CN1629556A

CN1629556A - 节能型中央空调系统

Info

Publication number: CN1629556A
Application number: CN 200310117449
Authority: CN
Inventors: 颜鸣
Original assignee: ZHUHAI FIRST AIR-CONDITIONING WORK Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI FIRST AIR-CONDITIONING WORK Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: CN1293346C

Abstract

本发明涉及一种节能型中央空调系统，包括用于提供空气调节所需要的冷(热)水源的主机、用于把机组冷冻水输送到空气处理设备或末端冷冻水装置、用于对空气进行降温、加热、加湿、除湿以及净化过滤的末端装置和用于对机组、空气处理设备与空调过程进行人工或自动调节与监控的空调控制系统；所述空调控制系统根据大量实时采集的动态变化数据进行处理，得出按需供冷的最佳动态运行指令，将中央空调系统各部件部分负荷连续运行状态，实时调控为“蓄冷运行”或“放冷运行”两种模式之一，所述中央空调主机在蓄冷运行模式下高速运行，在放冷运行模式下停止运行。该系统可广泛用于各类型中央空调系统，达到节省电能、降低消耗的作用，具有明显的社会效益和经济效益。

Description

节能型中央空调系统

技术领域

本发明涉及一种中央空调系统，尤其是涉及一种可节约能源的中央空调系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，使用中央空调系统的酒店、写字楼、大型场馆等场所越来越广泛。由于中央空调系统在设计上，多以峰值气候条件和负荷容量为依据进行计算、选型。而系统实际运行中，随着季节、时间和使用空间散热量的变化，全年绝大多数时间实际负荷远远低于设计值。以酒店为例：空调负荷一般包括：①建筑围护结构传热量(含太阳辐射热)；②照明、冰箱、热水壶等电器散热量；③人体散热量；④新风负荷和动力设备散热量等。建筑传热量和新风负荷是随室外气象参数而变化；酒店人流量也是一个很大的变量。由于大堂、会议厅、餐厅、歌舞厅和客房等不同功能空间的使用时间、使用率不同。诸多因素形成空调负荷随时间不断变化。

某酒店日负荷曲线图如图6所示：

从曲线图可见，酒店空调在部分负荷下运转时间频率较多，且低负荷分布不均匀，在过渡季节或夏季时均有可能出现。因此几乎所有中央空调系统，都长期处于部分负荷状况下工作。如果仅靠空调系统设备已具有的负荷调节方式节能，其节电量与耗电量相比效果甚微。目前中央空调系统设备运行，普遍由人工操作。由于人工调节的不精确性、不及时性和不稳定性，造成中央空调系统能耗增加。且人工成本加大。

目前，中央空调节能方式有：制冷剂、水泵变频、余热回收和蓄冷等四种。

①制冷剂：通过更换冷水机组制冷剂方式节省耗电量。据称所有冷水机组使用某种制冷剂后均有节能效果，但该制冷剂价格昂贵。同时，冷水机组的生产厂对其产品使用的制冷剂都有明确规定，不建议随便更换新品种的制冷剂。

②水泵变频：根据变流量装置空调末端冷冻水量需要量减少，通过调低水泵电机工作频率，降低运行电流达到减少能耗目的。它受频率调节范围所限。循环水量减小到一定程度，不仅影响主机制冷效率，甚至造成保护停机。

③余热回收：利用制冷剂冷凝高温，经换热器回收热量，加热用水，节省加热冷水能源，此适用于需要供热水的场合，而不适用较低排气温度的冷水机组。

④冰蓄冷技术：冰蓄冷是通过建造蓄冰池来实现冰球相变吸收和释放冷量。该方式需增加结构投资和使用专门机组。适用于新建、且有峰、谷电价政策的地区(实为耗能降费方案)。

可见目前应用较多的制冷剂、水泵变频、余热回收节能技术，均只是针对中央空调装置的某个局部进行改造。但是即使采用了全热交换、水泵变频、余热回收等方式，中央空调装置在使用过程中，中央空调的冷水机组常常处于部分负荷状态连续运行，而冷却水泵和冷却水塔仍然按机组满负荷时需要的高能耗运行状态连续运行。分析可知，空调冷水机组(或压缩机)制冷量通常负荷较高(例如70～90％)时能效比COP(COP-制冷量与耗电量之比值)值最高，在低于70～90％负荷时，COP值下降，空调装置能效比在低负荷时大幅度降低，导致在同等制冷量下，较低负荷时耗电量比高负荷时高得多，因此，能耗高、浪费大的情况仍没有解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能型中央空调系统，解决了部分负荷时引起能耗高、浪费大的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种节能型中央空调系统，包括用于提供空气调节所需要的冷(热)水源的主机、用于把机组冷冻水输送到空气处理设备或末端冷冻水装置、用于对空气进行降温、加热、加湿、除湿以及净化过滤的末端装置和用于对机组、空气处理设备与空调过程进行人工或自动调节与监控的空调控制系统；其特征在于：所述空调控制系统根据大量实时采集的动态变化数据进行处理，得出按需供冷的最佳动态运行指令，将中央空调系统各部件部分负荷连续运行状态，实时调控为“蓄冷运行”或“放冷运行”两种模式之一，所述中央空调主机在蓄冷运行模式下高速运行，在放冷运行模式下停止运行。

实施本发明的一种节能型中央空调系统，基于先进的数字化多点分布式空气温度数据采集、由计算机实施的处理、运算、控制程序，动态调节冷冻供、回水温度，使冷水机组、冷却水泵和冷却水塔处于高效、满负荷运行或间歇停机状态工作的智能节电控制系统。该系统能有效提高空调制冷系统的综合能效比，克服了现有节电方式的不足。该系统可广泛用于各类型中央空调系统，达到节省电能、降低消耗的作用，具有明显的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明节能型中央空调系统实施例一的系统连接示意图；

图2是图1所示的节能型中央空调控制系统原理框图；

图3是图1所示的节能型中央空调控制系统的流程图；

图4a、4b是图1所示的节能型中央空调控制系统的电路图；

图5为实施例二的运行模式图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，一种中央空调系统，包括主机、冷冻水装置、末端装置和空调控制系统组成，若主机采用水冷冷(热)水机组，还包括冷却水装置。所述主机功能是提供空气调节所需要的冷(热)水源，其组成可以是冷水机组、溴化锂吸收式制冷机组等制冷设备。所述冷却水装置作用为把机组热量输送到冷却塔，并将热量散发到空气中，其组成包括冷却水泵、冷却水塔、管道等，所述冷却水塔中设置有风扇、水冷式冷凝器等装置；所述冷冻水装置，其功能是把机组冷冻水输送到空气处理设备或末端，为一种水力管路装置，包括冷冻泵、管道，还可以包括蓄冷罐、集水器、分水器等。所述末端装置，其功能是对空气进行降温、加热、加湿、除湿以及净化过滤，组成形式可以是风机盘管、风柜、组合式空调机组、新风机组等，每种末端设备主要由换热器、风机、过滤网及机壳等组成，制冷时，来自外部的冷水进入换热器与室内循环空气进行热交换，使空气温度降低，达到空气调节的目的；制热时，来自外部的热水进入换热器与室内循环空气进行热交换，使空气温度升高，达到空气调节的目的。进入换热器的冷(热)水源自空调主机；为达到所需的空气品质，如恒温、恒湿、高洁净度等要求，末端设备中将增加相应的装置和控制设备。空调控制系统其功能是在空调系统运行中，对机组、空气处理设备与空调过程进行人工或自动调节与监控，常规控制系统包括传感元件、执行与调节机构。本实用新型所述的中央空调系统可以通过计算机进行管理和监控。

本实用新型所述中央空调系统的制冷原理为，制冷压缩机将低温低压的制冷剂蒸气压缩成高温高压蒸气后，排入水冷式冷凝器；冷却水将冷凝器的高温高压蒸气冷却成高压常温液体，冷却水在冷凝器中吸收热量后，由冷却水泵将冷却水循环送至冷却塔，在冷却塔与空气进行热交换，被空气冷却；冷凝器中的高压常温制冷剂液体经膨胀阀节流后降压进入蒸发器中沸腾蒸发，吸收由冷冻水从用户端带回的热量，成为低温低压的蒸汽，这些低温低压的制冷剂蒸气再回到压缩机，重复上述过程，达到连续制冷不断地向空调区域提供循环冷水的目的。简而言之，三个循环：制冷剂循环系统、冷却水循环系统、冷冻水循环系统。

本实用新型所述的中央空调系统，由计算机根据大量实时采集的不同季节气侯引起温度升降、室内人流量等因素造成负荷动态变化数据进行的处理，得出按需供冷的最佳动态运行指令，将冷水机组、冷却水泵和冷却水塔实时调控为“蓄冷运行和放冷运行”崭新工况模式，利用计算机程序系统，控制中央空调设备在高能效比状况下运行。中央空调系统蓄冷运行时，冷水机组、冷却水泵和冷却水塔均以高速档运行，因此，在此状态下，空调系统保持高COP值；放冷运行时，除冷冻水泵变频运行外，冷水机组、冷却水泵和冷却水塔等均停止工作，用蓄积在空调循环冷动水装置中的冷量继续为装置供冷，整个空调系统亦处于一种节能的工作状态。

由于空调系统COP值在70～90％时最高，所以当主机保持在较高负荷下运转，而中央空调系统却处于低负荷需求状态时，除一部分满足空调空间冷量需要外，富余部分制冷量采用蓄冷方式。此时，将低负荷时主机运行工况，改变为蓄冷和放冷两个运行阶段，使主机在蓄冷阶段高效运行，将富余冷量储蓄起来；在放冷阶段主机停止制冷，用所储冷量为装置供冷。

由于空调冷冻水装置中含有数十乃至数百吨水，水是比热容较大的物质之一，1吨水温度降低1度即需要0.33冷吨冷量。当在7～8度温差条件下，冷冻水装置储蓄冷量可达数百冷吨之多，加上管道、末端设备表冷器蓄冷能力，相当于冷水机组在90％负荷下运转40分钟至1小时的制冷量。建筑物中所有物品，除围护结构传热面和人体表面以外，其它内墙面以及物体表面均具有蓄冷能力。围护结构的绝热能力，使室外热量传到室内的时间为1.65h，它的蓄冷能量除维持房间温度稳定外，也为冷冻水大温差运行提供了稳定的保障。

为了避免空调冷冻水温度低于设定值，本实用新型所述的中央空调系统还增加了蓄能设备，例如为储冷罐，根据空调系统大小的不同，确定储冷罐的容积和数量。当中央空调系统处于高负荷工作状态下时，储冷罐不工作；随着空调系统主机不停地高负荷运转，满足空调空间所需的制冷量后，空调系统即处于部分负荷需求状态，富余部分制冷量即蓄存在空调冷冻水装置中；当空调冷冻水温达到设定值时，空调冷冻水装置关闭；储冷罐开始工作，空调系统主机仍高负荷运转，产生的冷量即储存在储冷罐中，直至储冷罐中蓄冷介质的温度开始下降，当达到设定值后，空调系统主机等装置停止运行；空调系统进入放冷运行阶段，由空调冷冻水装置为空调区域提供冷量；空调冷冻水装置水温逐渐升高，当高于设定值时，空调系统主机等装置仍为停止运行的状态，由储冷罐为空调区域提供冷量；直至储冷罐温度也高于设定值后，空调系统主机等装置才开始运行，空调系统进入蓄冷运行阶段。空调系统进入放冷运行阶段时，整套装置是非常节能的，而且，此阶段每次往往可持续时间超过1小时。

本实用新型所述中央空调系统的控制系统是一种新型的中央空调节电智能控制系统。它可以专为新的楼宇中央空调系统设计，也可以根据用户现有中央空调系统选用设备和运行工况特点“量身定做”。该装置可根据对室内、外温度、人流量和其它散热因素的在线监测数据，自动处理采集数据、计算负荷量，自动调控冷水机组、冷却水泵、冷却水塔等设备的运行状态。避免人为不能及时、准确操控装置所造成的能源浪费。同时，合理调节冷冻水出水初温，控制冷水机组在高效率工况下运行。

控制系统基本原理核心是控制空调系统在部分负荷时，将冷水机组低负荷、低效率的运行状态，调整为制冷系统在高负荷、高效率状态下运行。将其运行状态分为蓄冷和放冷两个运行阶段。

如图2所示，本发明所述的中央空调控制系统(以下简称节电系统)原理作如下描述：节电系统主要由中央运算处理系统、数据采集系统、联动控制系统、流量调节系统、自动计量系统和远程监控管理系统等六大系统组成。

上述六大系统的组成、联系和功能如下：

(一)中央运算处理系统：

“中央运算处理系统”由CPU、扩展模块、模拟量输出模块、触摸式控制面板、电源开关、不间断电源、中间继电器、软件、计算机等组成，是中央空调节电系统的控制指挥中心，可对中央空调节电系统实施集中监控、集中管理、集中控制。

通过“中央运算处理系统”输入中央空调节电系统的运行参数及运行程序；一是将“数据采集系统”采集的温度、压力、压差、流量、电流、电压、频率、功率等模拟量信号转换为数字信号，与输入的运行参数进行存贮、运算、比较、处理，并将处理后的数据转换为模拟量信号，输出运行指令；二是将“数据采集系统”采集的各设备运行状态的数字信号，与输入的运行参数进行存贮、运算、比较、处理，输出运行指令。

“中央运算处理系统”发出的指令通过“流量调节系统”变成具体的动作，自动调节空调风柜末端设备回水管上的流量、冷冻水泵变频、冷冻水系统压差旁通流量和蓄冷罐的运作等；“中央运算处理系统”发出的指令通过“联动控制系统” 使冷水机组、冷却水塔和冷水机组、冷却水塔上安装的电动阀门联动，操控冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔联动和相互切换，以及开关机顺序。“中央运算处理系统”按设定的切换、启停时间，发出系统常规模式和节能模式运行指令，通过“自动计量系统” 进行存贮、统计和处理，准确计算出节电改造后的节电量和节电率。”中央运算处理系统”发出的指令通过“远程监控管理系统”进行异地查询，可掌握用户的中央空调系统运行状态和使用情况。同时，可对修改中央空调节电系统的运行参数及运行程序进行维护优化和升级，使中央空调节电系统在更合理的状态下运行。

(二)数据采集系统：

“数据采集系统”由温度传感器、变送器、压力传感器、压差传感器、流量计、电流表、电压表、频率表、功率表、压差开关、压力开关、辅助触点、屏蔽控制线等部分组成，是中央空调节电系统的感觉机构，它的功能是将被控对象的参量和现场信号进行检测、并变换为统一的数字信号，并将数字信号传输到“中央运算处理系统”进行运算处理。

1.安装在冷冻水系统供、回水总管上的温度传感器、压力传感器和压差传感器，用来检测冷冻水系统的冷冻水供、回水温度和供、回水压力及压差，并将采集到的模拟量信号传输到“中央运算处理系统”。

2.安装在室内各空调区域的温度传感器，用来检测空调区域的空气温度，并将采集到的模拟信号传输到“中央运算处理系统。

3.安装在冷却水系统供水总管上的温度传感器，用来检测冷却水系统的供水温度，并将采集到的模拟量信号传输到“中央运算处理系统”。

4.安装在室外的温度传感器，用来检测室外空气的温度，并将采集到的模拟量信号传输到“中央运算处理系统”。

5.安装在冷冻水系统供水总管上的流量计，用来计量冷冻水系统的冷冻水流量，并将采集到的模拟量信号传输到“中央运算处理系统”。

6.连接空调设备控制电柜、箱的辅助触点，用来监测空调设备的运行状态，并将采集到的数字信号传输到中央运算处理系统。

(三)流量调节系统：

“流量调节系统”由电动调节阀门、24V变压器、变频器、压差旁通阀、蓄冷罐、控制电缆等部分组成，是中央空调节电系统的执行机构。“流量调节系统”的功能是把“中央运算处理系统”发来的指令变成具体的动作，达到自动调节、自动操作的目的。

1.安装在空调风柜末端设备回水管上的流量调节阀，根据“中央运算处理系统”发来的模拟量信号指令，自动调节流过空调末端设备的冷冻水流量，达到控制空调区域的空气温度的目的。

2.变频器根据“中央运算处理系统”发来的模拟量信号指令，自动变频调节冷冻水泵转速、调节冷冻水的流量，使冷冻水系统供、回水压力差处于设定压力差值上、下限之间。

3.安装压差旁通阀的冷冻水系统，根据“中央运算处理系统”发来的模拟量信号指令，自动调节压差旁通阀的开度，使冷冻水系统供、回水压力差处于设定压力差值上、下限之间。

4.安装蓄冷罐的冷冻水系统，根据“中央运算处理系统”发来的模拟量信号指令，自动调节蓄冷罐上的电动调节阀门，使蓄冷罐自动完成蓄冷、待释、释冷、待蓄的循环过程。

(四)联动控制系统：

“联动控制系统”由电动阀门、电动阀门控制器、辅助触点、控制电缆等组成，是中央空调节电系统的联动机构。联动控制系统的功能一是使冷水机组、冷却水塔和冷水机组、冷却水塔上安装的电动阀门联动，不让冷冻水和冷却水从不运行的冷水机组旁通；不让冷却水从不运行的冷却水塔旁通，保证其它冷水机组的冷冻水和冷却水流量；保证其它冷却水塔的冷却水流量。二是使冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔联动和相互切换，程序和顺序开关机。并将冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔、电动阀门开关的数字信号传输到中央运算处理系统。

(五)自动计量系统：

“自动计量系统”由多功能电量表综合电力监控仪、计算机、打印机、互感器和控制电缆等组成，是中央空调节电系统中的设备用电计量装置。自动计量系统的功能是对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔等空调设备电机的用电量进行测量、记录、储存、显示，通过计量节电改造前和节电改造后设备运行的用电量，可以准确计算出节电改造后的节电量和节电量率。

(六)远程监控管理系统：

“远程监控管理系统”由网络控制器、软件、网络计算机、打印机等组成，是中央空调节电系统的遥控装置。通过网络计算机进行异地查询，可掌握用户的中央空调系统运行状态和使用情况，同时，可以维护、优化中央空调节电系统的运行参数及运行程序，使中央空调节电系统在更合理的状态下运行。

本系统采用可编程控制技术，通过数据采集系统，将采集到的模拟量参数转换为输入数字量，传送中央运算处理器处理运算。与设计参数比较运算，然后再将数字命令转化成控制模拟量输出。精确地控制冷水机组、冷却水泵、冷却水塔、空调机和冷冻变频水泵等设备的运行，达到对中央空调系统的智能节能控制。

如图3所示，本发明所述中央空调控制系统的流程作如下描述：

一、数据采集系统采集如下数据信息：

①冷冻水供水流量：

安装在冷冻水系统供水总管上的流量计，用来计量冷冻水系统的冷冻水流量，通过屏蔽线传输到节电装置(空调控制系统)；

②冷冻水供水温度：

对于单台冷水机组运行，安装在冷冻水系统供水总管上的温度传感器，用来检测冷冻水系统的冷冻水供水温度，将冷冻水供水温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置；

③冷冻水回水温度

对于单台冷水机组运行，安装在冷冻水系统回水总管上的温度传感器，检测冷冻水系统的冷冻水回水温度，将温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置；

④冷冻水系统供、回水压力差

安装在冷冻水系统供、回水总管上的压力传感器，检测冷冻水系统供、回水的压力，将压力变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置以确定压力差；

⑤室内各空调区域温度

安装在室内各空调区域的温度传感器，检测空调区域的空气温度，并将温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置；

⑥冷却水供水温度、室外温度

安装在冷却水系统供水总管上的温度传感器，监测冷却水系统的供水温度；安装在室外的温度传感器，检测室外空气的温度，将冷却水系统供水温度和室外空气温度的信号通过屏蔽线传输到节电装置；

⑦室、内外的温度

安装在室、内外的温度传感器，检测室内、外空气的温度，将室内、外空气温度的信号通过屏蔽线传输到节电装置。

二、实时冷量输出：简称节电装置内中央运算处理器对冷冻水流量和冷冻供、回水温度差进行运算(冷量＝流量×温度差)，计算出空调系统的实时冷量输出，是节电系统设计的重要参数。

三、空调系统运行：

①冷水机组停机控制：由节电装置输出指令，确定冷水机组是否停机；当冷冻水的供水温度高于设定温度值时，冷水机组继续运行；当冷冻水的供水温度低于设定温度值时，冷水机组停机；

②冷水机组开机控制：由节电装置输出指令，确定冷水机组是否需要启动；当冷冻水回水温度高于设定温度值时，或空调区域的空气温度高于设定温度值时冷水机组启动；当冷冻水回水温度低于设定温度值，且空调区域的空气温度不高于设定温度值时，冷水机组不启动，冷却水泵不运行；

③冷冻水系统变频控制：由节电装置输出指令，通过变频器调节冷冻水泵的转速，控制冷冻水流量，当冷冻水系统供、回水压力差高于设定压力差值上限时，变频器变频降低冷冻水泵转速，减少冷冻水的流量；当冷冻水系统供、回水压力差处于设定压力差值上、下限之间时，冷冻水泵转速不变，冷冻水的流量不变；当冷冻水系统供、回水压力差低于设定压力差值下限时，变频器变频增加冷冻水泵转速，增加冷冻水的流量；

④蓄冷罐控制：由节电装置输出指令，通过蓄冷罐储存或释放富余冷量，当冷冻水系统供、回水压力差高于设定压力差值时，蓄冷罐上的电动阀门打开，让冷冻水旁通流过蓄冷罐，将冷水机组高负荷运行制冷而空调末端设备部份负荷运行，释放不完的富余冷量储存在蓄冷罐内；当冷冻水供、回水压力差低于设定压力差值时，蓄冷罐上的电动阀门关闭，以保证空调末端设备冷冻水流量；当冷冻水系统供水的温度高于设定的释冷温度值时，蓄冷罐上的电动阀门打开，向冷冻水系统释冷；

⑤冷冻水系统压差旁通控制：由节电装置输出指令，通过压差旁通阀的开启度，控制冷冻水流量；当冷冻水系统供、回水压力差高于设定压力差值时，压差旁通阀打开旁通部分冷冻水；当冷冻水系统供、回水压力差低于设定压力差值时，压差旁通阀维持原来开度；

⑥空调末端设备控制：由节电装置输出指令，通过调节空调末端设备的冷冻水流量，控制空调区域的空气温度；当空调区域的空气温度低于设定温度值时，安装在空调末端设备回水管上的流量调节阀关小，减少流过空调末端设备的冷冻水流量，达到控制空调区域的空气温度的目的；当空调区域的空气温度高于设定温度值时，安装在空调末端设备回水管上的流量调节阀开大，增加流过空调末端设备的冷冻水流量，达到控制空调区域的空气温度的目的；如果空调区域的空气温度仍然高于设定温度值时，证明冷冻水系统的冷冻水温度偏高，冷水机组将启动(优先于冷冻水系统回水温度的检测)，以确保空调区域的空气温度精度；

⑦冷却水塔控制：由节电装置输出指令，确定冷却水塔风扇是否需要停止运行；当冷冻水系统供水的温度和室外空气温度高于设定温度值时，冷却水塔风扇继续运行；当冷冻水系统供水的温度和室外空气温度低于设定温度值时，冷却水塔风扇停止运行；

⑧冷冻水泵控制：由节电装置输出指令，开机时冷冻水泵常规运行，关机后根据供回水压差、回水温度和末端回风温度综合变频调节水泵转速；

⑨冷冻水回水温度的控制：安装在室内、外的温度传感器，用来检测室外的空气温度，将室内、外的空气温度变化的信号，通过屏蔽线传输到节电装置，作为节电装置内中央运算处理器的重要运算依据，由节电装置输出指令，设置冷冻水的回水温度。

如图4a、4b所示，为本发明空调控制系统的电路图：

1为模拟量输出模块，型号规格为EM232，参数为148g 2W 24V DCAQ2×12Bit，性能为：2模拟量输出点，功能是将该点的数字信息转换为标准电流、电压信号输出到执行设备(阀门、变频器)，调整其工作状态。模块底部“M”、“L+”处分别并联接入来自CPU 226XM底部“M”、“L+”处的电源，接地标识处需并联接地。模块顶部有两组输出，每组分别可选择电流(Ix和公共M)或电压(Vx和公共M)输出。公共M接到执行设备(阀门、变频器)信号输入点的负极，Ix或Vx接正极。

2为模拟量模块，型号规格为EM231，参数为183g 2W 24V DCAI4×12Bit，性能为：4模拟量输入点，功能是将该点的电流或电压信号转换为数字信息供CPU 226XM读取，电流或电压信号来自外部的各种传感器。模块底部“M”、“L+”处分别并联接入来自CPU 226XM底部“M”、“L+”处的电源，接地标识处需并联接地。模块顶部有四组输入，单个模块只能选择全部是电流或者电压信号输入，在这里我们全部采用电流输入(信号类型由底部开关决定)，以A组为例：将从“L+”处来的24V直流电源正输出到外部传感器的正极，再将来自传感器负极的信号并联接入模块的“A+”和“RA”点，“A-”点接“M”。

3为模扩展模块，型号规格为EM223，参数为360g 6W DC/RLY，性能为：16输入漏型/源型(IEC Typel漏型)，16路数字输出继电器、干触点，功能是根据“CPU”指令控制外部空调设备启、停，以及接收这些设备的运行、故障信号返回给“CPU”模块底部为输入部分，“M”、“L+”处分别并联接入来自CPU 226XM底部“M”、“L+”处的电源。“xM”接来自直流电源的负极，直流电源正极通过220V中间继电器的常开触点返回到“.x”。模块顶部为输出部分，“xL”接来自直流电源的正极，接通时由“.x”输出到24V中间继电器的线圈。

4为中央处理器，型号规格为CPU226XM，参数为550g 11W AC/DC/RLY继电器输出，性能为：24路数字量输入，16路数字量输出，功能有运算、存储、时钟、通讯、电源、同EM223相同的输入、输出等。模块顶部“LAC”、“N”分别接单相交流的“火”和“零”，接地标识处需并联接地，底部的“M”、“L”为直流24V输出。其它点位的功能连接与EM 223相同。

5为485连接线，用于传输数据信号；

6为熔断隔离器，型号规格为RT18-32X，参数为5A；

7为高分段小型断路器，型号规格为DZ47-60，参数为220V/5A 50HZ；

8为小型中功率电磁继电器，型号规格为JZX-22F，参数为220VAC，功能功能是将来自外部空调设备的220V“通”、“断”信号转为24V直流“通”、“断”信号传回给“CPU 226XM”和“EM 223”。线圈处分别接“零”和来自外部空调设备的“火”，常开点的一端接直流电源的正极输出，另一端同模块的输入部分“.x”连接。

9为小型中功率电磁继电器，型号规格为JZX-22F，参数为24VDC，功能功能是将来自“CPU 226XM”和“EM 223”的24V输出信号转为220V传到外部空调设备。线圈处分别接直流电源的负极输出和模块的“.x”输出部分，常开点的一端接“火”，另一端接往外部空调设备。

10为RVV1×1.0电线。

采用本发明所述中央空调系统与采用变频节能方式的中央空调系统比较对照效果如下表：

影响	启停次数	3～4h/次	同改造前	设备允许范围内
	启停次数	3～4h/次	同改造前	设备允许范围内	喘振	正常时不会	会导致	不会

依据中央空调蓄冷式智能节电系统标准，本公司组织了对“福州金源国际大饭店”的采用本发明所述中央空调系统的运行进行了检测，检测结果如下：

建筑面积：81400M2 装机冷量：2400RT

单机组制冷量：600RT 机组数量：4台

单位面积冷量：148W/M2 冷冻水泵功率：75KW

满载系统能效比：COP值＞4 冷却水泵功率：90KW

月节电量＞60000KW/hr 系统节电率：20.23％

由上表及上例可知，采用本发明所述中央空调系统，节能效果是非常好的，总体节能率可达20％左右。同时，本发明既可用于新工程设计，还可以用于对原有中央空调系统的改造，适用性非常广。

实施例二：

本实施例与实施例一不同之处在于，主机采用多台冷水机组。

如图5所示，实施例二的运行模式为：

当空调系统负荷增加时，空调主机的运行顺序为：

第一步：一台机蓄冷运行；

第二步：一台机高负载运行；

第三步：二台机蓄冷运行；

第四步：二台机高负载运行；

第五步：三台机蓄冷运行；

第六步：三台机高负载运行……

当空调装置负荷减少时，空调主机的运行顺序为：

第一步：三台机高负载运行；

第二步：三台机蓄冷运行；

第三步：二台机高负载运行；

第四步：二台机蓄冷运行；

第五步：一台机高负载运行；

第六步：一台机蓄冷运行。

联动系统根据指令控制主机、泵、冷却塔、流量调节装置的工作状态。高负载运行时，主机在工作状态较高负载工况下连续运转；蓄冷运行：主机循环在蓄冷和放冷两个阶段。

本实施例中央空调控制系统的流程作如下：

1、冷冻水供水温度监测及冷水机组停机台数控制，对于多台冷水机组并联运行，安装在冷冻水系统供水总管上的温度传感器，检测冷冻水系统的供水温度，将冷冻水系统供水温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置，由节电装置输出指令，确定冷水机组停止运行台数。当冷冻水系统的供水温度高于设定温度值时，冷水机组继续运行；当冷冻水系统的供水温度持续不降低，冷水机组增加一台运行；当冷冻水系统供水的温度低于设定温度值，且空调区域的空气温度不高于设定温度值时，冷水机组停止一台运行。

2、冷冻水回水温度监测及冷水机组开机台数控制，对于多台冷水机组并联运行，安装在冷冻水系统回水总管上的温度传感器，检测冷冻水系统的回水温度，将冷冻水系统回水温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置，由节电装置输出指令，确定冷水机组开机运行台数。当冷冻水系统回水的温度高于设定温度值时，冷水机组增加一台运行。

3、当多台冷水机组并联运行时，在每台冷水机组的冷冻、冷却水系统供水管上均安装电动阀门，当冷水机组需要开启时，先开启该台冷水机组冷冻、冷却水系统供水管上的电动阀门；当冷水机组停机后，关闭该台冷水机组冷冻、冷却水系统供水管上的电动阀门，不让冷冻、冷却水从该台冷水机组旁通，保证其它冷水机组的冷冻、冷却水流量。

4、冷却水塔的运行数量与冷水机组和冷却水泵的运行数量是对应的。当多台冷却水塔并联运行时，在每台冷却水塔的进水管上均安装电动阀门，当冷却水塔需要投入运行时，开启对应的冷却水泵，开启该台冷却水塔进水管上的电动阀门，开启冷却水塔风扇，再开启冷水机组；当冷却水塔不需要运行时，先关闭冷水机组，关闭冷却水塔风扇，关闭该台冷却水塔进水管上的电动阀门，再关闭冷却水泵。

Claims

1、一种节能型中央空调系统，包括用于提供空气调节所需要的冷(热)水源的主机、用于把机组冷冻水输送到空气处理设备或末端冷冻水装置、用于对空气进行降温、加热、加湿、除湿以及净化过滤的末端装置和用于对机组、空气处理设备与空调过程进行人工或自动调节与监控的空调控制系统；其特征在于：所述空调控制系统根据大量实时采集的动态变化数据进行处理，得出按需供冷的最佳动态运行指令，将中央空调系统各部件部分负荷连续运行状态，实时调控为“蓄冷运行”或“放冷运行”两种模式之一，所述中央空调主机在蓄冷运行模式下高效运行，在放冷运行模式下停止运行。

2、根据权利要求1所述的节能型中央空调系统，其特征在于：还包括用于把机组热量散发到空气中的冷却水装置，所述冷却水装置包括冷却水泵、冷却水塔、管道等，所述冷却水塔中设置有风扇、水冷式冷凝器。

3、根据权利要求1或2所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述中央空调系统蓄冷运行时，冷水机组、冷却水泵和冷却水塔均以高效运行。

4、根据权利要求1或2所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述中央空调系统放冷运行时，除冷冻水泵变频运行外，冷水机组、冷却水泵和冷却水塔等均停止工作，空调系统用蓄积在空调循环冷冻水装置中的冷量继续供冷。

5、根据权利要求4所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述冷冻水泵为变频水泵。

6、根据权利要求1或4所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述的中央空调系统包括蓄能设备。

7、根据权利要求6所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述蓄能设备为储冷罐，根据空调系统大小的不同，确定储冷罐的容积和数量。

8、根据权利要求7所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述中央空调系统蓄冷运行初始，节能型中央空调系统高负荷工作，储冷罐不工作；空调系统处于部分负荷需求状态，富余部分制冷量即蓄存在空调冷冻水装置中；当空调冷冻水温达到设定值时，空调冷冻水装置关闭；储冷罐开通工作，空调系统主机仍高负荷运转，产生的冷量即储存在储冷罐中；储冷罐中蓄冷介质的温度开始下降，当达到设定值后，空调系统主机等装置停止运行；空调系统进入放冷运行阶段，由空调冷冻水装置为空调区域提供冷量；空调冷冻水装置水温逐渐升高，当高于设定值时，由储冷罐为空调区域提供冷量；直至储冷罐温度也高于设定值后，空调系统主机等装置才开始运行，空调系统进入蓄冷运行阶段。

9、根据权利要求1或2所述的节能型中央空调系统，其特征在于：控制系统主要由中央运算处理系统、数据采集系统、联动控制系统、流量调节系统、自动计量系统和远程监控管理系统组成。

10、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

作为控制指挥中心的中央运算处理系统由CPU、扩展模块、模拟量输出模块、触摸式控制面板、电源开关、不间断电源、中间继电器、软件、计算机等组成，对中央空调节电系统实施集中监控、集中管理、集中控制。

11、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

所述作为中央空调控制系统的感觉机构的数据采集系统由温度传感器、变送器、压力传感器、压差传感器、流量计、电流表、电压表、频率表、功率表、压差开关、压力开关、辅助触点、屏蔽控制线等部分组成，所述数据采集系统将被控对象的参量和现场信号进行检测、并变换为统一的数字信号，并将数字信号传输到“中央运算处理系统”进行运算处理。

12、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

所述作为中央空调控制系统的执行机构的流量调节系统由电动调节阀门、24V变压器、变频器、压差旁通阀、蓄冷罐、控制电缆等部分组成，所述流量调节系统把所述中央运算处理系统发来的指令变成具体的动作，自动调节、自动操作中央空调系统。

13、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

所述作为中央空调控制系统的联动机构联动控制系统由电动阀门、电动阀门控制器、辅助触点、控制电缆等组成，所述联动控制系统使冷水机组、冷却水塔和冷水机组、冷却水塔上安装的电动阀门联动，不让冷冻水和冷却水从不运行的冷水机组旁通；不让冷却水从不运行的冷却水塔旁通，保证其它冷水机组的冷冻水和冷却水流量；保证其它冷却水塔的冷却水流量；所述联动控制系统还使冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔联动和相互切换，程序和顺序开关机；并将冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔、电动阀门开关的数字信号传输到中央运算处理系统。

14、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

所述作为中央空调控制系统中的设备用电计量装置的自动计量系统由多功能电量表综合电力监控仪、计算机、打印机、互感器和控制电缆等组成，所述自动计量系统的功能是对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔等空调设备电机的用电量进行测量、记录、储存、显示，通过计量节电改造前和节电改造后设备运行的用电量，可以准确计算出节电改造后的节电量和节电量率。

15、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

所述作为中央空调控制系统的遥控装置远程监控管理系统由网络控制器、软件、网络计算机、打印机等组成，通过网络计算机进行异地查询，可掌握用户的中央空调系统运行状态和使用情况，同时，可以维护、优化中央空调节电系统的运行参数及运行程序，使中央空调节电系统在更合理的状态下运行。

16、根据权利要求9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

所述控制系统采用可编程控制技术，通过数据采集系统，将采集到的模拟量参数转换为输入数字量，传送中央运算处理器处理运算；与设计参数比较运算，然后再将数字命令转化成控制模拟量输出。精确地控制冷水机组、冷却水泵、冷却水塔、空调机和冷冻变频水泵等设备的运行，达到对中央空调系统的智能节能控制。

17、根据权利要求1或9所述的节能型中央空调系统，其特征在于：所述中央空调控制系统的流程如下：

一、数据采集系统采集如下数据信息：

①冷冻水供水流量：

②冷冻水供水温度：

③冷冻水回水温度

④冷冻水系统供、回水压力差

⑤室内各空调区域温度

⑥冷却水供水温度、室外温度

⑦室、内外的温度

二、实时冷量输出：简称节电装置内中央运算处理器对冷冻水流量和冷冻供、回水温度差进行运算(冷量＝流量×温度差)，计算出空调系统的实时冷量输出，是节电系统设计的重要参数；

三、空调系统运行：

⑧冷冻水泵控制：由节电装置输出指令，确定在主机停机后，冷冻水泵是否需要停止运行；当室内、外空气温度高于设定温度值时，冷冻水泵继续运行；当室内、外空气温度低于设定温度值时，冷冻水泵停止运行；

18、根据权利要求1所述的节能型中央空调系统，其特征在于：主机采用多台冷水机组。

19、根据权利要求18所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

当空调系统负荷增加时，空调主机的运行顺序为：

第一步：一台机蓄冷运行；

第二步：一台机高负载运行；

第三步：二台机蓄冷运行；

第四步：二台机高负载运行；

第五步：三台机蓄冷运行；

第六步：三台机高负载运行……。

20、根据权利要求18所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

当空调装置负荷减少时，空调主机的运行顺序为：

第一步：三台机高负载运行；

第二步：三台机蓄冷运行；

第三步：二台机高负载运行；

第四步：二台机蓄冷运行；

第五步：一台机高负载运行；

第六步：一台机蓄冷运行。

21、根据权利要求18所述的节能型中央空调系统，其特征在于：

中央空调控制系统的流程如下：

1、冷冻水供水温度监测及冷水机组停机台数控制，对于多台冷水机组并联运行，安装在冷冻水系统供水总管上的温度传感器，检测冷冻水系统的供水温度，将冷冻水系统供水温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置，由节电装置输出指令，确定冷水机组停止运行台数；当冷冻水系统的供水温度高于设定温度值时，冷水机组继续运行；当冷冻水系统的供水温度持续不降低，冷水机组增加一台运行；当冷冻水系统供水的温度低于设定温度值，且空调区域的空气温度不高于设定温度值时，冷水机组停止一台运行。

2、冷冻水回水温度监测及冷水机组开机台数控制，对于多台冷水机组并联运行，安装在冷冻水系统回水总管上的温度传感器，检测冷冻水系统的回水温度，将冷冻水系统回水温度变化的信号通过屏蔽线传输到节电装置，由节电装置输出指令，确定冷水机组开机运行台数；当冷冻水系统回水的温度高于设定温度值时，冷水机组增加一台运行。

4、冷却水塔的运行数量与冷水机组和冷却水泵的运行数量是对应的；当多台冷却水塔并联运行时，在每台冷却水塔的进水管上均安装电动阀门，当冷却水塔需要投入运行时，开启对应的冷却水泵，开启该台冷却水塔进水管上的电动阀门，开启冷却水塔风扇，再开启冷水机组；当冷却水塔不需要运行时，先关闭冷水机组，关闭冷却水塔风扇，关闭该台冷却水塔进水管上的电动阀门，再关闭冷却水泵。