CN111425994A - 一种优化中央空调能耗的管控系统 - Google Patents

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CN111425994A CN202010274504.8A CN202010274504A CN111425994A CN 111425994 A CN111425994 A CN 111425994A CN 202010274504 A CN202010274504 A CN 202010274504A CN 111425994 A CN111425994 A CN 111425994A
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Abstract

本发明公开了一种优化中央空调能耗的管控系统，包括：中央空调系统，所述中央空调系统包括冷热源系统、空气热湿处理系统、冷却塔、空气输送与分配系统、空调水循环系统和控制系统；远程管理控制中心，所述远程管理控制中心包括上位机和下位机；其中，所述下位机通过网络设备与上位机之间网络通信连接；本发明由于能够实现远程管理控制，可在工程部办公室建立远程管理控制中心，对中央空调进行随时智能化的监控管理，将大大提高对中央空调设备及使用系统的管理效率，降低相关工作人员的工作负荷。

Description

一种优化中央空调能耗的管控系统
技术领域
本发明涉及中央空调管控技术领域，具体为一种优化中央空调能耗的管控系统。
背景技术
中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成，该系统不同于传统冷剂式空调，(如单体机，VRV)集中处理空气以达到舒适要求。采用液体气化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的热负荷；制热系统为空气调节系统提供所需热量，用以抵消室内环境冷暖负荷，制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性，由于中央空调在技术上完全可以满足小型化和小制冷量的要求，从而在家用消费领域存在扩大的趋势。
但是，目前市场上多数的中央空调能耗浪费大，中央空调主机与辅助设备如冷冻水泵、冷却水泵在运行中消耗无法实现最佳匹配，并且中央空调系统运行不能实现智能化管理和有效调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优化中央空调能耗的管控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种优化中央空调能耗的管控系统，包括：
中央空调系统，所述中央空调系统包括冷热源系统、空气热湿处理系统、冷却塔、空气输送与分配系统、空调水循环系统和控制系统；
远程管理控制中心，所述远程管理控制中心包括上位机和下位机；
其中，所述下位机通过网络设备与上位机之间网络通信连接。
优选的，所述空调水循环系统包括冷冻水控制系统和冷却水泵控制系统，所述冷冻水控制系统包括冷冻水泵和一号变频器，所述冷却水泵控制系统包括冷却水泵和二号变频器；
其中，所述冷冻水泵和一号变频器之间电性连接，所述冷却水泵和二号变频器之间电性连接。
优选的，所述冷冻水控制系统还包括一号压力传感器、一号流量传感器和一号温度传感器；
其中，所述一号压力传感器、一号流量传感器和一号温度传感器分别与下位机之间电性连接。
优选的，所述冷却水泵控制系统还包括二号压力传感器、二号流量传感器和二号温度传感器；
其中，所述二号压力传感器、二号流量传感器和二号温度传感器分别与下位机之间电性连接。
优选的，所述远程管理控制中心还包括UPS和打印机；
其中，所述UPS和打印机分别与上位机之间电性连接。
优选的，所述冷热源系统包括冷源系统和热源系统，所述冷源系统包括蒸发器、冷凝器和冷媒，所述热源系统包括换热机组、饱和热蒸汽。
优选的，所述空气热湿处理系统包括组合式空调机组、新风机组、风机盘管和空气幕；
其中，所述空气热湿处理系统用于为空气加湿加热。
优选的，所述冷却塔包括自然通风冷却塔和机械通风冷却塔；
其中，所述冷却塔用于用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温。
优选的，所述空气输送与分配系统包括风机、风管、送风口、回风口和排风口；
其中，所述空气输送与分配系统用于把处理好的空气送入空调房间并把空调房内的空气取回来，达到室内空气调节的目的。
优选的，所述控制系统包括电气控制系统和监控与管理系统；
其中，所述控制系统用于监控水温、水压、流量、受控设备状态以及控制冷热水泵的启停、冬夏季转换等、通过智能控制达到节能环保的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明为系统的节能提供基础，当负荷较小时，可以关闭其中一台或多台设备，既保证能达到既定条件，又可以大搞节能减排的效果，通过一台上位机，对多台下位机进行全局的调控，提高了系统的协调度，并且由于采用网路通信，传输速度快，又在下位机间采用了RS485通信，提高了通信的稳定性，保证系统的长久可靠运行。
2.本发明由于能够实现远程管理控制，可在工程部办公室建立远程管理控制中心，对中央空调进行随时智能化的监控管理，将大大提高对中央空调设备及使用系统的管理效率，降低相关工作人员的工作负荷。
附图说明
图1为本发明的中央空调系统框架结构示意图；
图2为本发明的远程管控框架结构示意图。
图中：1000-中央空调系统；1100-冷热源系统；1200-空气热湿处理系统；1300-冷却塔；1400-空气输送与分配系统；1500-空调水循环系统；1510-冷冻水控制系统；1511-冷冻水泵；1512-一号变频器；1513-一号压力传感器；1514-一号流量传感器；1515-一号温度传感器；1520-冷却水泵控制系统；1521-冷却水泵；1522-二号变频器；1523-二号压力传感器；1524-二号流量传感器；1525-二号温度传感器；1600-控制系统；2000-远程管理控制中心；2100-UPS；2200-上位机；2300-打印机；2400-下位机；2500-网络设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种优化中央空调能耗的管控系统，包括：中央空调系统1000和远程管理控制中心2000。
其中，所述中央空调系统1000包括冷热源系统1100、空气热湿处理系统1200、冷却塔1300、空气输送与分配系统1400、空调水循环系统1500和控制系统1600。
其中，所述远程管理控制中心2000包括上位机2200和下位机2400。
进一步地，上位机2200控制及管理软件主要考虑空调主机最佳能效来调控中央空调系统辅机设备，在保障系统安全和满足制冷需求的前提下力求节能降耗，监控画面主要完成：冷冻水泵1511进出口压力值和温度值、冷却水泵1521进出口压力和温度设定值，设备运行状态监视、工艺过程参数(温度、压力的测量值)的实时记录与显示、报警记录与历史数据记录、计划任务的制订、报表生成管理与数据日志打印等功能.
进一步地，下位机2400主要接受来自上位机2200(工控PC)的各种启停控制命令、工艺参数设定值、运行方式选择命令等，同时向上位机2200传送执行元件的工作状态、现场实际温湿度、压力、流量、电流、电压、频率、功率测量值等，通过准确高速、稳定可靠的数据传输，实现对控制系统各个部分的实时监督与控制功能；在下位机2400(现场智控子站)软件中分别对各个部分做了详尽的控制编程设计(PLC)。其他功能，诸如：手动自动方式选择、变频故障自动更换备用泵或工频自动投运、计划任务方式选择识别、故障与报警处理、负荷均衡轮值运行等功能都做细致的设计。
其中，所述下位机2400通过网络设备2500与上位机2200之间网络通信连接。
进一步地，网络设备2500可以为网络转换机。
进一步地，其中多个下位机2400之间采用RS485通信。
其中，所述空调水循环系统1500包括冷冻水控制系统1510和冷却水泵控制系统1520，所述冷冻水控制系统1510包括冷冻水泵1511和一号变频器1512，所述冷却水泵控制系统1520包括冷却水泵1521和二号变频器1522。
进一步地，冷冻水系统控制方案：
控制原理：制冷时，冷冻水供水温度7℃、回水温度12℃设定后，由空调主机提供7℃的冷冻水，当一号温度传感器1515检测出冷冻水回水温度高于12℃时，表示终端负荷加重，这时应提高冷冻水泵1511的转速或开启第二台冷冻水泵，直到冷冻水回水温度到达设定值12℃为止；反之，当一号温度传感器1515检测冷冻水回水温度低于12℃时，意味着终端负荷减轻，此时应降低冷冻水泵1511的转速或关闭其中一台水泵，直到冷冻水回水温度到12℃为止；考虑能够保证冷冻循环水在管网中的顺畅流动，因此，设定了一个对应的泵的转速低限(一号变频器1512输出频率低限，如可设定30Hz)，在此速度下一号变频器1512的输出频率将不再降低。
控制策路：在中央空调系统设定空调主机的冷冻水总管的供水温度、回水温度和回水总管的压差后，由现场安装的传感器检测这些测量值，上位机2200在设置的采样频率下读取温度传感器的参数，并与设定值比较；经模糊运算后，输出准确的控制信号，调节冷冻水一号变频器1512的输出频率或工作台数，改变冷冻水供水流量。
进一步地，冷却水泵控制方案：
控制原理：当二号温度传感器1525检测出冷却水进/回水温差高于3C时，表示主机负荷加重，这时应提高冷却水泵1521的转速或开启第二台冷却水泵，直到冷却水温差在3℃之内；反之，当检测冷却水温差在3℃之内时，意味着主机负荷减轻，此时应降低冷却水泵1521的转速或关闭其中一台水泵，直到冷却水温差在3℃之内；考虑能够保证冷却循环水在管网中的顺畅流动，因此，设定了一个对应的泵的转速低限(二号变频器1522输出频率低限，如可设定在30Hz)，在此速度下二号变频器1522的输出频率将不再降低。
控制策路：冷却水系统的运行控制方式与冷冻水系统运行控制方式基本一致，均按上位机通信指令执行，以基准压力、流量需求为下限。
其中，所述冷冻水泵1511和一号变频器1512之间电性连接，所述冷却水泵1521和二号变频器1522之间电性连接。
其中，所述冷冻水控制系统1510还包括一号压力传感器1513、一号流量传感器1514和一号温度传感器1515。
其中，一号压力传感器1513、一号流量传感器1514和一号温度传感器1515分别安装在冷冻水泵1511的进水管和回水管内。
进一步地，一号压力传感器1513用于检测冷冻水泵1511的冷冻水供水压力和回水压力。
其中，一号压力传感器1513和二号压力传感器1523的型号为PY210。
进一步地，一号流量传感器1514用于检测冷冻水泵1511的冷冻水供水流量和回水流量。
其中，一号流量传感器1514和二号流量传感器1524的型号为SN51B。
进一步地，一号温度传感器1515用于检测冷冻水泵1511的冷冻水供水温度和回水温度。
其中，一号温度传感器1515和二号温度传感器1525的型号为ML150。
其中，所述一号压力传感器1513、一号流量传感器1514和一号温度传感器1515分别与下位机2400之间电性连接。
其中，所述冷却水泵控制系统1520还包括二号压力传感器1523、二号流量传感器1524和二号温度传感器1525。
其中，二号压力传感器1523、二号流量传感器1524和二号温度传感器1525分别安装在冷却水泵1521的进水管和回水管内。
进一步地，二号压力传感器1523用于检测冷却水泵1521的冷却水供水压力和回水压力。
进一步地，二号流量传感器1524用于检测冷却水泵1521的冷却水供水流量和回水流量。
进一步地，二号温度传感器1525用于检测冷却水泵1521的冷却水供水温度和回水温度。
其中，所述二号压力传感器1523、二号流量传感器1524和二号温度传感器1525分别与下位机2400之间电性连接。
其中，所述远程管理控制中心2000还包括UPS2100和打印机2300。
其中，所述UPS2100和打印机2300分别与上位机2200之间电性连接。
进一步地，打印机2300能够实现报表生成管理与数据日志打印等功能。
综合以上实施例所述，上位机2200通过对采集的的各个位置的水压、水温、流量以及负荷等信息进行分析，通过模糊控制等运算，得到精确的控制方式；通过网络转换机将网络通信信息转换为Modbus-RTU标准工业通信，把控制命令传给各个控制部分的下位机2400，来进行整体的设备运行规划与调度。
实施例2：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种优化中央空调能耗的管控系统，包括：中央空调系统1000和远程管理控制中心2000。
其中，所述中央空调系统1000包括冷热源系统1100、空气热湿处理系统1200、冷却塔1300、空气输送与分配系统1400、空调水循环系统1500和控制系统1600。
其中，所述冷热源系统1100包括冷源系统和热源系统，所述冷源系统包括蒸发器、冷凝器和冷媒，所述热源系统包括换热机组、饱和热蒸汽。
其中，所述空气热湿处理系统1200包括组合式空调机组、新风机组、风机盘管和空气幕；
进一步地，所述空气热湿处理系统1200用于为空气加湿加热。
其中，所述冷却塔1300包括自然通风冷却塔和机械通风冷却塔；
进一步地，所述冷却塔1300用于用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温。
其中，所述空气输送与分配系统1400包括风机、风管、送风口、回风口和排风口；
进一步地，所述空气输送与分配系统1400用于把处理好的空气送入空调房间并把空调房内的空气取回来，达到室内空气调节的目的。
其中，所述控制系统1600包括电气控制系统和监控与管理系统；
进一步地，所述控制系统1600用于监控水温、水压、流量、受控设备状态以及控制冷热水泵的启停、冬夏季转换等、通过智能控制达到节能环保的目的。
综合以上实施例所述，制冷原理：液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的，液体汽化形成蒸汽，当液体(制冷工质)处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度，平衡时液体不再汽化，这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走，液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡；液体汽化时要吸收热量，此热量称为汽化潜热；汽化潜热来自被冷却对象，使被冷却对象变冷；为了使这一过程连续进行，就必须从容器中不断地抽走蒸汽，并使其凝结成液体后再回到容器中去；从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成液体，则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低，我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行，因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力；制冷工质将在低温、低压下蒸发，产生冷效应；并在常温、高压下冷凝，向周围环境或冷却介质放出热量；蒸汽在常温、高压下冷凝后变为高压液体，还需要将其压力降低到蒸发压力后才能进入容器；
制热原理：压缩机吸入低压气体经过压缩机压缩变成高温高压气体，高温气体通过换热器把水温提高，同时高温气体会冷凝变成液体；液体再进入蒸发器进行蒸发，(蒸发器蒸发的同时也要有换热媒体，根据换热的媒体不同机器的型号结构也不同；常用的有风冷和地源)液体经过蒸发器后变成低压低温气体，低温气体再次被压缩机吸入进行压缩；就这样循环下去，空调侧循环水就变成45-55度左右的热水了；热水经过管道送到需要采暖的房间，房间安装有风机盘管把热水和空气进行热交换实现制热目的。
在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到所揭露的装置可以通过其它的方式实现。所显示或讨论的相互之间的焊接或螺纹连接或缠绕连接可以是通过设备进行辅助完成的，如焊枪实现焊接，用扳手实现螺纹连接等，装置组成部件材料多种多样，例如铝合金、钢和铜等金属材料，通过铸造或者采用机械冲压等方式成型。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于，包括：
中央空调系统(1000)，所述中央空调系统(1000)包括冷热源系统(1100)、空气热湿处理系统(1200)、冷却塔(1300)、空气输送与分配系统(1400)、空调水循环系统(1500)和控制系统(1600)；
远程管理控制中心(2000)，所述远程管理控制中心(2000)包括上位机(2200)和下位机(2400)；
其中，所述下位机(2400)通过网络设备(2500)与上位机(2200)之间网络通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述空调水循环系统(1500)包括冷冻水控制系统(1510)和冷却水泵控制系统(1520)，所述冷冻水控制系统(1510)包括冷冻水泵(1511)和一号变频器(1512)，所述冷却水泵控制系统(1520)包括冷却水泵(1521)和二号变频器(1522)；
其中，所述冷冻水泵(1511)和一号变频器(1512)之间电性连接，所述冷却水泵(1521)和二号变频器(1522)之间电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述冷冻水控制系统(1510)还包括一号压力传感器(1513)、一号流量传感器(1514)和一号温度传感器(1515)；
其中，所述一号压力传感器(1513)、一号流量传感器(1514)和一号温度传感器(1515)分别与下位机(2400)之间电性连接。
4.根据权利要求2所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述冷却水泵控制系统(1520)还包括二号压力传感器(1523)、二号流量传感器(1524)和二号温度传感器(1525)；
其中，所述二号压力传感器(1523)、二号流量传感器(1524)和二号温度传感器(1525)分别与下位机(2400)之间电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述远程管理控制中心(2000)还包括UPS(2100)和打印机(2300)；
其中，所述UPS(2100)和打印机(2300)分别与上位机(2200)之间电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述冷热源系统(1100)包括冷源系统和热源系统，所述冷源系统包括蒸发器、冷凝器和冷媒，所述热源系统包括换热机组、饱和热蒸汽。
7.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述空气热湿处理系统(1200)包括组合式空调机组、新风机组、风机盘管和空气幕；
其中，所述空气热湿处理系统(1200)用于为空气加湿加热。
8.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述冷却塔(1300)包括自然通风冷却塔和机械通风冷却塔；
其中，所述冷却塔(1300)用于用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温。
9.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述空气输送与分配系统(1400)包括风机、风管、送风口、回风口和排风口；
其中，所述空气输送与分配系统(1400)用于把处理好的空气送入空调房间并把空调房内的空气取回来，达到室内空气调节的目的。
10.根据权利要求1所述的一种优化中央空调能耗的管控系统，其特征在于：所述控制系统(1600)包括电气控制系统和监控与管理系统；
其中，所述控制系统(1600)用于监控水温、水压、流量、受控设备状态以及控制冷热水泵的启停、冬夏季转换等、通过智能控制达到节能环保的目的。
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