CN109084408A - 空调系统能效在线检测诊断分析仪及方法 - Google Patents

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CN109084408A CN201810833952.XA CN201810833952A CN109084408A CN 109084408 A CN109084408 A CN 109084408A CN 201810833952 A CN201810833952 A CN 201810833952A CN 109084408 A CN109084408 A CN 109084408A
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杨爱明
胡晋维
吴雨霏
马帅
徐宁
杨树蕙
蒋静
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Ningbo Dongyuan Energy Saving Technology Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32Responding to malfunctions or emergencies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F11/00Control or safety arrangements
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    • F24F11/63Electronic processing
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/88Electrical aspects, e.g. circuits

Abstract

本发明涉及空调能效检测仪技术领域,特别是一种空调系统能效在线检测诊断分析仪,包括用来采集中央空调参数的空调机组参数检测模块,所述空调机组参数检测模块包括传感器单元,所述传感器单元与采集控制器相连接,所述采集控制器通过工业通信总线与工作站相连接。采用上述方法和结构后,本发明实时监测机房管道压力、温度、流量和水泵、冷却塔、机组的用电数据并记录;计算分析得到水泵效率、机组能效比、系统能效比、水泵传输等数据。将分析数据与类似机房相关数据对比分析能源费用和机房设备的状态,分析影响能效因素,优化系统的运行策略,提高系统的综合能效,减少运行成本。

Description

空调系统能效在线检测诊断分析仪及方法
技术领域
本发明涉及空调能效检测仪技术领域,特别是一种空调系统能效在线检测诊断分析仪及方法。
背景技术
中央空调主机在空调系统甚至整个建筑的能耗比例都是非常大的,空调主机在运行过程中存在着能量转换,即电能或者其他能量转换成冷量或热量,其转换的效率叫主机效能COP,不同的运行工况下,主机的效能COP是不同的。即使在相同的运行工况下,不同型号甚至相同型号的主机效能COP也是不同的。由于主机设备只标出了额定工况下的能耗COP,不能实时监测实际运行时的能效COP。
而为了解决不能实时监测主机实际运动时的能效COP的问题,现有技术采取的做法是需要多增加空调系统测量参数和需要监控系统来采集处理显示数据,而这一的做法恰恰增加了中央空调系统的成本,与低成本的发展趋势背道而驰。
中国发明专利申请CN 104596033 A公开了一种在线检测中央空调主机能效COP的方法,包括步骤:实时检测所述中央空调主机的所述进水口温度T1,所述出水口的温度T2,进水口处的压力P1、出水口处的压力P2以及主机输入功率W;获取所述中央空调主机的额定水流量V及压力降Δp;按照预设的第一计算公式计算并确定所述换热器的水阻力系数S,该第一计算公式为S=Δp/v2;按照预设的第二计算公式计算并确定进出所述中央空调主机的实时水流量V;按照预设的第三计算公式计算并得出所述中央空调主机的能效COP,该能效COP记为η。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够优化中央空调运行策略的空调系统能效在线检测诊断分析仪及方法。
为解决上述技术问题,本发明的空调能效在线检测诊断分析方法,包括以下步骤,
步骤S1:数据采集,采集中央空调各项参数,并转换为标准电压、电流信号或通讯协议;
步骤S2:能效计算,通过采集到的中央空调各项参数,计算中央空调的系统能效比、机组能效比、水泵效率和输送系数;
步骤S3:能效诊断,将计算得到的统能效比、机组能效比、水泵效率和输送系数与类似机房相关数据对比分析能源费用和机房设备的状态,分析影响能效因素。
优选的,所述步骤S2中系统能效比计算公式如下:
qc(h)i=Viρici△ti/3600;
式中:EERsys为系统的制冷能效比;QSC为系统测试期间的累计制冷量;∑Ni为系统测试期间,所有机组累计消耗电量;∑Nj为系统测试期间,所有水泵累计消耗电量;qc(h)i为系统的第i时段制冷或热量;Vi为系统第i时段用户侧的平均流量;△ti为系统第i时段用户侧进出口介质的温差;ρi为第i时段冷媒介质平均密度;ci为第i时段冷媒介质平均定压比热;△Ti为第i时段持续时间;n为系统测试期间采集数据组数。
优选的,所述步骤S2中机组能效比计算公式如下:
式中:EER为机组的制冷能效比;Q为测试期间机组的平均制冷或热量;Ni为测试期间机组的平均输入功率;V为机组用户侧平均流量;△tw为机组用户侧进出口介质平均温差;ρ为冷/热介质平均密度;c为冷/热介质平均定压比热。
优选的,所述步骤S2中水泵效率计算公式如下:
η=Vρg△H/3.6P;
式中:η为水泵效率;V为水泵平均水流量;ρ为水的平均密度,可根据水温由物性参数表查取;g为自由落体加速度,取9.8m/s2;△H为水泵进、出口平均压差;P为水泵平均输入功率。
优选的,所述步骤S2中输送系数计算公式如下:
式中:WTF为水泵输送系数;Q为水输送的热量,单位为千瓦时;N为水泵总能耗,单位为千瓦时。
本发明还包括一种空调系统能效在线检测诊断分析仪,包括用来采集中央空调参数的空调机组参数检测模块,所述空调机组参数检测模块包括传感器单元,所述传感器单元与采集控制器相连接,所述采集控制器通过工业通信总线与工作站相连接。
优选的,所述传感器单元包括温度传感器、压力传感器、超声波流量计和多功能电表。
优选的,所述温度传感器采用PT100温度传感器。
优选的,所述压力传感器量程为0~1.6Mpa,精度为±0.2%FS;所述超声波流量计量程为0.003~12m/s,精度为±0.1%;所述多功能电表电压精度为±0.2%,电流精度为±0.2%,功率精度为±0.5%;有功电能精度为0.5S级,无功电能精度为2级。
优选的,所述采集控制器为PLC控制器。
采用上述方法和结构后,本发明实时监测机房管道压力、温度、流量和水泵、冷却塔、机组的用电数据并记录;计算分析得到水泵效率、机组能效比、系统能效比、水泵传输等数据。将分析数据与类似机房相关数据对比分析能源费用和机房设备的状态,分析影响能效因素,优化系统的运行策略,提高系统的综合能效,减少运行成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明空调能效在线检测诊断分析系统的结构框图。
图2为本发明空调能效在线检测诊断分析方法的流程图。
图中:1为空调机组参数检测模块,2为工业通信总线,3为工作站,101为温度传感器,102为压力传感器,103为超声波流量计,104为多功能电表,105为采集控制器
具体实施方式
如图2所示,本发明的空调能效在线检测诊断分析方法,包括以下步骤,
步骤S1:数据采集,采集中央空调各项参数,并转换为标准电压、电流信号或通讯协议。
步骤S2:能效计算,通过采集到的中央空调各项参数,计算中央空调的系统能效比、机组能效比、水泵效率和输送系数。
系统能效比计算公式如下:
qc(h)i=Viρici△ti/3600; (3)
式中:EERsys为系统的制冷能效比;QSC为系统测试期间的累计制冷量(kWh);∑Ni为系统测试期间,所有机组累计消耗电量;∑Nj为系统测试期间,所有水泵累计消耗电量(kWh);qc(h)i为系统的第i时段制冷或热量(kW);Vi为系统第i时段用户侧的平均流量(m3/h);△ti为系统第i时段用户侧进出口介质的温差(℃);ρi为第i时段冷媒介质平均密度(kg/m3);ci为第i时段冷媒介质平均定压比热[kJ/(kg·℃)];△Ti为第i时段持续时间;n为系统测试期间采集数据组数。
机组能效比计算公式如下:
式中:EER为机组的制冷能效比;Q为测试期间机组的平均制冷或热量(kW);Ni为测试期间机组的平均输入功率(kW);V为机组用户侧平均流量(m3/h);△tw为机组用户侧进出口介质平均温差(℃);ρ为冷/热介质平均密度(kg/m3);c为冷/热介质平均定压比热[kJ/(kg·℃)]。
水泵效率计算公式如下:
η=Vρg△H/3.6P; (6)
式中:η为水泵效率;V为水泵平均水流量(m3/h);ρ为水的平均密度(kg/m3),可根据水温由物性参数表查取;g为自由落体加速度,取9.8m/s2;△H为水泵进、出口平均压差(m);P为水泵平均输入功率(kW)。
输送系数计算公式如下:
式中:WTF为水泵输送系数;Q为水输送的热量,单位为千瓦时(kW·h);N为水泵总能耗,单位为千瓦时(kW·h)。
步骤S3:能效诊断,将计算得到的统能效比、机组能效比、水泵效率和输送系数与类似机房相关数据对比分析能源费用和机房设备的状态,分析影响能效因素,优化系统的运行策略,提高系统的综合能效,减少运行成本。
如图1所示,本发明还包括一种空调系统能效在线检测诊断分析仪,包括用来采集中央空调参数的空调机组参数检测模块1,所述空调机组参数检测模块1包括传感器单元,所述传感器单元与采集控制器105相连接,所述采集控制器105通过工业通信总线2与工作站3相连接。
所述传感器单元包括温度传感器101、压力传感器102、超声波流量计103和多功能电表104。其中,所述温度传感器采用PT100温度传感器。所述压力传感器量程为0~1.6Mpa,精度为±0.2%FS;所述超声波流量计量程为0.003~12m/s,精度为±0.1%;所述多功能电表电压精度为±0.2%,电流精度为±0.2%,功率精度为±0.5%;有功电能精度为0.5S级,无功电能精度为2级。
所述采集控制器由三菱PLC组成。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令。并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。采集控制器主要负责采集现场温度、压力、流量、电表等数据,并和工作站通讯,上传采集数据至工作站。
工作站:经过MODBUS-RTU协议读取采集控制器中的实时数据,对实时数据进行分析和存储,计算得到水泵效率、机组能效比、系统能效比、水泵传输比、CO2减排量、粉尘减排量、节约电能量等分析数据。同时统计生成分项计量相关报表,供管理人员参考机房能耗费用及变化,制定更优的控制策略。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域熟练技术人员应当理解,这些仅是举例说明,可以对本实施方式作出多种变更或修改,而不背离本发明的原理和实质,本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种空调能效在线检测诊断分析方法,其特征在于,包括以下步骤,
步骤S1:数据采集,采集中央空调各项参数,并转换为标准电压、电流信号或通讯协议;
步骤S2:能效计算,通过采集到的中央空调各项参数,计算中央空调的系统能效比、机组能效比、水泵效率和输送系数;
步骤S3:能效诊断,将计算得到的统能效比、机组能效比、水泵效率和输送系数与类似机房相关数据对比分析能源费用和机房设备的状态,分析影响能效因素。
2.按照权利要求1所述的空调能效在线检测诊断分析方法,其特征在于,所述步骤S2中系统能效比计算公式如下:
qc(h)i=Viρici△ti/3600;
式中:EERsys为系统的制冷能效比;QSC为系统测试期间的累计制冷量;∑Ni为系统测试期间,所有机组累计消耗电量;∑Nj为系统测试期间,所有水泵累计消耗电量;qc(h)i为系统的第i时段制冷或热量;Vi为系统第i时段用户侧的平均流量;△ti为系统第i时段用户侧进出口介质的温差;ρi为第i时段冷媒介质平均密度;ci为第i时段冷媒介质平均定压比热;△Ti为第i时段持续时间;n为系统测试期间采集数据组数。
3.按照权利要求1所述的空调能效在线检测诊断分析方法,其特征在于,所述步骤S2中机组能效比计算公式如下:
式中:EER为机组的制冷能效比;Q为测试期间机组的平均制冷或热量;Ni为测试期间机组的平均输入功率;V为机组用户侧平均流量;△tw为机组用户侧进出口介质平均温差;ρ为冷/热介质平均密度;c为冷/热介质平均定压比热。
4.按照权利要求1所述的空调能效在线检测诊断分析方法,其特征在于,所述步骤S2中水泵效率计算公式如下:
η=Vρg△H/3.6P;
式中:η为水泵效率;V为水泵平均水流量;ρ为水的平均密度,可根据水温由物性参数表查取;g为自由落体加速度,取9.8m/s2;△H为水泵进、出口平均压差;P为水泵平均输入功率。
5.按照权利要求1所述的空调能效在线检测诊断分析方法,其特征在于,所述步骤S2中输送系数计算公式如下:
式中:WTF为水泵输送系数;Q为水输送的热量,单位为千瓦时;N为水泵总能耗,单位为千瓦时。
6.一种空调系统能效在线检测诊断分析仪,其特征在于:包括用来采集中央空调参数的空调机组参数检测模块,所述空调机组参数检测模块包括传感器单元,所述传感器单元与采集控制器相连接,所述采集控制器通过工业通信总线与工作站相连接。
7.按照权利要求6所述的空调系统能效在线检测诊断分析仪,其特征在于:所述传感器单元包括温度传感器、压力传感器、超声波流量计和多功能电表。
8.按照权利要求7所述的空调系统能效在线检测诊断分析仪,其特征在于:所述温度传感器采用PT100温度传感器。
9.按照权利要求7所述的空调系统能效在线检测诊断分析仪,其特征在于:所述压力传感器量程为0~1.6Mpa,精度为±0.2%FS;所述超声波流量计量程为0.003~12m/s,精度为±0.1%;所述多功能电表电压精度为±0.2%,电流精度为±0.2%,功率精度为±0.5%;有功电能精度为0.5S级,无功电能精度为2级。
10.按照权利要求6所述的空调系统能效在线检测诊断分析仪,其特征在于:所述采集控制器为PLC控制器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111413115A (zh) * 2019-01-08 2020-07-14 陈主福 冷冻空调主机效率的智能量测验证方法及其系统

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