CN103149039A - 一种中央空调系统节能评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调系统节能评估系统，包括中央空调系统节能分析测试平台，分别与中央空调系统节能分析测试平台分别连接电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块，各采集模块分别包括与其对应的多个传感器，传感器设置在所需采集数据的区域。该系统通过各采集模块对中央空调系统按其设备分部进行分散的数据采集，通过有线或无线方式进行数据上传形成汇总，从而实现对中央空调系统的节能效果进行分析测试。该系统各模块采用便携式设计和易装式设计，组装简单，大部分的中央空调系统都可使用，通用性广泛。该系统可方便对位于建筑内分散的中央空调系统设备进行数据采集，解决了分散数据采集和数据汇总上传的难题。

Description

一种中央空调系统节能评估系统

技术领域

本发明属于建筑能源管理领域，具体涉及一种建筑中央空调系统的节能评估系统。 

背景技术

建筑物的主要耗能集中于建筑的中央空调系统负荷，目前我国也在大力的推广节能型建筑，大量的节能产品和能源形式在建筑中央空调系统中得到应用，由于中央空调系统应用方式、能源方案的多样性和复杂性，准确的评定一个建筑物或建筑内的一个区域在中央空调系统的耗能量和节能量成为一个技术难题，以往针对建筑中央空调系统的智能统计主要是通过楼宇自控系统（Building Automationg System）或中央空调自控系统来实现，但这种方式存在以下问题： 

1）楼宇自控系统的主要应用是针对建筑内部设备的控制、数据监视和运行管理，对于整栋建筑的中央空调系统节能效果分析和节能数据很难实现直观的数据体现。 

2）楼宇自控系统属于庞大的系统工程在实施成本和综合应用上都相对复杂，同时楼宇自控系统的设计都是针对某个建筑进行独立设计，不能实现与其它建筑的通用。 

3）楼宇自控系统一但实施完成很难移动应用。 

专利号为“ZL03117539.2”、公开号为“CN1455198”的中国专利公开的“中央空调节能控制系统集中控制方法及其传感器模块”以及专利号为“ZL03135207.3”、公开号为“CN1482409”的中国专利公开的“中央空调节能控制系统主要描述了通过对中央空调系统的数据采集分析后，实现中央空调系统的节能自动控制，但存在以下问题： 

1）要解决的是中央空调系统的节能控制方式和控制原理，实施的目的是针对于中央空调系统的集中控制和节能逻辑控制，对于中央空调系统节能情 况的数据及分析不能直观的体现。 

2）在实施方式上也是根据某个建筑物中央空调系统进行针对性的设计，设计完成后一套系统仅试用于所针对建筑的中央空调系统，不能通用于其它建筑的中央空调系统。 

3）在实施和应用上也没有考虑便携的方式，系统完成后很难移动。 

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种中央空调系统节能评估系统，对中央空调系统设备分布进行分散的数据采集，并将采集的数据上传形成数据汇总，实现对中央空调系统节能效果的分析测试。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种中央空调系统节能评估系统，包括中央空调系统节能分析测试平台，以及分别与中央空调系统节能分析测试平台连接电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块： 

电量采集模块用于对中央空调系统的所有用电设备的用电量进行采集汇总，并将汇总的用电量数据集中上传至中央空调系统节能分析测试平台； 

温度采集模块用于对中央空调系统的供回水温度以及室内外温度进行检测，并将测量的温度数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台； 

流量采集模块用于对中央空调系统的水流量进行检测，并将测量的水流量数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台； 

压力采集模块用于对中央空调系统主管和支管的压力进行测量，并将测量的压力数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台； 

中央空调系统节能分析测试平台用于接收各模块上传的数据，并对各模块上传的数据进行综合汇总统计； 

所述的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块分别包括多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器，电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器设置在所要进行电量、温度、流量和压力测试的区域。 

进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，该系统还包括与中央空调系统节能分析测试平台连接的用于显示测试结果的平台显示操作终端。 

进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，该系统还包括与中央空调系统节能分析测试平台连接的综合数据采集模块，综合数据采集模块设置在中央空调系统的能耗设备集中区域，包括电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器。 

进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，所述的电量采集模块设置于中央空调系统低压配电室内，电量传感器对中央空调系统的制冷主机、冷冻变频泵、冷却变频泵、补水泵配电箱、冷却塔配电箱的用电量进行采集，并将采集的数据转换成电信号上传至中央空调系统节能分析测试平台。 

进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，所述的温度采集模块设置于中央空调系统冷站机房内，温度传感器对中央空调系统的主管、支管温度以及建筑物室内温度和和室外温度进行检测，并将检测到的温度数据转换成电信号集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。 

进一步，如上所述的一种中央空调系统节能评估系统，所述的流量采集模块设置于中央空调系统冷站机房内，流量传感器对中央空调系统的主管、支管水流量进行检测，并将测量的水流量数据转换成电信号集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。 

进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，所述的压力采集模块设置在中央空调系统管道上，压力传感器对中央空调系统的主管、支管的压力进行测量，并将检测到的温度数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。 

再进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，所述的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块在设置时，如果各模块与 中央空调系统节能分析测试平台的距离在设定距离内，各模块通过有线方式与中央空调系统节能测试平台连接；如果各模块与中央空系统调节能分析测试平台的距离大于设定距离，各模块通过无线发射和接收方式与中央空调系统节能测试平台连接。 

更进一步，如上所述的一种中央空调节能评估系统，所述的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块、以及其对应的多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器均为独立的便携式设计。 

本发明的有益效果在于： 

1）本发明对中央空调系统按其设备分部进行分散的数据采集，通过有线或无线方式进行数据上传形成数据汇总，从而实现对中央空调系统的节能效果进行分析测试。 

2）本发明的各种单元都采用便携式设计和易装式设计，只要进行简单的组装就可实现对不同建筑的中央空调系统进行节能分析和测试。 

3）本发明是针对中央空调系统的用电量、温度、压力、流量等数据进行采集汇总分析和测试，同时对所使用的其它消耗性能源（电、天然气、油或蒸汽等）、和可再生能源（地热能、太阳能等）的消耗和摄取量进行采集汇总分析，不受中央空调系统的应用方式和种类的约束，因此本发明对于大部分的中央空调系统都可适用，通用性广泛。 

附图说明

图1为具体实施方式一种中央空调系统节能评估系统的总体结构框图； 

图2为具体实施方式中电量采集模块、流量采集模块、温度采集模块与中央空调系统节能分析测试平台的连接示意图； 

图3为实施例中温度采集模块在中央空调系统中的分布结构示意图； 

图4为实施例中电量采集模块在中央空调系统中的分布结构示意图； 

图5为实施例中流量采集模块在中央空调系统中的分布结构示意图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。 

中央空调系统的设备在建筑内分布比较分散，针对中央空调系统的各种数据采集并汇总相对比较困难，本发明按中央空调系统所要采集的电量、流量、温度、压力、能源种类等系统数据分类，设计出电量采集模块、流量采集模块、温度采集模块、压力采集模块、综合数据采集模块，以上采集模块按中央空调系统的分布情况进行分开设置，进行数据采集。采集模块和采集传感器都是独立的便携式设计，如采集模块与便携式中央空调系统节能分析测试平台距离较近，可采用有线方式进行数据传输；如采集模块与便携中央空调系统节能分析测试平台距离较远，可采用有无线发射和接收方式进行数据传输。通过此种方法可方便的对位于建筑内分散的中央空调系统设备进行数据采集，此种方式解决了分散数据采集和数据汇总上传的难题。 

图1示出了本发明一种中央空调系统节能评估系统的结构框图，由图中可以看出，该系统主要包括中央空调系统节能分析测试平台11，分别与中央空调系统节能分析测试平台11分别连接的多路电量采集模块12、流量采集模块13、温度采集模块14、压力采集模块15和综合数据采集模块16，还包括与中央空调系统节能分析测试平台11连接的平台显示操作终端17；电量采集模块12、流量采集模块13、温度采集模块14、压力采集模块15分别包括多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器，电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器设置在所要进行电量、温度、流量和压力测试中央空调中的特定区域；综合数据采集模块包括电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器，设置在放置于中央空调系统的能耗。其中， 

电量采集模块12用于对中央空调系统的所有用电设备的用电量进行采集汇总，并将汇总的用电量数据集中上传至中央空调系统节能分析测试平台； 

流量采集模块13用于对中央空调系统的水流量进行检测，并将测量的水流量数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台； 

温度采集模块14用于对中央空调系统的供回水温度以及室内外温度进行检测，并将测量的温度数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台； 

压力采集模块15用于对中央空调系统主管和支管的压力进行测量，并将测量的压力数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台； 

综合数据采集模块16用于将中央空调系统中与能耗相关的数据进行集中的采集，并将数据转换为标准的电信号传送至中央空调节能分析测试平台，进行数据最终的汇总和分析； 

中央空调系统节能分析测试平台11用于接收各模块上传的数据，并对各模块上传的数据进行综合汇总统计； 

平台显示操作终端17与中央空调系统节能分析测试平台连接，用于显示中央空调系统节能分析测试平台11的汇总统计结果，并对中央空调系统的设备参数进行录入。 

上述各模块在进行数据测量检测采集时，电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块分别通过多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器对所要采集的数据进行测量，如图1中所示，多路采集模块分别对应各自的传感器进行各自数据的采集，其中，电量采集模块12设置于中央空调系统低压配电室内，多个电量传感器分别设置在中央空调系统的制冷主机、冷冻变频泵、冷却变频泵、补水泵配电箱和冷却塔配电箱，将设备的用电量由电量采集模块传送至中央空调节能分析测试平台11。温度采集模块设置14于中央空调系统冷站机房内，多个温度传感器设置在中央空调系统的主管、支管以及建筑物室内温和室外，将各处的温度传送至中央空调节能分析测试平台11。流量采集模块13设置于中央空调系统冷站机房内，流量传感器设置在中央空调系统的主管、支管，将各处的水流量的测量结果传送至中央空调节能分析测试平台11；压力采集模块15设置在中央空调系统管道上，压力传感器设置在中央空调系统的主管、支管，将各处的压力测量结果传送至中央空调节能分析测试平台11。 

电量传感器功能：对中央空调系统中所有设备的用电量进行测量并将数据转换为电信号； 

温度传感器功能：对建筑物的内部环境温度进行多路测量、对室外自然环境温度进行测量、对中央空调系统的主管、支管温度进行测量，并将以上数据转换为电信号； 

流量传感器功能：对中央空调系统的主管、支管流量进行测量并将数据 转换为电信号； 

压力传感器功能：对中央空调系统的主管、支管的压力进行测量并将数据转换为电信号； 

各路数据采集模块通过传感器进行数据采集后，待传感器检测的多路信号进行汇总，并将汇总的信号发送给与中央空调系统节能分析测试平台11，中央空调系统节能分析测试平台11对多路数据采集模块所发送过来的信号，进行处理，形成数据库，综合中央空调系统的所有能耗情况，通过计算分析可生成中央空调系统的节能情况数据报告，也可通过数据对比针对于中央空调系统的单台设备进行节能数据分析，最后平台显示操作终端17通过触摸屏控制整个平台的工作，集中显示所有数据分析结果。图2中示出了电量采集模块、流量采集模块、温度采集模块与中央空调系统节能分析测试平台的连接，图中a为传感器接头。 

本系统的各部分（电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块、以及其对应的多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器）均采用便携式设计，所有设备均可方便的携带和安装，设计方式因其便携性和易装性，可用于对不同建筑中央空调系统的节能分析和测试。由于中央空调系统的设备在建筑内分布比较分散，各采集模块的设置可以根据不同的情况在不同的位置进行相应设置。一般情况下，电量采集模块设置于中央空调系统低压配电室内，对中央空调系统的制冷主机、冷冻变频泵、冷却变频泵、补水泵配电箱、冷却塔配电箱的用电量进行采集，并将采集的数据转换成电信号上传至中央空调系统节能分析测试平台。多路温度采集模块设置于中央空调系统冷站机房内，对中央空调系统冷却侧的供回水温度、每一层的供回水温度、室外温度和室内温度进行检测，并将检测到的温度数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。多路流量采集模块设置于中央空调系统冷站机房内，对中央空调系统冷却侧水流量和每一层的水流量进行检测，并将测量的水流量数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。压力采集模块设置在中央空调系统管道上，对中央空调系统的主管、支管的压力进行测量，并将检测到的温度数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。 

下面结合具体实施例对本系统进行进一步的详细介绍。 

实施例 

本实施例中现有中央空调系统为2.5万平米的建筑制冷，中央空调系统的组成为：螺杆式制冷主机（3台，图中C所示）、冷却塔（3台，图中B所示）、冷冻循环水泵（4台变频控制，图中D2所示）、冷却循环水泵（4台变频控制，图3D1所示）、分集水器（1组，将主机的制冷量分配给楼内的各个分区）、定压补水机组（2套，图中E所示）、软化水设备（1套，图中F所示），如图3-图5所示。在采用本发明所述系统进行中央空调系统节能分析的具体步骤如下： 

步骤一：将多路电量采集模块（或其它能源消耗摄取量采集模块）放置于中央空调系统低压配电室内，对中央空调系统的所有用电设备的用电量进行采集汇总，并将所有中央空调用电设备的用电量情况实时的发送给便携式中央空调系统节能分析测试平台，如图4中所示，数据采集回路13路即共13个电量传感器（图4中G所指为电量传感器），分别包含3台螺杆式制冷主机每台的用电量；4台冷冻变频泵每台的用电量；4台冷却变频泵每台的用电量，1套补水泵配电箱的用电量；1套冷却塔配电箱的用电量，以上13个采集回路涵盖了中央空调系统的所有用电设备，并将测量的用电量数据集中上传至便携式中央空调系统节能测试平台。 

步骤二：将多路温度采集模块放置于中央空调冷站机房，如图3中所示，本实施例中，对供回水温度检测时数据采集包括16路，包括对中央空调系统冷冻侧供回水进行温度检测、对中央空调冷却侧供回水温度进行检测、对中央空调系统一至四层每一层的供回水温度进行检测、对室外温度进行检测、对室内温度进行3个取点检测（此3个检测点可随意更换位置），并将测量的温度数据集中上传至便携式中央空调系统节能测试平台。图中，A表示温度传感器。 

步骤三：将多路流量采集模块放置于中央空调冷站机房，对中央空调系统冷冻侧水流量进行检测、对中央空调冷却侧水流量进行检测、对中央空调系统一至四层每一层的空调水流量进行检测，并将测量的水流量数据集中上传至便携式中央空调系统节能测试平台，如图5所示。 

步骤四：将各种多路采集模块与便携式中央空调节能测试平台进行连接， 并通过平台显示操作终端将中央空调系统主要用电设备的出厂参数进行录入，以上工作完成后起动平台开始进行节能测试分析： 

中央空调系统用电量分析统计，根据电量采集模块所检测的电量数据进行综合汇总，统计出中央空调系统的时时用电量，并生成历史用电量曲线。 

中央空调系统冷量分析统计，通过对冷冻侧，冷却侧、冷冻侧、一至四层空调水的流量检测形成流量数据，同时通过对冷冻侧供回水温度、冷却侧供回水温度、一至四层空调系统供回水温度检测形成温度数据，可时时计算出冷冻侧总的冷量的供应量和一至四层每层冷量的供应量（冷量=流量*供回水的温差），并生成历史冷量数据。 

通过对室外温度的变化情况进行检测，生成室外温度的历史数据。 

通过对室内温度的检测，生成室内温度的历史数据。 

通过对以上数据进行对比分析，可生成中央空调系统在一个时间段和一个单点时间内的能耗情况和节能数据， 

通过对中央空调系统所包含的用电设备的耗电量时时检测并与设备的额定容量进行对比，也可以准确的判断每台设备在运行时的节电量。 

本发明主要针对中央空调系统节能效果分析和测试，发明采用便携式设计，平台可随意进行移动和运输，可以适用于大部分使用中央空调系统的节能效果分析和测试。该系统可以直观的对中央空调系统阶段性综合能耗的节能效果进行数据显示，对中央空调系统长期综合能耗的节能效果进行数据显示，对于中央空调系统中的单台设备的节能效果进行数据显示。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (9)

1.一种中央空调系统节能评估系统，包括中央空调系统节能分析测试平台，以及分别与中央空调系统节能分析测试平台连接的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块，其特征在于：

电量采集模块用于对中央空调系统的所有用电设备的用电量进行采集汇总，并将汇总的用电量数据集中上传至中央空调系统节能分析测试平台；

温度采集模块用于对中央空调系统的供回水温度以及室内外温度进行检测，并将测量的温度数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台；

流量采集模块用于对中央空调系统的水流量进行检测，并将测量的水流量数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台；

压力采集模块用于对中央空调系统主管和支管的压力进行测量，并将测量的压力数据集中上传至中央空系统调节能分析测试平台；

中央空调系统节能分析测试平台用于接收各模块上传的数据，并对各模块上传的数据进行综合汇总统计；

所述的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块分别包括多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器，电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器设置在所要进行电量、温度、流量和压力测试的区域。

2.如权利要求1所述的一种中央空调节能评估系统，其特征在于：该系统还包括与中央空调系统节能分析测试平台连接的用于显示测试结果的平台显示操作终端。

3.如权利要求2所述的一种中央空调节能评估系统，其特征在于：该系统还包括与中央空调系统节能分析测试平台连接的综合数据采集模块，综合数据采集模块设置在中央空调系统的能耗设备集中区域，包括电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器。

4.如权利要求1至3之一所述的一种中央空调节能评估系统，其特征在于：所述的电量采集模块设置于中央空调系统低压配电室内，电量传感器对中央空调系统的制冷主机、冷冻变频泵、冷却变频泵、补水泵配电箱、冷却塔配电箱的用电量进行采集，并将采集的数据转换成电信号上传至中央空调系统节能分析测试平台。

5.如权利要求1至3之一所述的一种中央空调系统节能评估系统，其特征在于：所述的温度采集模块设置于中央空调系统冷站机房内，温度传感器对中央空调系统的主管、支管温度以及建筑物室内温度和和室外温度进行检测，并将检测到的温度数据转换成电信号集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。

6.如权利要求1至3之一所述的一种中央空调系统节能评估系统，其特征在于：所述的流量采集模块设置于中央空调系统冷站机房内，流量传感器对中央空调系统的主管、支管水流量进行检测，并将测量的水流量数据转换成电信号集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。

7.如权利要求1至3之一所述的一种中央空调系统节能评估系统，其特征在于：所述的压力采集模块设置在中央空调系统管道上，对中央空调系统的主管、支管的压力进行测量，并将检测到的温度数据转换成电信号集中上传至中央空系统调节能分析测试平台。

8.如权利要求1至3之一所述的一种中央空调系统节能评估系统，其特征在于：所述的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块在设置时，如果各模块与中央空调系统节能分析测试平台的距离在设定距离内，各模块通过有线方式与中央空调系统节能测试平台连接；如果各模块与中央空系统调节能分析测试平台的距离大于设定距离，各模块通过无线发射和接收方式与中央空调系统节能测试平台连接。

9.如权利要求8所述的一种中央空调系统节能评估系统，其特征在于：所述的电量采集模块、温度采集模块、流量采集模块和压力采集模块、以及其对应的多个电量传感器、温度传感器、流量传感器和压力传感器均为独立的便携式设计。

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