CN103277863A - 空调冷水变流量系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调冷水变流量系统，包括冷水机组系统和供水回路系统，冷水机组系统包括冷水机组，供水回路系统包括供水管路和回水管路，冷水机组系统的出水口与供水管路之间设有供水总管，冷水机组系统的进水口与回水管路之间设有回水总管；供水管路或回水管路上设有水泵系统，至少一个供水回路系统的供水管路和回水管路之间设有连通旁路，连通旁路上设有自动旁通阀，且至少一个冷水机组的进水口和出水口之间设有压差传感器I，或至少一个冷水机组的进水口或出水口上设有流量传感器，压差传感器I或流量传感器与自动旁通阀之间设有旁通阀控制系统。本发明还公开了一种空调冷水变流量系统的控制方法。

Description

空调冷水变流量系统及其控制方法

技术领域

本发明属于中央空调技术领域，具体涉及一种空调冷水变流量系统及其控制方法。

背景技术

目前，大型中央空调冷水系统一般采用一级泵变流量系统和二级泵变流量系统来调节流量。

如图1所示，为现有的一种一级泵变流量系统的水流程图。该一级泵变流量系统包括冷水机组系统、一级泵组和并联设置的供水回路，冷水机组系统包括多个冷水机组1，供水回路包括供水管路2和回水管路3，一级泵组包括并联设置的多个水泵4。冷水机组系统的出水管与一级泵组的进水管相连，一级泵组的出水管汇总得到供水总管5与供水管路2相连，且通过用户后利用回水管路3和由回水管汇总的回水总管6回流至冷水机组系统循环利用，一级泵组的供水总管5与回水总管6之间设有流量调节旁路，流量调节旁路上设有自动旁通阀8。

该一级泵变流量系统虽然具有流程简单、设备数量较少、造价较低和占地面积较小的优点，但是不能对所有的用户做到按需供应，尤其是在大型中央空调项目中，除了距离制冷站最远的用户，其余大部分用户主要依靠阀门等人为降压措施取得合适的工作压差，存在较大的能耗浪费现象。

如图2所示，为现有的一种二级泵变流量系统的水流程图。该二级泵变流量系统包括冷水机组1，与冷水机组1一一对应设置在其出水管路上的一级水泵9，一级水泵9的出水管汇总后与供水总管5相连，供水管路2上设有二级泵组，二级泵组包括至少两个并联设置的二级水泵10，且供水总管5和回水总管6之间设有平衡管11。

该二级泵变流量系统的一级水泵9用于克服制冷站内的水阻力，二级水泵10用于克服制冷站外管网及各个用户环路的水阻力，虽然在一定程度上能够做到对用户的按需供应，并极大地改善了水泵能耗浪费现象，但是，由于其流程较复杂，导致设备数量多、控制复杂、造价较高和占地面积较大的缺陷，并且与之配套的配电设施、土建工程量也较多。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空调冷水变流量系统及其控制方法，该空调冷水变流量系统既能够达到现有二级泵变流量系统的节能效果，又能够在保证系统安全、稳定运行的前提下降低总造价、减少机房面积。

为达到上述目的，本发明首先提出了一种空调冷水变流量系统，包括冷水机组系统和并联设置的供水回路系统，所述冷水机组系统包括冷水机组，所述供水回路系统包括供水管路和回水管路，所述冷水机组系统的出水口与所述供水管路之间设有供水总管，所述冷水机组系统的进水口与所述回水管路之间设有回水总管；

所述供水管路或回水管路上设有用于驱动冷水循环的水泵系统，至少一个供水回路系统的供水管路和回水管路之间设有连通旁路，所述连通旁路上设有自动旁通阀，所述连通旁路位于所述水泵系统靠近用户的一侧，且至少一个冷水机组的进水口和出水口之间设有压差传感器I，或至少一个冷水机组的进水口或出水口上设有流量传感器，所述压差传感器I或所述流量传感器与所述自动旁通阀之间设有旁通阀控制系统。

进一步，设有所述连通旁路的所述供水回路系统上设有用于检测冷水流量的流量探测装置，所述流量探测装置位于所述连通旁路靠近用户的一侧。

进一步，所述流量探测装置为靶式流量计、压差式流量传感器、转子式流量传感器、椭圆齿轮流量传感器、腰轮流量传感器、涡轮流量传感器、超声波流量传感器或涡街流量传感器。

进一步，所述供水回路系统上设有位于所述水泵系统靠近用户一侧的压差传感器II或水温传感器，所述水温传感器为两个并分别设置在属于同一个供水回路系统的供水管路和回水管路上。

进一步，设置在同一个供水回路系统上的所述压差传感器II与所述水泵系统之间、或所述水温传感器与所述水泵系统之间设有用于控制水泵系统的水泵控制系统；所述水泵控制系统包括变频器、控制器和信号通道；或所述水泵控制系统包括变频器和信号通道；或所述水泵控制系统包括启动器、控制器和信号通道。

本发明还提出了一种用于如上所述空调冷水变流量系统的控制方法：

1）开启自动旁通阀：当冷水机组的运行台数为一台，且该冷水机组的流量小于设定的数值范围时，开启自动旁通阀；否则，保持所有自动旁通阀关闭；

2）调节自动旁通阀的开度：

2.1.当运行的冷水机组的流量值低于设定的数值范围时，开大自动旁通阀的开度；

2.2.当运行的冷水机组的流量值落在设定的数值范围时，保持自动旁通阀的开度不变；

2.3.当运行的冷水机组的流量值高于设定的数值范围时，关小或关闭自动旁通阀的开度。

进一步，在所述步骤1）中开启自动旁通阀时：

1.1.当检测到流量的流量探测装置的数量等于1时，开启与该流量探测装置设置在同一个供水回路系统上的自动旁通阀；

1.2.当检测到流量的流量探测装置的数量等于0时，开启设有连通旁路的供水回路系统中、累计运行时间最少的水泵系统和开启与该水泵系统设置在同一个供水回路系统上的自动旁通阀；

1.3.当检测到流量的流量探测装置的数量大于1时，开启与检测到流量的流量探测装置对应的供水回路系统中，设置在水泵系统累计运行时间最少的供水回路系统中的自动旁通阀。

进一步，所述步骤2.3中，关小或关闭自动旁通阀的开度后：

2.3.1.当自动旁通阀的开度≠0时，保持空调冷水变流量系统的运行状态不变；

2.3.2.当自动旁通阀的开度=0时，且与该自动旁通阀设置在同一个供水回路系统中的流量探测装置探测到具有流量，保持空调冷水变流量系统的运行状态不变；

2.3.3.当自动旁通阀的开度=0，且与该自动旁通阀设置在同一个供水回路系统中的流量探测装置未探测到具有流量，停止设置在该供水回路系统中的水泵系统。

进一步，所述步骤2）中，当开大所述自动旁通阀的开度时，优先开大设置在探测到有冷水流量的所述供水回路系统中的自动旁通阀的开度；当关小所述自动旁通阀的开度时，优先关小设置在探测到无冷水流量的所述供水回路系统中的自动旁通阀的开度；且所述自动旁通阀的开度为所有自动旁通阀的总开度。

进一步，所述冷水机组的流量值采用所述压差传感器I采集的所述冷水机组进水口和出水口之间的压差信号、或所述流量传感器采集的通过所述冷水机组的流量信号计算得到。

本发明的有益效果在于：

本发明的空调冷水变流量系统，保留了在供水管路或回水管路上设置的水泵系统，并取消了设置在冷水机组系统内的水泵，水泵系统能够克服供水回路系统内的阻力，能够按照不同用户需求的水泵扬程分别供应，相对于一级泵变流量系统，改善了水泵能耗浪费现象，相对于现有的二级泵变流量系统，既保留了节能性，又简化了流程，设备数量、控制复杂程度、造价和占地面积均相应的减少和降低；通过在冷水机组的进水口和出水口之间设置压差传感器I，或在冷水机组的进水口或出水口上设置流量传感器，能够根据压差传感器I检测到的压差信号或流量传感器检测到的流量信号来调节自动旁通阀的开度，使得冷水机组运行安全、平稳，因此，本发明的空调冷水变流量系统既能够达到现有二级泵变流量系统的节能效果，又能够在保证冷水机组安全、稳定运行的前提下降低总造价、减少机房面积，适于大规模推广运用。

本发明空调冷水变流量系统的控制方法，控制逻辑清晰、流程简单，旁通控制的启动、调节、停止功能的判断条件清晰、执行动作简单；所需硬件全部为常用硬件，实施简单，可靠性高。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为现有的一种一级泵变流量系统的水流程图；

图2为现有的一种二级泵变流量系统的水流程图；

图3为本发明空调冷水变流量系统实施例的水流程图；

图4为本实施例空调冷水变流量系统的水泵系统控制原理图；

图5为本实施例空调冷水变流量系统的自动旁通阀控制原理图；

图6为本发明空调冷水变流量系统的控制方法的逻辑框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图3所示，为本发明空调冷水变流量系统实施例的水流程图。本实施例的空调冷水变流量系统，包括冷水机组系统和并联设置的供水回路系统，冷水机组系统包括冷水机组1，供水回路系统包括供水管路2和回水管路3，冷水机组系统的出水口与供水管路2之间设有供水总管5，冷水机组系统的进水口与回水管路3之间设有回水总管6，冷水机组1之间可以串联设置或并联设置，本实施例的冷水机组1并联设置在供水总管5与回水总管6之间。

供水管路2或回水管路3上设有用于驱动冷水循环的水泵系统，至少一个供水回路系统的供水管路2和回水管路3之间设有连通旁路12，连通旁路12上设有自动旁通阀8，连通旁路12位于水泵系统靠近用户的一侧，且至少一个冷水机组1的进水口和出水口之间设有压差传感器I13，或至少一个冷水机组1的进水口或出水口上设有流量传感器14，压差传感器I13或流量传感器14与自动旁通阀8之间设有旁通阀控制系统7，如图5所示，本实施例的冷水机组系统包括四个并联设置的冷水机组1，其中两个冷水机组1的进水口和出水口之间设有压差传感器I13，另两个冷水机组1的进水口和出水口上分别设有流量传感器14。本实施例的水泵系统设置在供水管路2上，每一个水泵系统均包括并联设置的至少两个水泵15，本实施例的水泵系统包括两个并联设置的水泵15。当然，根据需要，同一个空调冷水变流量系统中的水泵系统的水泵15的数量也可以不相等，其原理相当，不再累述。

如图3所示，本实施例的空调冷水变流量系统仅表示了三个供水回路系统，但是根据需要，供水回路系统可以设置为两个、四个或四个以上。三个供水回路系统中，其中两个供水回路系统的供水管路2和回水管路3之间设有连通旁路12，用于调节空调冷水变流量系统内的冷水流量和压力，可使空调冷水变流量系统运行安全和平稳。

优选的，设有连通旁路12的供水回路系统上设有用于检测冷水流量的流量探测装置19，如图4所示，流量探测装置19位于连通旁路靠近用户的一侧，流量探测装置19可设置在供水管路2或回水管路3上，本实施例的流量探测装置19设置在回水管路3上。通过设置流量探测装置19，能够检测供水回路系统内是否有流量。流量探测装置19可以采用现有的多种流量计实现，如流量探测装置19可以为靶式流量计、压差式流量传感器、转子式流量传感器、椭圆齿轮流量传感器、腰轮流量传感器、涡轮流量传感器、超声波流量传感器或涡街流量传感器，本实施例的流量探测装置19采用压差式流量传感器，并设置在回水管路3上。

进一步，供水回路系统上设有位于水泵系统靠近用户一侧的压差传感器II16或水温传感器17，如图4所示，本实施例的空调冷水变流量系统所表示的三个供水回路系统中，其中两个供水回路系统上设置有压差传感器II16，另一个供水回路系统上设置有水温传感器17，水温传感器17为两个并分别设置在属于同一个供水回路系统的供水管路2和回水管路3上。优选的，设置在同一个供水回路系统上的压差传感器II16与水泵系统之间、或水温传感器17与水泵系统之间设有用于控制水泵15的水泵控制系统18。水泵控制系统18可以采用多种形式实现，如水泵控制系统18可以为包括变频器、控制器和信号通道；或水泵控制系统18可以为包括变频器和信号通道；或水泵控制系统18可以为包括启动器、控制器和信号通道。控制系统接收来自压差传感器II16采集的压差信号或来自水温传感器17采集的水温信号，实现对水泵系统中的水泵运行台数和水泵运转速度进行控制。

本实施例的空调冷水变流量系统，保留了在供水管路2或回水管路3上设置的水泵系统，并取消了设置在冷水机组系统内的水泵，水泵系统能够克服供水回路系统内的阻力，能够按照不同用户需要的水泵扬程分别供应，相对于一级泵变流量系统，改善了水泵能耗浪费现象，相对于现有的二级泵变流量系统，既保留了节能性，又简化了流程，设备数量、控制复杂程度、造价和占地面积均相应的减少和降低；通过在冷水机组1的进水口和出水口之间设置压差传感器I13，或在冷水机组1的进水口或出水口上设置流量传感器14，能够根据压差传感器I13检测到的压差信号或流量传感器14检测到的流量信号来调节自动旁通阀8的开度，使得冷水机组1运行安全、平稳，因此，本实施例的空调冷水变流量系统既能够达到现有二级泵变流量系统的节能效果，又能够在保证冷水机组1安全、稳定运行的前提下降低总造价、减少机房面积，适于大规模推广运用。

下面结合上述空调冷水变流量系统对本发明空调冷水变流量系统的控制方法的具体实施方式作详细说明。

如图6所示，为本发明空调冷水变流量系统的控制方法的逻辑框图。本实施例空调冷水变流量系统的控制方法如下：

1）开启自动旁通阀：当冷水机组1的运行台数为一台，且该冷水机组1的流量小于设定的数值范围时，开启自动旁通阀8；否则，保持所有自动旁通阀8关闭；

具体的，在开启自动旁通阀8的过程中：

1.1.当检测到流量的流量探测装置19的数量等于1时，开启与该流量探测装置19设置在同一个供水回路系统上的自动旁通阀8；

1.2.当检测到流量的流量探测装置19的数量等于0时，开启设有连通旁路12的供水回路系统中、累计运行时间最少的水泵系统和开启与该水泵系统设置在同一个供水回路系统上的自动旁通阀8；

1.3.当检测到流量的流量探测装置19的数量大于1时，开启与检测到流量的流量探测装置19对应的供水回路系统中，设置在水泵系统累计运行时间最少的供水回路系统中的自动旁通阀8。

2）调节自动旁通阀8的开度：

2.1.当运行的冷水机组1的流量值低于设定数值范围时，开大自动旁通阀8的开度；

2.2.当运行的冷水机组1的流量值落在设定数值范围时，保持自动旁通阀8的开度不变；

2.3.当运行的冷水机组1的流量值高于设定数值范围时，关小或关闭自动旁通阀8的开度，且在关小或关闭自动旁通阀的开度后：

2.3.1.当自动旁通阀8的开度≠0时，保持空调冷水变流量系统的运行状态不变；

2.3.2.当自动旁通阀8的开度=0时，且与该自动旁通阀8设置在同一个供水回路系统中的流量探测装置19探测到具有流量，保持空调冷水变流量系统的运行状态不变；

2.3.3.当自动旁通阀8的开度=0，且与该自动旁通阀8设置在同一个供水回路系统中的流量探测装置19未探测到具有流量，停止设置在该供水回路系统中的水泵系统。

步骤2）中设定的冷水机组1的流量数值范围与步骤1）中设定的冷水机组1的流量数值范围相同。

本实施例空调冷水变流量系统的控制方法，控制逻辑清晰、流程简单，旁通控制的启动、调节、停止功能的判断条件清晰、执行动作简单；所需硬件全部为常用硬件，实施简单，可靠性高。

进一步，所述步骤2）中，当开大自动旁通阀8的开度时，优先开大设置在探测到有冷水流量的供水回路系统中的自动旁通阀8的开度；当关小自动旁通阀8的开度时，优先关小设置在探测到无冷水流量的供水回路系统中的自动旁通阀8的开度，且自动旁通阀8的开度为所有自动旁通阀的总开度，即当自动旁通阀8设置为两个或两个以上时，通过开大或关小自动旁通阀8的总开度来调节系统的压力和流量，使得系统运行安全和平稳。自动旁通阀8和水泵系统必须同时开启才能起到控制效果，那么，没有用户需求的环路，流量探测装置19就探测不到流量，优先关；本来就有用户需求的环路，流量探测装置19能探测到流量，优先开。这样就避免了仅仅为了自动旁通阀8工作，而开启对应的水泵系统，造成能耗浪费。

进一步，冷水机组1的流量值采用压差传感器I13采集的冷水机组1进水口和出水口之间的压差信号、或流量传感器14采集的通过冷水机组1的流量信号计算得到；

水泵控制系统接18收来自压差传感器II16的压差信号或来自水温传感器17的水温信号，并控制水泵系统的转速和运行台数。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种空调冷水变流量系统，包括冷水机组系统和并联设置的供水回路系统，所述冷水机组系统包括冷水机组，所述供水回路系统包括供水管路和回水管路，所述冷水机组系统的出水口与所述供水管路之间设有供水总管，所述冷水机组系统的进水口与所述回水管路之间设有回水总管，所述供水管路或回水管路上设有用于驱动冷水循环的水泵系统，其特征在于：

至少一个供水回路系统的供水管路和回水管路之间设有连通旁路，所述连通旁路上设有自动旁通阀，所述连通旁路位于所述水泵系统靠近用户的一侧，且至少一个冷水机组的进水口和出水口之间设有压差传感器I，或至少一个冷水机组的进水口或出水口上设有流量传感器，所述压差传感器I或所述流量传感器与所述自动旁通阀之间设有旁通阀控制系统。

2.根据权利要求1所述的空调冷水变流量系统，其特征在于：设有所述连通旁路的所述供水回路系统上设有用于检测冷水流量的流量探测装置，所述流量探测装置位于所述连通旁路靠近用户的一侧。

3.根据权利要求2所述的空调冷水变流量系统，其特征在于：所述流量探测装置为靶式流量计、压差式流量传感器、转子式流量传感器、椭圆齿轮流量传感器、腰轮流量传感器、涡轮流量传感器、超声波流量传感器或涡街流量传感器。

4.根据权利要求2所述的空调冷水变流量系统，其特征在于：所述供水回路系统上设有位于所述水泵系统靠近用户一侧的压差传感器II或水温传感器，所述水温传感器为两个并分别设置在属于同一个供水回路系统的供水管路和回水管路上。

5.根据权利要求4所述的空调冷水变流量系统，其特征在于：设置在同一个供水回路系统上的所述压差传感器II与所述水泵系统之间、或所述水温传感器与所述水泵系统之间设有用于控制水泵系统的水泵控制系统；所述水泵控制系统包括变频器、控制器和信号通道；或所述水泵控制系统包括变频器和信号通道；或所述水泵控制系统包括启动器、控制器和信号通道。

6.一种用于如权利要求1-5任一项所述空调冷水变流量系统的控制方法，其特征在于：

1）开启自动旁通阀：当冷水机组的运行台数为一台，且该冷水机组的流量小于设定的数值范围时，开启自动旁通阀；否则，保持所有自动旁通阀关闭；

2）调节自动旁通阀的开度：

2.1.当运行的冷水机组的流量值低于设定的数值范围时，开大自动旁通阀的开度；

2.2.当运行的冷水机组的流量值落在设定的数值范围时，保持自动旁通阀的开度不变；

2.3.当运行的冷水机组的流量值高于设定的数值范围时，关小或关闭自动旁通阀的开度。

7.根据权利要求6所述的空调冷水变流量系统的控制方法，其特征在于：在所述步骤1）中开启自动旁通阀时：

1.1.当检测到流量的流量探测装置的数量等于1时，开启与该流量探测装置设置在同一个供水回路系统上的自动旁通阀；

1.2.当检测到流量的流量探测装置的数量等于0时，开启设有连通旁路的供水回路系统中、累计运行时间最少的水泵系统和开启与该水泵系统设置在同一个供水回路系统上的自动旁通阀；

1.3.当检测到流量的流量探测装置的数量大于1时，开启检测到流量的流量探测装置对应的供水回路系统中，水泵系统累计运行时间最少的供水回路系统中的自动旁通阀。

8.根据权利要求6或7所述的空调冷水变流量系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2.3中，关小或关闭自动旁通阀的开度后：

2.3.1.当自动旁通阀的开度≠0时，保持空调冷水变流量系统的运行状态不变；

2.3.2.当自动旁通阀的开度=0时，且与该自动旁通阀设置在同一个供水回路系统中的流量探测装置探测到具有流量，保持空调冷水变流量系统的运行状态不变；

2.3.3.当自动旁通阀的开度=0，且与该自动旁通阀设置在同一个供水回路系统中的流量探测装置未探测到具有流量，停止设置在该供水回路系统中的水泵系统。

9.根据权利要求6所述的空调冷水变流量系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2）中，当开大所述自动旁通阀的开度时，优先开大设置在探测到有冷水流量的所述供水回路系统中的自动旁通阀的开度；当关小所述自动旁通阀的开度时，优先关小设置在探测到无冷水流量的所述供水回路系统中的自动旁通阀的开度；且所述自动旁通阀的开度为所有自动旁通阀的总开度。

10.根据权利要求6所述的空调冷水变流量系统的控制方法，其特征在于：所述冷水机组的流量值采用所述压差传感器I采集的所述冷水机组进水口和出水口之间的压差信号、或所述流量传感器采集的通过所述冷水机组的流量信号计算得到。

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