CN201014677Y - 中央空调智能群控装置 - Google Patents

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任小兵
俞展新
钟钦全
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Abstract

本实用新型公开了一种中央空调智能群控装置，包括空调主机、冷却塔、冷却泵、中央处理器、数据采集单元，还包括：冷却回水、冷却出水温度传感器、冷冻回水、出水温度传感器、冷冻回水、出水压力传感器；与中央处理器连接的工控机，其通过现场总线读取变频器的参数；空调主机与工控机之间还设有网关；所述的传感器与数据采集单元连接，由数据采集单元将传感器所采集的信号上传至中央处理器。本实用新型采用多个参数群控的方式，充分利用变频技术，把空调制冷的富余量减少到最小；采用工控机及时存储空调系统的运行数据，并形成各种功率曲线加以显示，用户可通过工控机查看、修改空调系统运行参数。

Description

中央空调智能群控装置
技术领域
本实用新型涉及空调自动控制技术领域，具体涉及一种中央空调智能群控装置。
背景技术
现有的中央空调系统一般由多台主机、多台冷冻泵、多台冷却塔并联组成，一台主机配置一台冷冻泵、冷却泵、冷却塔，其中系统对冷冻泵、冷却泵、冷却塔的控制方式主要有以下几种：1、直接工频阀门控制；2、直接变频控制；3、压差变频控制；4、温差变频控制；5、回水温度控制。以上五种控制方式都是采用控制冷却水流量、冷冻水流量和冷却塔风量以及主机自动优化的方式而达到节能的效果。第一种控制方式为工频控制，节能效果最差；其余四种为变频控制，节能效果有所改善，控制精度也有所提高，但仍然未能使空调系统工作于最低能耗状态。
目前在使用变频技术节能时，人为地开启主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔，让泵和塔做闭环变频控制，主机自动优化，但是这样存在两大弊端，第一，当一套配置不够用或两套配置太多时，要靠手动方式来开启或停止第二套配置，人为的操作方式精确度毕竟有限，容易导致空调系统制冷量不够或太多，从而造成环境温度偏高或偏低，出现时冷时热的现象；第二，即使在一套系统够用的情况下，现有的空调控制系统也没能完全运用变频的节电技术，即流量与频率(即风机的转速)成正比、功率与频率的三次方成正比的关系，因而不能做到耗能最小化调节。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种中央空调智能群控装置，该装置可实时地调节空调系统的最佳运行状态，实现最大的节能调节。
本实用新型是采用如下技术方案实现上述目的的：一种中央空调智能群控装置，包括空调主机、冷却塔、冷却泵、中央处理器、数据采集单元，其特征在于还包括：
冷却回水温度传感器，设置于空调系统的冷却回水管上；
冷却出水温度传感器，设置于空调系统的冷却出水管上；
冷冻回水温度传感器，设置于冷冻回水管上；
冷冻出水温度传感器，设置于冷冻出水管上；
冷冻回水压力传感器，设置于冷冻回水管上；
冷冻出水压力传感器，设置于冷冻出水管上；
最不利点冷冻进出水温度压力传感器，设置末端风机进出水管上；
工控机，与中央处理器连接，还通过现场总线监控变频器的参数；
连接于空调主机与工控机之间的网关；
所述的传感器与数据采集单元连接，由数据采集单元将传感器所采集的信号上传至中央处理器。
上述的工控机还有金关软件，支持OPC接口技术。
上述的中央空调智能群控装置还包括设置于冷冻出水管上的冷冻水流量传感器。
上述的空调主机上还设有与数据采集单元连接的电力检测器。
上述的中央空调智能群控装置还包括与工控机连接的远程监控电脑。
与现有技术采用单一参数控制相比，本实用新型采用多个参数群控的方式，更能合理地计算出最佳的空调运行参数，充分利用变频技术，把空调制冷的富余量减少到最小；此外本实用新型采用工控机及时存储空调系统的运行数据，并形成各种功率曲线加以显示，用户可通过工控机查看空调系统历史运行记录及现时运行参数，还能根据实际需求在工控机上修改空调运行参数，由工控机将参数传输至中央处理器。
附图说明
图1为本实用新型中央空调结构以及传感器位置示意图；
图2为本实用新型群控电路模块示意图。
具体实施方式
现在以包含三台主机、三台冷却塔的中央空调系统为例，结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型在原有的中央空调系统里面加设多个传感器，分别是：冷却回水温度传感器1，设置于空调系统的冷却回水管上；冷却出水温度传感器2，设置于空调系统的冷却出水管上；冷冻回水温度传感器3，设置于冷冻回水管上；冷冻出水温度传感器4，设置于冷冻出水管上；冷冻回水压力传感器5，设置于冷冻回水管上；冷冻出水压力传感器6，设置于冷冻出水管上；冷冻水流量传感器7，设置于冷冻出水管上，图1的箭头为水流方向。此外，在空调主机19上还加设电力检测器13和网关12。图1中的室外温度传感器8设置于空调机房外面，用于检测室外环境温度；而末端回水温度传感器9、末端进水压力传感器10以及末端出水压力传感器11则设置于空调系统中最不利点的风机上，用于采集最不利点风机的工作状态信号。这里的“最不利点”指的是系统设备中运行参数最欠佳的地方，比如最远端的空调风机。在最不利点加设传感器，可使采集的数据更准确、全面。
冷却回水温度传感器1、冷却出水温度传感器2、冷冻回水温度传感器3、冷冻出水温度传感器4、冷冻回水压力传感器5、冷冻出水压力传感器6、冷冻水流量传感器7、室外温度传感器8、末端回水温度传感器9、末端进水压力传感器10、末端出水压力传感器11以及电力检测器13通过数据采集单元连接至中央处理器，如图2所示，并将采集到的温度、压力、水流量等信号上传至中央处理器。
如图2所示，中央处理器通过I/O单元与冷却塔进水阀门14、冷却塔出水阀门15、主机冷却塔进水阀门18、空调主机19以及主机冷却塔出水阀门20连接。这样中央处理器就可通过I/O单元读取空调主机19的控制模式，比如是远程控制，还是本地自动或本地手动控制；中央处理器也可通过I/O单元快捷地得知各阀门的工作状态，是否出现故障等，并通过I/O单元传输控制指令给各阀门。中央处理通过I/O单元与各设备的连接方式及控制方式均为现有技术，在此不再赘述。
如图2所示，中央处理器通过模拟量输出单元及I/O单元与节能控制单元连接，该节能控制单元主要由变频器构成，其输出端与冷却塔风机16、冷却循环泵17以及冷冻循环泵21连接。中央处理器通过I/O单元向节能控制单元输入冷却塔风机、冷却循环泵及冷冻循环泵的开启台数，由节能控制单元开启相应的冷却塔风机、冷却循环泵及冷冻循环泵；通过模拟量输出单元向节能控制单元输入变频器的功率及频率，从而控制冷却塔风机、冷却循环泵及冷冻循环泵的运行参数，进而控制空调系统的制冷量。
工控机与远程监控电脑、网关12、中央处理器以及节能控制单元连接，如图2所示。工控机通过中央处理器采集冷却泵、冷冻泵及冷却塔等设备的工作参数及各传感器的信号参数，并通过现场总线连接至节能控制单元采集变频器的功率、频率参数，再通过网关12读取空调主机的数据，然后对这些数据进行存储，并形成各种数据曲线加以显示，用户还可通过工控机进行参数设置。此外，工控机还可作为服务器，支持Internet协议，与远程监控电脑连接，使远程用户可通过终端电脑获知空调系统的各种参数及运行情况，并可通过终端电脑进行参数的修改。工控机还包括OPC接口单元，中央空调系统可通过该接口单元连接至其它楼宇的空调系统，实现几幢楼宇的空调系统的运行参数及历史数据汇聚于同一工控机，更方便用户集中管理。
本实用新型的工作过程如下：
1.空调主机开启台数的控制
中央处理器读取各传感器的检测数据，以冷却出水温度、冷却进水温度、冷冻出水温度、冷冻进水温度、冷冻水流量以及空调主机的电力参数(如电流、功率)为判断，当主机开启台数不够时，通过I/O单元再启动一台主机；当制冷量太多时，就按照先启动先停止原则关闭一台主机，如此循环运行。可通过软件设置空调主机启动和停止的温度和电力参数，避免空调主机频繁启停。
2.冷却泵、冷冻泵、冷却塔变频控制
在主机高效能要求的温度范围内，中央处理器采用回水温度来进行控制；在主机高效能要求的温度范围外，采用回水和出水温度来控制；充分利用变频技术，即频率与流量成正比、功率与频率的立方成正比的关系。
根据冷却回水温度来进行冷却泵比例调节变频控制，即
f要求＝(f上-f下)/(t上-t下)×(t实际-t下)+f下
f要求-要求变频器要输出的频率
f上-设定频率上限(可减少设计富余量)
f下-设定频率下限(可满足压力和电机特点)
t上-设定温度上限(满足主机性能)
t下-设定温度下限(满足主机性能)
t实际-实际温度
f实际-让变频器实际输出的频率
当系统为一台主机单独配置一台冷却泵时，就按此进行比例调节，即f实际＝f要求；当系统为多台冷却泵并联为多台主机供水时，采用的方式就有别于前面方式，此时要充分体验其变频技术节能的优越性，当一台主机运行时，回水温度低，就按前面的比例调节f实际＝f要求，当回水温度高时，就采用两台冷却泵同时节能低频运行，具体计算满足以下条件即可：2(f实际)3＜f要求 3，通过计算让电脑自动算出开几台冷却泵和各自的频率是多少才能使节能空间更大，当两台主机运行时，采用三台冷却泵并联供水，即3(f实际)3＜2f要求 3，就能得出某温度下，该怎样来供冷却水，采用此方法的前提条件是：满足此时主机冷却供水量，来充分带走热量，此时用到流量与频率成正比关系。
冷冻泵、冷却塔同理采用以上冷却泵频率调节的方式控制工作频率。
3.工控机从中央处理器及节能控制单元、网关读取空调系统的运行参数，并对数据进行存储，绘制成各种曲线，如运行的频率、电流、电压、功率及温度压力等。工控机不但显示系统动态画面、报表数据，当系统设备出现故障时，还可报警提醒用户进行设备的检查和维修。用户通过工控机不但可以查看和打印各种数据曲线，还能够进行空调运行参数的设置和修改。远程监控电脑可连接至工控机，使用户进行远程权限监控。

Claims (5)

1.一种中央空调智能群控装置，包括空调主机、冷却塔、冷却泵、中央处理器、数据采集单元，其特征在于还包括：
冷却回水温度传感器，设置于空调系统的冷却回水管上；
冷却出水温度传感器，设置于空调系统的冷却出水管上；
冷冻回水温度传感器，设置于冷冻回水管上；
冷冻出水温度传感器，设置于冷冻出水管上；
冷冻回水压力传感器，设置于冷冻回水管上；
冷冻出水压力传感器，设置于冷冻出水管上；
工控机，与中央处理器连接，还通过现场总线读取变频器的参数；
连接于空调主机与工控机之间的网关；
所述的传感器与数据采集单元连接，由数据采集单元将传感器所采集的信号上传至中央处理器。
2.根据权利要求1所述的中央空调智能群控装置，其特征在于：所述的工控机还设有OPC接口单元。
3.根据权利要求1所述的中央空调智能群控装置，其特征在于：还包括设置于冷冻出水管上的冷冻水流量传感器。
4.根据权利要求1所述的中央空调智能群控装置，其特征在于：所述的空调主机上还设有与数据采集单元连接的电力检测器。
5.根据权利要求所述的中央空调智能群控装置，其特征在于：还包括与工控机连接的远程监控电脑。
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