CN111637613A - 一种模块化冷热水空调机组智能联控系统及控制方法 - Google Patents

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朱建新
岳红丽
马世龙
刘月行
贾文艺
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Abstract

本发明涉及一种模块化冷热水空调机组智能联控系统及控制方法，采集办公楼室内及室外区域温湿度参数，根据办公楼区域所需冷(热)空气焓值和空调机组的工作效率来精确群控空调机组运行功率，在空调机组运行温度、压力、流量等数据采集基础上，结合建筑物的高度、朝向、材质、热负荷、室内外温湿度情况及用户使用习惯等一系列参数，利用独有的节电智能控制程序，建立能耗最佳运行模式，自动跟踪楼宇负荷变化，实现动态预测、提前调整、同步优化，最终调节中央空调温度、压力、流量等参数，在保证末端系统对温度、压力、流量等要求的情况下使功率曲线最大限度接近实际负荷需要功率曲线，将空调的节能效果推到极限，达到系统优化节能的目的。

Description

一种模块化冷热水空调机组智能联控系统及控制方法
技术领域
本发明属于中央空调技术领域，特别是指一种模块化冷热水空调机组智能联控系统及控制方法。
背景技术
现多数的办公楼、写字楼等均使用模块化风冷式冷(热)水空调机组提供夏季制冷和冬季采暖，在某些地域，除春秋两季各有大约两个空调机组停机外，空调机组全年有近8个月的连续工作时间。
现有空调机组控制流程简单，只是按照设定的功率进行运转，而不考虑使用空调区域的使用情况，更不能实现根据所需要空气焓值来精确控制空调机组运行。导致空调机组的功耗高，不符合节能的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种模块化冷热水空调机组智能联控系统及控制方法，以解决现中央空调机组控制流程简单，导致空调机组的功耗高的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种模块化冷热水空调机组智能联控系统，包括：
在办公楼内设置有多个温湿度传感器，用于实时采集办公楼内设定区间的温湿度参数；
智能风机盘管温控盒，与办公楼内每个空调风机盘管控制器连接，用于采集空调风机盘管的开机数量及功率；
PLC处理器，分别与所述温湿度传感器及所述智能风机盘管温控盒电信号连接，用于采集并整理所述温湿度传感器及所述智能风机盘管温控盒采集到的实时数据；
中央处理器，与所述PLC双向信号连接；
模块化空调机组主机控制器，分别与空调机组及所述PLC处理器电信号连接，接受所述PLC处理器传递的控制信号，并向相应的空调机组发送控制信号。
在办公楼内的每个具有独立空间的办公区域内设置有至少一个温湿度传感器，实时采集办公区域内的温湿度参数；
在办公楼内的公共区间设置有多个温湿度传感器，实时采集公共区间内的温湿度参数。
所述空调机组为一个或一个以上。
所述控制信号包括但不限于空调机组的启停数量信号、启停顺序信号、启停时间信号及运行功率信号。
所述空调机组为风冷式冷热水空调机组。
每台空调机组均设置有温度传感器、压力传感器及流量传感器，所述温度传感器、所述压力传感器及所述流量传感器均与模块化空调机组主机控制器电信号连接。
一种模块化冷热水空调机组智能控制方法，利用上述任一项模块化冷热水空调机组智能联控系统，包括以下步骤：
S1、收集、整理办公楼的空调控制空间值，办公楼建筑材料及办公楼自然热荷载数据；
S2、根据步骤S1设计所需要的制冷量曲线和制热量曲线，并将所述制冷量曲线及所述制热量曲线保存于中央处理器内；
S3、设置于办公区域内的温湿度传感器及设置于公共区域内的温湿度传感器分别将采集到的实时温湿度参数传递给PLC处理器；
智能风机盘管温控盒将实时采集的空调风机盘管的开机数量及功率均传递给PLC处理器；
所述PLC处理器将上述的实时数据进行整理后传递给中央处理器；
S4、所述中央处理器根据办公区域内与公共区间的温湿度差及空调风机盘管开机功率，并结合步骤S2计算出空调机组对办公楼的实时负载功率；
S5、模块化空调机组主机控制器将采集的各空调机组的实时运行状态、各空调机组的温度、压力及流量等数据传递给中央处理器；
S6、所述中央处理器根据步骤S4的实时负载功率，步骤S5的模块化空调机组主控制器采集的数据，管网长度及预热时差，计算出空调机组的实际运行功率；
S7、所述中央处理器根据空调机组的实际运行功率，匹配空调机组轮循工作顺序，设计出空调机组的节能控制信号；
S8、所述中央处理器将所述节能控制信号通过PLC处理器传递给模块化空调机组主机控制器，所述模块化空调机组主机控制器分别向相应的空调机组发送控制信号。
所述控制信号包括控制空调机组的启停数量、启停顺序、启停时间及运行功率的信号。
本发明的有益效果是：
本技术方案通过采集办公楼室内的办公区域及公共区域的温湿度参数、办公区域风机盘管开机数量开机功率，以及中央处理器计算所需空气焓值，结合空气能热泵空调系统工作原理，空气热焓值差越小空调机组工作效率越高，通过一套优化算法，根据办公楼区域所需冷(热)空气焓值和空调机组的工作效率来精确群控空调机组运行功率，能很大程度节约电能，通过控制流程控制空调机组轮循工作，还能有效提高空调机组的使用寿命和延长空调机组的保养周期。
模块化中央空调优化节能控制系统综合应用了智能群控技术、数据采集技术、微处理技术、PLC控制技术、变频控制技术、网络通信技术等，形成独有的智能节电控制程序。它在空调机组运行温度、压力、流量等数据采集基础上，结合建筑物的高度、朝向、材质、热负荷、室内外温湿度情况及用户使用习惯等一系列参数，利用独有的节电智能控制程序，建立能耗最佳运行模式，自动跟踪楼宇负荷变化，实现动态预测、提前调整、同步优化，最终调节中央空调温度、压力、流量等参数，在保证末端系统对温度、压力、流量等要求的情况下使功率曲线最大限度接近实际负荷需要功率曲线，将空调的节能效果推到极限，达到系统优化节能的目的。
附图说明
图1为本发明的拓扑示意图。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
如图1所示，本申请提供一种模块化冷热水空调机组智能联控系统，包括：
在办公楼内设置有多个温湿度传感器，用于实时采集办公楼内设定区间的温湿度参数；具体为在办公楼内，每层内均设置为多个独立的办公区域、会议区域及一些公共区域，办公区域内基本上在工作时间内均有人员在办公，对空调系统有较高的要求。会议室等独立区域，根据使用情况有不同的要求，比如在没有使用情况下，基本上会关闭空调系统，而在有会议举行时，才开启空调系统。而在公共区域，通常为固定的温度要求，不会有频繁的变化。
因此，在温湿度传感器的布置时，基本上按每个独立的区域，至少包括独立的办公区域及会议室内均至少各设置有一个温湿度传感器，而在公共区域，根据需要设置多个温湿度传感器，此处的多个是指两个或两个以上。
智能风机盘管温控盒，与办公楼内每个空调风机盘管控制器连接，用于采集空调风机盘管的开机数量及功率；具体为，智能风机盘管温控盒也可以按每层楼内设置有一个分智能风机盘管温控盒，最后再汇集到一个主智能风机盘管温控盒。
PLC处理器，分别与温湿度传感器及智能风机盘管温控盒电信号连接，用于采集并整理温湿度传感器及智能风机盘管温控盒采集到的实时数据；并将整理后的实时数据传递给中央处理器。
中央处理器，与PLC双向信号连接；在本申请中，中央处理器为管理服务器或工作站等，在中央处理器内预安装有相应的控制程序或软件，这些控制程序或软件可以根据需要进行相应的安装。
模块化空调机组主机控制器，分别与空调机组及PLC处理器电信号连接，接受PLC处理器传递的控制信号，并向相应的空调机组发送控制信号。
模块化空调机组主机控制器综合应用了智能群控技术、数据采集技术、微处理技术、PLC控制技术、变频控制技术、网络通信技术等，它在空调机组运行温度、压力、流量等数据采集基础上，形成独有的智能节电控制程序。
本技术方案中的空调机组为一个或一个以上，在本实施例中，空调机组为风冷式冷热水空调机组。每台空调机组均设置有温度传感器、压力传感器及流量传感器，温度传感器、压力传感器及流量传感器均与模块化空调机组主机控制器电信号连接。模块化空调机组主机控制器将采集到的数据信号发送给PLC处理器，并接收PLC处理器传递的中央处理器的控制信号。控制信号包括但不限于空调机组的启停数量信号、启停顺序信号、启停时间信号及运行功率信号。
本申请还包括一种模块化冷热水空调机组智能控制方法，利用上述任一项模块化冷热水空调机组智能联控系统，包括以下步骤：
S1、收集、整理办公楼的空调控制空间值，办公楼建筑材料及办公楼自然热荷载数据；空调控制空间值是指每个独立办公区域或会议室等区域的体积，以计算在该空间内的空气焓值；办公楼建筑材料是根据不同的建筑材料其吸热量、散热量、保温等情况以计算整个办公楼内所消耗的热量或冷量；办公楼自然热荷载是指在自然情况下，办公楼的吸热量、散热量、保温情况及内外温差等所需要的基础冷量或热量，此部分的冷量或热量是实现办公楼制冷或制热所需要的最低能量。
S2、根据步骤S1设计所需要的制冷量曲线和制热量曲线，并将制冷量曲线及制热量曲线保存于中央处理器内。
S3、设置于办公区域内的温湿度传感器及设置于公共区域内的温湿度传感器分别将采集到的实时温湿度参数传递给PLC处理器。
智能风机盘管温控盒将实时采集的空调风机盘管的开机数量及功率均传递给PLC处理器。
PLC处理器将上述的实时数据进行整理后传递给中央处理器。
S4、中央处理器根据步骤S2及办公区域内与公共区间的温湿度差及空调风机盘管开机功率计算出空调机组对办公楼的实时负载功率。
S5、模块化空调机组主机控制器将采集的各空调机组的实时运行状态、各空调机组的温度、压力及流量等数据传递给中央处理器。
S6、中央处理器根据步骤S4的实时负载功率，步骤S5的模块化空调机组主控制器采集的数据，管网长度及预热时差，计算出空调机组的实际运行功率。
S7、中央处理器根据空调机组的实际运行功率，匹配空调机组轮循工作顺序，设计出空调机组的节能控制信号。
S8、中央处理器将节能控制信号通过PLC处理器传递给模块化空调机组主机控制器，模块化空调机组主机控制器分别向相应的空调机组发送控制信号。控制信号包括控制空调机组的启停数量、启停顺序、启停时间及运行功率的信号。
具体应用
以申请人为例，现使用四套模块化风冷式冷(热)水空调机组，单台耗电功率40KW左右(不考虑冬季电辅加热功率)，单台制冷(制冷量)130KW左右，能完全满足冬季采暖季室内外温差35℃最高能耗的制热量需求。申请人所处纬度冬季采暖季室内外温差大于20℃时长不超过30天，夏季制冷季节室内外温差均小于20℃，尤其是临近换季期前后，室内外温差小，需要空调制冷(制热)量也明显减小，结合空气能热泵空调系统工作原理，空气热焓值差越小空调机组工作效率越高，通过一套优化算法，根据办公楼区域所需冷(热)空气焓值和空调机组的工作效率来精确群控空调机组运行功率，能很大程度节约电能，通过控制流程控制空调机组轮循工作，还能有效提高空调机组的使用寿命和延长空调机组的保养周期。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，包括：
在办公楼内设置有多个温湿度传感器，用于实时采集办公楼内设定区间的温湿度参数；
智能风机盘管温控盒，与办公楼内每个空调风机盘管控制器连接，用于采集空调风机盘管的开机数量及功率；
PLC处理器，分别与所述温湿度传感器及所述智能风机盘管温控盒电信号连接，用于采集并整理所述温湿度传感器及所述智能风机盘管温控盒采集到的实时数据；
中央处理器，与所述PLC双向信号连接；
模块化空调机组主机控制器，分别与空调机组及所述PLC处理器电信号连接，接受所述PLC处理器传递的控制信号，并向相应的空调机组发送控制信号。
2.根据权利要求1所述的模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，在办公楼内的每个具有独立空间的办公区域内设置有至少一个温湿度传感器，实时采集办公区域内的温湿度参数；
在办公楼内的公共区间设置有多个温湿度传感器，实时采集公共区间内的温湿度参数。
3.根据权利要求1所述的模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，所述空调机组为一个或一个以上。
4.根据权利要求1所述的模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，所述控制信号包括但不限于空调机组的启停数量信号、启停顺序信号、启停时间信号及运行功率信号。
5.根据权利要求1所述的模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，所述空调机组为风冷式冷热水空调机组。
6.根据权利要求1所述的模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，每台空调机组均设置有温度传感器、压力传感器及流量传感器，所述温度传感器、所述压力传感器及所述流量传感器均与模块化空调机组主机控制器电信号连接。
7.一种模块化冷热水空调机组智能控制方法，利用上述权利要求1至6中任一项模块化冷热水空调机组智能联控系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、收集、整理办公楼的空调控制空间值，办公楼建筑材料及办公楼自然热荷载数据；
S2、根据步骤S1设计所需要的制冷量曲线和制热量曲线，并将所述制冷量曲线及所述制热量曲线保存于中央处理器内；
S3、设置于办公区域内的温湿度传感器及设置于公共区域内的温湿度传感器分别将采集到的实时温湿度参数传递给PLC处理器；
智能风机盘管温控盒将实时采集的空调风机盘管的开机数量及功率均传递给PLC处理器；
所述PLC处理器将上述的实时数据进行整理后传递给中央处理器；
S4、所述中央处理器根据办公区域内与公共区间的温湿度差及空调风机盘管开机功率，并结合步骤S2计算出空调机组对办公楼的实时负载功率；
S5、模块化空调机组主机控制器将采集的各空调机组的实时运行状态、各空调机组的温度、压力及流量等数据传递给中央处理器；
S6、所述中央处理器根据步骤S4的实时负载功率，步骤S5的模块化空调机组主控制器采集的数据，管网长度及预热时差，计算出空调机组的实际运行功率；
S7、所述中央处理器根据空调机组的实际运行功率，匹配空调机组轮循工作顺序，设计出空调机组的节能控制信号；
S8、所述中央处理器将所述节能控制信号通过PLC处理器传递给模块化空调机组主机控制器，所述模块化空调机组主机控制器分别向相应的空调机组发送控制信号。
8.根据权利要求7所述的模块化冷热水空调机组智能控制方法，其特征在于，所述控制信号包括控制空调机组的启停数量、启停顺序、启停时间及运行功率的信号。
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