水泵二，水泵群组水泵一和水泵二出水口相连，通过管道与主机群组主机一和主机二的进水口相连，主机群组主机一和主机二的出水口相连，通过管道与分水器的进水口相连，主机的出水口与管道一之间分别装有阀门一和阀门二，与管道一相连；分水器的出水口通过管道与末端群末端一和末端二的进水口相连，末端一和末端二的出水口通过管道与集水器的进水口相连，构成一循环；其特征是所述的中央空调末端与主机双向流量匹配系统还包括第一压力传感器（P1）-第三压力传感器（P3）、第一温度传感器（T1）-第四温度传感器（T4）、第一电动控制阀（M1）-第二电动控制阀（M2）和控制器，所述的第一压力传感器（P1）和第一温度传感器（T1）安装在主机的出水口管路上，第二压力传感器（P2）和第二温度传感器（T2）安装在主机的进水口管路上，第三压力传感器（P3）和第三温度传感器（T3）安装在集水器的进水管路上，所述的第四温度传感器（T4）安装在分水器与控制器之间，所述的第一压力传感器（P1）-第三压力传感器（P3）和第一温度传感器（T1）-第四温度传感器（T4）的信号输出端与控制器的信号输入端相连，控制器的控制信号输出端与第一电动控制阀（M1）-第二电动控制阀（M2）的对应控制信号输入端相连，所述的第一电动控制阀（M1）的两端分别与分水器与集水器相连；第二电动控制阀（M2）两端分别与水泵出口连接的管道二以及主机的出水口与管道一相连。

2.一种中央空调末端与主机双向流量匹配方法，应用权利要求1所述的中央空调末端与主机双向流量匹配系统，其特征是它包括以下步骤：

（1）、参数初始化：设定主机两端的标准压差值，设定集水器与分水器之间的标准压差值即集、分水器之间的标准压差值；

（2）、中央空调系统启动后，控制器输出启动水泵一和水泵二，同时通过第一压力传感器（P1）、第二压力传感器（P2）检测主机两端的实时压差值，如果检测到的实时压差值低于主机两端的标准压差值，则增加水泵转速；

通过第三压力传感器（P3）、第一压力传感器（P1）检测集、分水器之间的实时压差值，如果检测到的实时压差值低于集、分水器之间的标准压差值，则增加水泵转速；

（3）、当检测到主机两端的实时压差值和集、分水器之间的实时压差值均达到各自的标准压差值时，水泵停止加速，稳定运行。

3.根据权利要求2所述的中央空调末端与主机双向流量匹配方法，其特征是主机两端的标准压差值为25kp-120kp，集水器与分水器之间的标准压差值为25kp-250kp。

4.根据权利要求2所述的中央空调末端与主机双向流量匹配方法，其特征是它还包括以下步骤：当末端的水阀有部分关断时，集、分水器之间的实时压差变大、主机两端的实时压差减小，当集、分水器之间的实时压差值高于集、分水器之间的标准压差值时，控制器输出控制信号驱动第一电动控制阀（M1）逐渐开启，部分流量通过第一电动控制阀（M1）流向主机，直至主机两端以及集、分水器之间的实时压差均达到各自的标准压差值。

5.根据权利要求2所述的中央空调末端与主机双向流量匹配方法，其特征是：它还包括以下步骤：当末端的水阀开启数量增加，集、分水器之间的实时压差降至集、分水器之间的标准压差之下时，控制器输出信号控制第一电动控制阀（M1）逐渐关闭；当第一电动控制阀（M1）全部关闭，集、分水器之间的实时压差值仍然不能达到标准压差值时，控制器输出控制水泵转速增加，主机两端的实时压差增加，大于主机两端的标准压差值时，控制器输出控制信号逐渐打开第二电动控制阀（M2），部分流量经过第二电动控制阀（M2）流向末端，主机两端的实时压差降低，集、分水器之间的实时压差增加，直至主机两端以及集、分水器之间的实时压差均达到各自的标准压差值。

6.根据权利要求2-5之一所述的中央空调末端与主机双向流量匹配方法，其特征是所述的参数初始化中还包括：设定主机两端的温差值，设定集水器与分水器之间的标准温差值即集、分水器之间的标准温差值；

中央空调系统启动后，控制器输出启动水泵一和水泵二，同时通过第一温度传感器（T1）、第二温度传感器（T2）检测主机两端的温差值，如果检测到的主机两端的实时温差值低于标准温差值时，则降低参数初始化中设定的主机两端的标准压差值至该值的70%，反之增加参数初始化中设定的主机两端的标准压差值至该值的130%；

通过第四温度传感器（T4）、第三温度传感器（T3）检测集、分水器之间的实时温差值，如果检测到集、分水器之间的实时温差值低于标准温差值时，则降低参数初始化中设定的集、分水器之间的标准压差值至该值的70%，反之增加参数初始化中设定的集、分水器之间的标准压差值至该值的130%。

7.根据权利要求6所述的中央空调末端与主机双向流量匹配方法，其特征是主机两端的温差值为2°C -10°C，集水器与分水器之间的标准温差值为2°C -15°C。