CN106545968A - 一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统 - Google Patents

一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，包括空调制冷主机，一级冷冻给水泵、集水池和分水池，所述集水池、一级冷冻给水泵、空调制冷主机和分水池依次连接，所述集水池和分水池均与大气连通，还包括智能主控模块、一级冷冻给水泵控制模块、采集集水池液位的第一液位传感器和采集分水池液位的第二液位传感器，智能主控模块接收来自于第一液位传感器和第二液位传感器的液位信号，智能主控模块通过一级冷冻给水泵控制模块与一级冷冻给水泵相连，并根据集水池和分水池的液位差控制一级冷冻给水泵的转速以保持流量平衡。本发明中央空调开式二级冷冻水节能控制系统可实现中央空调冷冻水系统节能运行。

Description

一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体讲是一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统。
背景技术
现行中央空调开式二级冷冻水系统控制多为分散手动工频控制，系统开启后，冷冻水泵随系统长期处于满负荷状态运行，无法根据实际负荷需求进行系统调节，造成极大的能源浪费。在开式二级冷冻水系统中，因系统与大气连通，无法应用压差旁通控制，目前的开式二级冷却水系统分水池和集水池之间通过盈亏管连接，盈亏管上设手动阀门，管理人员通过手动调节阀门开度来维持分水池和集水池之间的水量平衡。这种系统下，冷冻水泵一直处于满负荷的状态运行，电量能耗极大，造成能源浪费，无法实现中央空调开式二级冷冻水系统节能控制。
为了解决上述技术问题，本案由此而生。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，该控制系统可实现中央空调冷冻水系统节能运行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，包括空调制冷主机，一级冷冻给水泵、集水池和分水池，所述集水池、一级冷冻给水泵、空调制冷主机和分水池依次连接，所述集水池和分水池均与大气连通，还包括智能主控模块、一级冷冻给水泵控制模块、采集集水池液位的第一液位传感器和采集分水池液位的第二液位传感器，智能主控模块接收来自于第一液位传感器和第二液位传感器的液位信号，智能主控模块通过一级冷冻给水泵控制模块与一级冷冻给水泵相连，并根据集水池和分水池的液位差控制一级冷冻给水泵的转速以保持流量平衡。
进一步地，还包括与分水池相连的二级冷冻供水泵；所述空调制冷主机的冷冻水进口处安装有第一压力传感器，冷冻水出口处安装有第一温度传感器；所述二级冷冻供水泵的出口管道上安装有第二温度传感器、第二压力传感器和流量计，集水池的进口管道上安装有第三温度传感器和第三压力传感器；所述智能主控模块通过主机控制模块与空调制冷主机相连，智能主控模块通过二级水泵控制模块与二级冷冻供水泵相连；所述第一压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、流量计、第三温度传感器、第三压力传感器分别与智能主控模块相连，智能主控模块根据来自于第一压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、流量计、第三温度传感器、第三压力传感器的温度、压力、流量信号控制二级冷冻供水泵的转速。
进一步地，还包括放置于室外的温湿度传感器，温湿度传感器与智能主控模块相连。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，针对一级冷冻给水泵增加了智能控制，根据集水池和分水池的液位差来控制一级冷冻水泵的转速，使一级冷冻给水泵的转速与系统负荷匹配，在非满负荷状态下，一级冷冻给水泵无需满负荷运行，在保持流量平衡和系统正常运行的情况下减少能耗，达到节能的效果。
附图说明
图1为本发明的结构框架图。
图2为本发明的控制框架图。
图中所示：1、空调制冷主机 2、一级冷冻给水泵 3、二级冷冻供水泵 4、集水池 5、分水池 6、智能主控模块 7、第一压力传感器 8、第一温度传感器 9、第一液位传感器 10、第二液位传感器 11、第二温度传感器 12、第二压力传感器 13、流量计 14、第三温度传感器 15、第三压力传感器 16、传感器采集模块17、主机控制模块 18、一级水泵控制模块 19、二级水泵控制模块。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细阐述。
如图1至图2所示：一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，包括空调制冷主机1、一级冷冻给水泵2、二级冷冻供水泵3、集水池4、分水池5、智能主控模块6。集水池4、一级冷冻给水泵2、空调制冷主机1、分水池5、二级冷冻供水泵3依次通过管道连接。集水池4和分水池5均与大气连通，构成开式二级冷冻水循环系统。空调制冷主机1的冷冻水进口处安装有第一压力传感器7，冷冻水出口处安装有第一温度传感器8。集水池4和分水池5上分别安装有第一液位传感器9和第二液位传感器10。二级冷冻供水泵3的出口管道上安装有第二温度传感器11、第二压力传感器12和流量计13。集水池4的进口管道上安装有第三温度传感器14和第三压力传感器15。智能主控模块6通过主机控制模块17与空调制冷主机1相连，智能主控模块6通过一级水泵控制模块18与一级冷冻给水泵2相连，智能主控模块6通过二级水泵控制模块19与二级冷冻供水泵3相连。第一压力传感器7、第一温度传感器8、第一液位传感器9、第二液位传感器10、第二温度传感器11、第二压力传感器12、流量计13、第三温度传感器14、第三压力传感器15均通过传感器采集模块16与智能主控模块6相连。此外，本发明还包括放置于室外的温湿度传感器，用于采集室外的温湿度，温湿度传感器与智能主控模块6相连。
该中央空调开式二级冷冻水节能控制系统包括一级冷冻供水泵节能控制和二级冷冻给水泵节能控制，具体原理如下：
一级冷冻给水泵节能控制：开式冷冻水系统集水池4和分水池5与大气连通，无法通过压差进行旁通控制，该系统采用液位控制法，保证集水池4、分水池5的水量平衡，以及空调制冷主机1进口最小压力和流量。第二液位传感器10和第一液位传感器9分别采集分水池5和集水池4的液位Hf、Hj，第一压力传感器7采集空调制冷主机1入口压力，智能主控模块6通过分段函数计算，输出控制量至一级水泵控制模块18，一级水泵控制模块18以此调节一级冷冻给水泵2的转速，实现流量平衡的同时，达到节能的目的。具体的：
令D(t)为t时刻分水池5与集水池4液位高度差，其计算式为：
D(t)＝Hj(t)-Hf(t)
令f(t)为一级冷冻给水泵2控制输出，其计算式为：
式中，K1为液面差比例增益常数，K2液面差趋势增益常数，C为系统补偿常数；
令P0为主机入水最低压强，P(t)为t时刻主机入水压强采集值，C0为保证最低压强的控制输出值，则一级冷冻给水泵2控制输出最终计算式为：
Max和min分别为所设定的最大和最小控制输出值，Hjmax为集水池4液面高度上限，Hjmin为集水池4液面高度下限。
二级冷冻供水泵3节能控制：空调末端负荷发生变化时，空调冷冻水供回水温差、压差和流量随之变化，温湿度传感器采集室外温湿度，各温度传感器、压力传感器、流量计13分别采集管道内冷冻水温度、压力、流量，传感器采集模块16将各类传感器采集到的参数传送至智能主控模块6，智能主控模块6依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，根据预测算法模型、系统特性及循环周期，通过推理、预测出未来时刻空调负荷所需的制冷量和冷冻水流量，输出控制量至二级水泵控制模块19，二级水泵控制模块19以此调节二级冷冻供水泵3的转速，改变系统流量，使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在最优值，使系统输出能量与末端负荷需求相匹配，从而达到节能的目的。智能主控模块6逻辑运算过程如下：
令T0为供水温度目标值，T(t)为供水目标采集值，Tx(t)＝T(t)—T0为系统误差值；
令P0为最大供水压强，P(t)为供水压强采集值，则二级冷冻供水泵3控制输出为：
式中，K1为温差比例增益常数，K2为温差差趋势增益常数，C为系统补偿常数。
此外，要特别说明的是，图2中所示的传感器包括了所有传感器，具体是指：第一压力传感器7、第一温度传感器8、第一液位传感器9、第二液位传感器10、第二温度传感器11、第二压力传感器12、流量计13、第三温度传感器14、第三压力传感器15。
本发明中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，可实现中央空调开式二级冷冻水系统节能运行，使运行负荷与系统实际负荷相匹配，达到节能的目的；同时，通过液位控制法，保证分水池5和集水池4水量平衡，防止一级冷冻给水泵2、二级冷冻供水泵3发生汽蚀，使系统运行更加高效稳定。
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。

Claims (3)

1.一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，包括空调制冷主机，一级冷冻给水泵、集水池和分水池，集水池、一级冷冻给水泵、空调制冷主机和分水池依次连接，其特征在于：所述集水池和分水池均与大气连通，还包括智能主控模块、一级冷冻给水泵控制模块、采集集水池液位的第一液位传感器和采集分水池液位的第二液位传感器，智能主控模块接收来自于第一液位传感器和第二液位传感器的液位信号，智能主控模块通过一级冷冻给水泵控制模块与一级冷冻给水泵相连，并根据集水池和分水池的液位差控制一级冷冻给水泵的转速以保持流量平衡。
2.根据权利要求1所述的中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，其特征在于：还包括与分水池相连的二级冷冻供水泵，所述空调制冷主机的冷冻水进口处安装有第一压力传感器，冷冻水出口处安装有第一温度传感器，所述二级冷冻供水泵的出口管道上安装有第二温度传感器、第二压力传感器和流量计，集水池的进口管道上安装有第三温度传感器和第三压力传感器，所述智能主控模块通过主机控制模块与空调制冷主机相连，智能主控模块通过二级水泵控制模块与二级冷冻供水泵相连，所述第一压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、流量计、第三温度传感器、第三压力传感器分别与智能主控模块相连，智能主控模块根据来自于第一压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、流量计、第三温度传感器、第三压力传感器的温度、压力、流量信号控制二级冷冻供水泵的转速。
3.根据权利要求1所述的一种中央空调开式二级冷冻水节能控制系统，其特征在于：还包括放置于室外的温湿度传感器，温湿度传感器与智能主控模块相连。
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