CN201318774Y - 中央空调循环水泵节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型中央空调循环水泵节能控制装置涉及空调节能控制装置，尤其是中央空调节能控制装置；它包含一个空调循环水泵节能控制器与无线多路温度采集器：每个无线多路温度采集器中设置有多个温度传感器可以同时采集多路温度变量，通过无线方式将这些温度变量值发送出去；空调循环水泵节能控制器再通过无线方式接收温度变量，经内部的单片机程序控制变频器，实施对中央空调循环水泵进行变频调速控制；本实用新型结构简单，体积小，安装简单快捷，产品标准化，节能效率高，操作简单，智能化强，模块化结构，组合能力强；若配置专用的故障切换选件和一拖二等电路选件，可以满足与备用泵间的相互切换需要。

Description

中央空调循环水泵节能控制装置

技术领域：

本实用新型涉及空调节能控制装置，尤其是中央空调节能控制装置。

背景技术：

中央空调循环水系统进行节能控制已有多种技术方案，而采用变频调速控制方式因具有良好的节能效果被市场广泛接受。但市场上流行的做法都是按用户的技术要求，进行量身定做的工程方式，而工程方式具有下述不足：

1、设备不能试用

由于是按用户的要求量身定做的设备，所以必须经过方案商榷、工程设计、设备制造、工程施工的过程。在完成设备制造前，用户看不到自己的节能设备实物，也难以确认和体验节能设备的性能与节能效果，一切只能是理论上的分析和推算。用户不能先试用设备，检验是否确实满足自己的需求，然后再做出是否购买的选择。

2、节能设备不具通用性

每个工程都是独一的，设计方案、制造工艺、电路原理都不仅相同，所以节能设备只能由设备工程商提供服务，一旦工程商的技术结构发生变化，其技术能力薄弱的用户难以得到可靠地售后服务。

3、技术门槛高，难普及推广。

中央空调循环水系统进行节能涉及到空调系统知识，变频控制技术等专业知识，需要由具有丰富工程经验和专业知识的工程公司及技术人员才能承担，复杂的设备集成过程和技术难度使这项节能技术难于普及推广。

4、不能批量生产，成本高，效率低。

为用户特别定做的设备需要单独设计和制造，形成不了批量生产，所以生产效率低，材料、制造和管理成本都比较高。

5、设备性能良莠不齐

由不同公司、不同技术水平的人员设计制造和调试的设备，设备性能、品质及节能效果差距很大。所以市场上经常出现交付使用的节能设备性能不稳定，节能效率低的案例，使用户和工程公司都付出昂贵的代价。

因此市场上需要一种成熟地通用型空调节能产品，以逐步取代现在流行的节能工程。

发明内容：

本实用新型的目的在于：使中央空调循环水节能设备具有通用性、易推广、低成本、高品质、节省能源而提供的一种中央空调循环水泵节能控制装置。

它包含一个空调循环水泵节能控制器与无线多路温度采集器：每个无线多路温度采集器中设置有多个温度传感器可以同时采集多路温度变量，通过无线方式将这些温度变量值发送出去；空调循环水泵节能控制器再通过无线方式接收温度变量，经内部的单片机程序控制变频器，实施对中央空调循环水泵进行变频调速控制。

空调循环水泵节能控制器由单片机节能控制板、变频器组件和无线接收模块组合而成；在空调循环水泵节能控制器面板上显示温度、温差、运行频率等过程变量和参数，故障报警及运行信号显示。

无线多路温度采集器由一个多路温度采集模块与单片机数据通讯板及无线发射模块组成。

单片机数据通讯板具有按设定的波特率、通讯协议、自动读取多路温度采集模块的温度变量值；并将温度变量值按地址、设定的波特率、通讯协议经无线模块、载波模块或网络接口传输出去。

单片机节能控制板具有经过无线模块、载波模块或网络接口，接收温度变量值；按照相应地址要求，对变量进行校核、计算，并按照编制的控制程序，输出模拟或数字信号，对变频器进行控制。

使用一个无线多路温度采集器，同时采集多组温差变量与控制多个空调循环水泵节能控制器。

无线多路温度采集器采用如下电联接：

开关电源U6的输入端ACL，CAN外接AC220V电源；U6的输出端+12V、-12V分别接到U5的VS端和GND端；U6的输出端+12V、GND端经J1的1、2端分别接U1的IN和GND端；U5的A0、B0、C0接入温度传感器t0；如下类同，在An、Bn、Cn端分别接入多个温度传感器tn；U5的TX、DX端经插排J 5的1、2端、SW4、SW3的3-2端，接入U3的串口11与12端；U3的1端、20端、19端、18端、17端、14端、13端、8端、3端、与将U2的1端、20端、19端、18端、17端、14端、13端、8端、3端对应相连接；单片机U2、U3的7端并接后连接到晶振回路；U3的9端经电阻R8接绿色指示灯D2；显示温度采集通讯状态；通讯正常时灯闪亮；U2的9端经电阻R2接红色指示灯D1；U2的11、12端分别经SW1、SW2的2-1，再经J3的1、2端，接入U4的TXD、RXD端；SW1、SW2的2-3接通时，通过J2外接PC，用于单片机内部参数的修改和设定；在修改参数时，将SW5的2-3接通；SW3、SW4的2-1接通时，转换到外接的载波模块。

空调循环水泵节能控制器采用如下电联接：

B1的输入端R，T接U9的R，T端，B1的输出端接U8的ACL和GND；U8的输出端+15V、GND端经过J1的1、2端分别接U1的输入IN、GND端；U1的输出端OUT输出DC5V电源；经J2的1、2端分别连接U6的+5V、GND端；U1的输入端IN连接U2的18端；无线接收模块U5的RXD、TXD端接J8的1、2端，分别经SW1、SW2的1-2，接U4的12端(TXD)、11端；U4的1端接U2的14端，U4的20端接U2的13端，U4的19端接U2的12端，U4的18端接U2的11端，U4的17端接U2的10端，U4的16端接U2的9端，U4的14端接U2的8端，U4的13端接U2的7端，U4的3端接U2的15端，U4的2端接U2的17端，U2的2端经J4的1端接变频器U7的VCI端；U2的1端经J6的3端接U6数字电压表IN+端，U6IN-端接GND；U4的8端输出超温报警信号，经K1的接点，输入到U9的X6；U4的9端经R6接D3，U4的10端经R7接D4，SW1、SW2的2-3接通时，经J7进入电脑PC的串口设定参数；QM的三相输入接三相AC380V电源，QM的三相输出接节能控制器U9的R、S、T端，U9的U、V、W端接交流接触器KM的三相输入，KM的三相输出接三相电动机。

本实用新型其优点是：

结构简单：

整个节能系统只有两种器件：无线多路温度采集器和空调节能控制器。与同类工程设备相比，可以使设备成本降低30-50％，扩大利润空间。

体积小：

体积仅为工程方式的四到六分之一。降低了安装空间需求。

安装简单快捷：

采用无线传输，减少线路敷设；标准参数设置，调试简单。一小时内完成安装，比工程方式快十数倍。

产品标准化：

可以按系列批量生产，降低成本，提高品质，便于产品的普及与推广。也为可靠地售后服务提供了保障。

节能效率高：

由于产品的标准化和专业化，产品性能稳定，功能更强，使产品的平均节能率更高，投资回报率高。

操作简单，智能化强：

对用户或经销商而言，简单化的操作使更多的人员能够进入节能领域，降低技术门槛，使节能技术更容易得到普及推广。

模块化结构，组合能力强：

产品采用模块化设计，通过更换不同的压力、液位、二氧化碳传感器，改变控制变量，可以衍生其它多种用途的节能产品，如锅炉给水泵、锅炉鼓引风机、车库排风机，楼宇新风机、自来水给排水泵，空气压缩机等控制系统中，产品具有比较大的拓展空间。

若配置专用的故障切换选件和一拖二等电路选件，可以满足与备用泵间的相互切换需要。

附图说明：

附图1是本实用新型的控制方框图；

附图2是本实用新型无线多路温度采集器电原理图；

附图3是本实用新型节能控制器电原理图；

附图4是本实用新型无线多路温度采集器的主视图；

附图5是本实用新型无线多路温度采集器的俯视图；

附图6是本实用新型节能控制器的俯视图；

附图7是本实用新型节能控制器的主视图；

附图8是本实用新型节能控制器的接线图；

附图9是本实用新型节能控制器电机星-三角接线图。

具体实施方式：

它包含一个空调循环水泵节能控制器与无线多路温度采集器：每个无线多路温度采集器中设置有多个温度传感器可以同时采集多路温度变量，通过无线方式将这些温度变量值发送出去；空调循环水泵节能控制器再通过无线方式接收温度变量，经内部的单片机程序控制变频器，实施对中央空调循环水泵进行变频调速控制。空调循环水泵节能控制器由单片机节能控制板、变频器组件和无线接收模块组合而成；在空调循环水泵节能控制器面板上显示温度、温差、运行频率等过程变量和参数，故障报警及运行信号显示。无线多路温度采集器由一个多路温度采集模块与单片机数据通讯板及无线发射模块组成。单片机数据通讯板具有按设定的波特率、通讯协议、自动读取多路温度采集模块的温度变量值；并将温度变量值按地址、设定的波特率、通讯协议经无线模块、载波模块或网络接口传输出去。单片机节能控制板具有经过无线模块、载波模块或网络接口，接收温度变量值；按照相应地址要求，对变量进行校核、计算，并按照编制的控制程序，输出模拟或数字信号，对变频器进行控制。使用一个无线多路温度采集器，同时采集多组温差变量与控制多个空调循环水泵节能控制器。

无线多路温度采集器采用如下电联接：开关电源U6的输入端ACL，CAN外接AC220V电源；U6的输出端+12V、-12V分别接到U5的VS端和GND端；U6的输出端+12V、GND端经J1的1、2端分别接U1的IN和GND端；U5的A0、B0、C0接入温度传感器t0；如下类同，在An、Bn、Cn端分别接入多个温度传感器tn；U5的TX、DX端经插排J5的1、2端、SW4、SW3的3-2端，接入U3的串口11与12端；U3的1端、20端、19端、18端、17端、14端、13端、8端、3端、与将U2的1端、20端、19端、18端、17端、14端、13端、8端、3端对应相连接；单片机U2、U3的7端并接后连接到晶振回路；U3的9端经电阻R8接绿色指示灯D2；显示温度采集通讯状态；通讯正常时灯闪亮；U2的9端经电阻R2接红色指示灯D1；U2的11、12端分别经SW1、SW2的2-1，再经J3的1、2端，接入U4的TXD、RXD端；SW1、SW2的2-3接通时，通过J2外接PC，用于单片机内部参数的修改和设定；在修改参数时，将SW5的2-3接通；SW3、SW4的2-1接通时，转换到外接的载波模块。

空调循环水泵节能控制器采用如下电联接：B1的输入端R，T接U9的R，T端，B1的输出端接U8的ACL和GND；U8的输出端+15V、GND端经过J1的1、2端分别接U1的输入IN、GND端；U1的输出端OUT输出DC5V电源；经J2的1、2端分别连接U6的+5V、GND端；U1的输入端IN连接U2的18端；无线接收模块U5的RXD、TXD端接J8的1、2端，分别经SW1、SW2的1-2，接入U4的12端(TXD)、11端；U4的1端接U2的14端，U4的20端接U2的13端，U4的19端接U2的12端，U4的18端接U2的11端，U4的17端接U2的10端，U4的16端接U2的9端，U4的14端接U2的8端，U4的13端接U2的7端，U4的3端接U2的15端，U4的2端接U2的17端，U2的2端经J4的1端接变频器U7的VCI端；U2的1端经J6的3端接U6数字电压表IN+端，U6IN-端接GND；U4的8端输出超温报警信号，经K1的接点，输入到U9的X6；U4的9端经R6接D3，U4的10端经R7接D4，SW1、SW2的2-3接通时，经J 7进入电脑PC的串口设定参数；QM的三相输入接三相AC380V电源，QM的三相输出接节能控制器U9的R、S、T端，U9的U、V、W端接交流接触器KM的三相输入，KM的三相输出接三相电动机。

图2中：U1(DC5V三端稳压源)、U2(单片机)、U3(单片机)。U4(无线通讯模块)、U5(多路温度采集器)、U6(DC±12V开关电源)。

无线多路温度采集器原理概述：

图2中U4、U5、U6)是外购器件。

无线多路温度采集器的单片机数据通讯板是由U1、U2、U3等器件组成。

U6与U1为无线多路温度采集器提供DC24V和DC5V电源。

U3通过串口(TXD、RXD)与U5进行通讯，按照U5的通讯波特率(例如19600)，自动读取U5通过6个温度传感器(t0-t5)采集的6路温度变量值。

U2与U3通讯，接收U3获取的6路温度变量值，并按照U4的通讯波特率(例如9800)，通过U4将6路温度变量值以无线方式发送出去。空旷通讯距离500米。

图中J2是为测试时与电脑(PC)通讯而设置的。在测试时，将SW1、SW2与SW5转换到“1-3”接通的位置。

图中J6是为在特殊情况下采用载波通讯预留的接口。

D1是故障指示灯，当通讯板与温度采集模块U5的通讯中断或转入PC测试时，D1灯亮。

D2是通讯指示灯，正常通讯时，D2闪亮。

无线多路温度采集器单片机程序功能：

1、单片机U3能够按照多路温度采集模块U5的通讯协议与设定的波特率与U5进行可靠通讯。

2、单片机U3按照设定的时间自动读取多路温度采集模块中的温度变量值。

3、单片机U2能够按照无线模块U4的通讯协议与设定的波特率与U4进行可靠通讯。并将多路温度变量发送出去。

4、自动检测系统功能，如果与采集模块的通讯出现故障，则发出故障报警信号，D1故障指示灯亮。

5、软件具有看门狗功能，防止程序进入死循环。

图3中：B1(电源变压器)，U1(DC5V三端稳压电源)，U2(数摸转换芯片)、U3(DC-DC转换器)，U4(单片机)，U5(无线通讯模块)、U6(数字电压表头)、U7(变频器)，U8(DC15V开关电源)，U9(节能控制器)。

节能控制器原理概述：

图3中U5、U6、U7、U8、B1是外购器件。

节能控制器的单片机数据通讯板由U1、U2、U3、U4等器件组成。

B1、U8与U1为节能控制器提供DC15V和DC5V电源。

U4通过串口(TXD、RXD)与U5进行通讯，按照U5的通讯波特率(例如19600)，读取U5接收的6路无线温度变量值，并进行校核与处理。

U5将接收的温度变量，按本机设定的温度通道(如t0-t1)进行温差计算，并经过U2数/摸转换为0-10V模拟温差信号，经U2的OUTA口输出到U7中，用于控制变频器的输出频率，从而实现水泵P的转速随温差变化而调节的节能目的。

U2经OUT B口还将温差信号输出到U6，用于实时显示本机设定温度通道的温差值。

U3及周边电路元件构成了一个DC-DC转换器，通过RT1可以调节U2输出的误差。

图中J7是为调试时与电脑PC通讯预留的接口。

D3用于通讯回路中断报警。当由于设备故障或线路中断，造成三个以上采集周期接收不到温度信号时，则D3亮。故障消除后自动熄灭。

D4用于超温报警。当采集到的温度超过设定的上限值时，则D4亮。温度降低到设定值-1℃后自动熄灭。

空调循环水泵节能控制器单片机程序功能：

1、单片机U4能够按照无线模块U5的通讯协议与设定的波特率与U5进行可靠通讯。接收无线模块传输的温度变量。

2、单片机U4对接收的多路温度变量数据进行校验、分组、并读取对应端口温度变量值。

3、单片机U4可以设定不同的端口(t0-t5)温度进行温差计算，

并转换为对变频器U7进行控制的电信号。

4、单片机U4具有温度上、下限报警与处理、启动延时、通讯中断报警及处理、温度检测中断或断线故障处理功能、并发出响应的报警信号。

5、在出现故障报警时，为不影响中央空调的正常使用，单片机节能控制板输出接点K1报警信号，使变频器退出变频节能方式，按50HZ工频频率运行。

6、能根据季节自动调整和优化控制参数，使节能效率更高。

7、具有温度、压力等变量变换功能，满足不同控制环境的需要。

8、除采用无线通讯方式外，也具有载波通讯和网络通讯方式的功能。

9、软件具有看门狗功能，防止程序进入死循环。

实际应用方法；

本装置是由：一个无线多路温度采集器(含4-6个温度传感器)；与一台或多台节能控制器组成。

通常在用户的一套中央空调系统中，有数台冷冻循环水泵和数台冷却循环水泵。为了分别采集冷冻循环水与冷却循环水系统的温差(温度)变量，需要在冷冻与冷却的进、出水管上分别安装2个温度传感器(剩下2个温度传感器作为备用或功能扩展)。

节能控制器可根据客户现场需要，选择挂墙、柜体内或落地方式安装。

空调循环水泵节能施工流程：

1、安装无线多路温度采集器

首先将4个温度传感器分别吸附在空调冷却、冷冻进出水管壁上。并与无线多路温度采集器连接。给无线多路温度采集器接通AC220V电源。无线多路温度采集器通讯指示灯D2闪亮。

2、安装空调节能控制器(见图8、图9)

断开原水泵控制电路空气断路器QM，将空调节能控制器的输入端(R、S、T)接原水泵控制电路空气断路器的输出端。

空调节能控制器的输出端(U、V、W)接原水泵控制电路交流接触器KM1的输入端。既将节能控制器串入到原水泵控制电路中。连接方法见图：

将交流接触器KM1(或KMΔ)的辅助常开接点接入节能控制器的内部启动端子，使节电器的启动与外部电路的启动同步。

1、接线检查无误后，合空气断路器QM，节能控制器得电。面板上显示温度(温差)值。

2、与原启动方式相同，启动水泵。水泵将按温差值变化控制水泵做变流量运行。

说明：

空调节电器的容量是与水泵电动机功率相对应的，选型时按空调水泵电动机功率大小选型即可。

在一个空调系统中，通常都有多台水泵同时运行。在节能设备配置时，只需要配置一台无线多路温度采集器；再配备与正常使用水泵电动机数量相等的节能控制器即可。

变频参数在设备出厂时已经按标准化进行设置，一般情况下不需要调整。

应用范围：

1、主要应用在中央空调冷冻、冷却循环水泵、冷库循环水泵、空调冷却水塔风机、供暖热水泵等受温度、温差控制的系统中。

2、如果将控制变量改换为压力、液位、二氧化碳或其它变量，也可应用在锅炉给水泵、锅炉鼓引风机、车库排风机，楼宇新风机、自来水给排水泵，空气压缩机等控制系统中。

Claims (8)

1、一种中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：它包含一个空调循环水泵节能控制器与无线多路温度采集器：每个无线多路温度采集器中设置有多个温度传感器可以同时采集多路温度变量，通过无线方式将这些温度变量值发送出去；空调循环水泵节能控制器再通过无线方式接收温度变量，经内部的单片机程序控制变频器，实施对中央空调循环水泵进行变频调速控制。

2、如权利要求1所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：空调循环水泵节能控制器由单片机节能控制板、变频器组件和无线接收模块组合而成；在空调循环水泵节能控制器面板上显示温度、温差、运行频率等过程变量和参数，故障报警及运行信号显示。

3、如权利要求1所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：无线多路温度采集器由一个多路温度采集模块与单片机数据通讯板及无线发射模块组成。

4、如权利要求1或3所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：单片机数据通讯板具有按设定的波特率、通讯协议、自动读取多路温度采集模块的温度变量值；并将温度变量值按地址、设定的波特率、通讯协议经无线模块、载波模块或网络接口传输出去。

5、如权利要求1或2所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：单片机节能控制板具有经过无线模块、载波模块或网络接口，接收温度变量值；按照相应地址要求，对变量进行校核、计算，并按照编制的控制程序，输出模拟或数字信号，对变频器进行控制。

6、如权利要求1所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：使用一个无线多路温度采集器，同时采集多组温差变量与控制多个空调循环水泵节能控制器。

7、如权利要求1所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：无线多路温度采集器采用如下电联接：

开关电源U6的输入端ACL，CAN外接AC220V电源；U6的输出端+12V、-12V分别接到U5的VS端和GND端；U6的输出端+12V、GND端经J1的1、2端分别接U1的IN和GND端；U5的A0、B0、C0接入温度传感器t0；如下类同，在An、Bn、Cn端分别接入多个温度传感器tn；U5的TX、DX端经插排J5的1、2端、SW4、SW3的3-2端，接入U3的串口11与12端；U3的1端、20端、19端、18端、17端、14端、13端、8端、3端、与将U2的1端、20端、19端、18端、17端、14端、13端、8端、3端对应相连接；单片机U2、U3的7端并接后连接到晶振回路；U3的9端经电阻R8接绿色指示灯D2；显示温度采集通讯状态；通讯正常时灯闪亮；U2的9端经电阻R2接红色指示灯D1；U2的11、12端分别经SW1、SW2的2-1，再经J3的1、2端，接入U4的TXD、RXD端；SW1、SW2的2-3接通时，通过J2外接PC，用于单片机内部参数的修改和设定；在修改参数时，将SW5的2-3接通；SW3、SW4的2-1接通时，转换到外接的载波模块。

8、如权利要求1所述的中央空调循环水泵节能控制装置，其特征在于：空调循环水泵节能控制器采用如下电联接：

B1的输入端R，T接U9的R，T端，B1的输出端接U8的ACL和GND；U8的输出端+15V、GND端经过J1的1、2端分别接U1的输入IN、GND端；U1的输出端OUT输出DC5V电源；经J2的1、2端分别连接U6的+5V、GND端；U1的输入端IN连接U2的18端；无线接收模块U5的RXD、TXD端接J8的1、2端，分别经SW1、SW2的1-2，接入U4的12端(TXD)、11端；U4的1端接U2的14端，U4的20端接U2的13端，U4的19端接U2的12端，U4的18端接U2的11端，U4的17端接U2的10端，U4的16端接U2的9端，U4的14端接U2的8端，U4的13端接U2的7端，U4的3端接U2的15端，U4的2端接U2的17端，U2的2端经J4的1端接变频器U7的VCI端；U2的1端经J6的3端接U6数字电压表IN+端，U6IN-端接GND；U4的8端输出超温报警信号，经K1的接点，输入到U9的X6；U4的9端经R6接D3，U4的10端经R7接D4，SW1、SW2的2-3接通时，经J7进入电脑PC的串口设定参数；QM的三相输入接三相AC380V电源，QM的三相输出接节能控制器U9的R、S、T端，U9的U、V、W端接交流接触器KM的三相输入，KM的三相输出接三相电动机。

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