CN201589376U - 中央空调变水量变风量整体群控节能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能使得中央空调循环水系统和送风系统的负荷和能耗可以跟随室外温度、室内负荷的变化而变化，保证舒适性的同时减少能源浪费的中央空调变水量变风量整体群控节能系统。所述中央空调由五大子系统组成，分别是热泵系统、风系统、水蓄冷系统、空调循环水变水量系统和机房空调风系统，都设置有相应的I/O模块；所述I/O模块均通过控制器CPU模块接驳在RS-485控制网络上，再由控制器网络接口模块通过TCP/IP网络连接至总控中心。本系统自动控制、无需人为，提高设备利用率，整体群控，使得系统始终运行在合理和最优化的状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及暖通行业领域、电气自动化和自动控制领域，具体是一种中央空调变水量变风量按需调节整体群控节能系统。
背景技术
国内常用的传统的中央空调系统都是定水量和定风量的系统，因此不能随着负荷的变化而变化，从而导致能源的大量浪费；缺乏群控，由操作工人人为操作，很容易出现人为故障和人为能源浪费。根据中央空调的冷却水系统和冷冻水系统的压力差和温度差以及送风系统的温度和压力，适当的调节水系统的水流量和送风系统的送风量，可以节省大量能源的浪费。应用自动控制系统做整体的运算，按照季节、早晚和人流的变化，来按照建筑物的整体需求来调节整个中央空调的运行负荷，即我们所说的变风量变水量按需自动调节，达到节能的目的。单独的中央空调变水量系统和变风量系统已经出现，但常常因为单独调节会比较容易破坏整个水系统和风系统的动态平衡，而破坏设备良好的运行工况从而损坏空调设备和破坏舒适的环境，如果把中央空调的做个整体的考虑，并且根据整个空调系统的能量守恒定律和空调系统各种保护参数来做整体的群控，则可以有效的解决这个问题，保护了系统设备不会损坏、延长设备的使用寿命和高效长时间运转，同时节约能源和保证了环境的舒适度。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型旨在提供一种能使得中央空调循环水系统和送风系统的负荷和能耗可以跟随室外温度、室内负荷的变化而变化，保证舒适性的同时减少能源浪费的中央空调变水量变风量整体群控节能系统。
为实现该技术目的，本实用新型的方案是：一种中央空调变水量变风量整体群控节能系统，所述中央空调由五大子系统组成，分别是热泵系统、风系统、水蓄冷系统、空调循环水变水量系统和机房空调风系统，所述五大子系统都设置有相应的I/O模块；所述I/O模块均通过控制器CPU模块接驳在RS-485控制网络上，再由控制器网络接口模块通过TCP/IP网络连接至总控中心。
所述空调循环水变水量系统包括的冷却泵和冷冻泵和所述机房空调风系统包括的空调风机和排风机，均设置有变频器，所述变频器与空调循环水变水量系统和机房空调风系统的I/O模块相连接。
采用本方案，使得传统的中央空调系统每年可达到节约电费20％以上，节能环保；全系统自动控制，无需人为管理和调节，节能和减少管理人员；全系统设备软启动，减低设备传统启动方式的电流冲击、设备运行噪音和损耗，节能和延长设备使用寿命，减少维护人员；全系统自动调节，设备运行状态更加合理，节能和延长设备使用寿命；全系统群控，优化起停，优化空调系统设备之间的运行工况，降低系统损耗，节能和提高设备利用率；配合双工况热泵替代传统的电锅炉或者烧油、烧煤锅炉作为热源，有效的提高了能效比，节能和大大降低了二氧化碳的排放；可配合水蓄冷蓄热，有效的平抑了峰平谷的用电量，减少了供电峰值时段的变配电设备的负荷，延长变配电设备使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
本实用新型的节能系统可在已安装完成的传统中央空调系统上进行加装和改造，也可以在大楼新建的中央空调系统的设计中整合进去。其具体实施过程如下：
1、在循环冷却水管道上安装供回水温度传感器、流量传感器在冷却塔开关电箱附近安装节能控制器控制起停回路，在冷却泵开关电箱附近安装节能控制箱和变频器，根据供回水温度和流量控制冷却泵的控制水泵顺序启停、变频软启动和变水量运行，根据负荷变化而调整功率，从而减少了能源浪费；根据冷冻主机的运行台数和状况控制最小流量保护，再控制冷却塔的起停台数，如果冷却塔功率大于4KW，也可以安装变频器进行调节。在各冷却水设备出水管道上安装水流开关，检测设备运行状态。各控制逻辑做好空调设备的运行保护、优化各设备的起停逻辑，根据冷冻水温度和流量状况，设定好冷却水的流量和温度。
2、在循环各台冷冻主机的出水口安装温度传感器和水流开关，检测出水温度，在冷冻水回水总管上安装流量传感器和温度传感器，在冷冻主机的各个出水口安装水温度传感器和水流开关，在分水器和集水器上安装压差传感器，同时在冷冻主机的电气控制箱附近安装XA-JN节能系统的冷冻主机起停控制箱，控制冷冻主机的起停顺序和起停台数，实现冷冻主机的自动加减载；在各个水泵电气控制箱附近安装XA-JN节能系统变频器控制箱，控制水泵顺序启停、变频软启动和变水量运行控制；做好运行时间保护、最小流量保护和最低温度保护。
3、在新风空调机和新风回风空调机以及送排风机附近安装节能控制箱和变频控制箱，系统见原理图。在出风口安装温湿度传感器，在新风口和回风口安装温湿度传感器，同时在室内安装二氧化碳传感器和温湿度传感器，在室外安装温湿度传感器；根据上述传感器的信号，总体分析和模糊计算，找到最佳控制方式。从而一起调节盘管的比例积分调节阀的开度控制冷冻水流过盘管的流量，同时调节送风机的运行功率，进行变风量调节。同时在室外温湿度合适的情况下以及室内二氧化碳的含量，开大新风风阀的开度，从室外大量引进新风；根据室内空气压差的状态，调节送排风机的运行功率，进行变风量调节，保持室内的微正压状态。对于干燥的季节，则加湿阀开启，对进入室内的空气进行加湿处理。根据室内外气温和湿度以及二氧化碳含量的状态，调节新风阀和回风阀的比例，保证环境舒适的情况下，进行节能控制。整个风系统，既有变频软启动、减少了噪音，又有变风量运行有效的节省了能源，同时根据二氧化碳的含量调节新风，保证了室内的空气清新。同时，整个系统完全可以按照时间表自动运行或者按照室内外气温湿度和二氧化碳状态全自动运行，无需人为参与，大量的节省了人力。
4、在上述节能系统的基础上，加上双工况热泵系统，在夏天，热泵辅助制冷进入空调冷冻水循环系统，减少冷冻主机的开启台数和运行负荷，减低冷冻主机的运行功率；同时产生热水，对于有热水需要的建筑物：例如酒店、办公楼等环境，又可减少锅炉的运行台数和功率，大大减低了能耗。由于热泵的运行效率COP值可达到5～7左右，比热水锅炉的运行效率COP值小于1的状态下(燃煤锅炉0.3-0.7；燃油、燃气锅炉0.6-08；电锅炉0.95)，大大提高了5～10倍以上，因此用热泵产生热水可以大量的节省能源；同时热泵的制冷水进入空调的冷冻水循环，又节省了中央空调系统运行费用，一举两得。在冬季，热泵制热水进入空调水循环系统，作为中央空调的热源，减少使用锅炉作为热源的时间，大大减低能耗。在热泵的电气控制箱附近安装节能系统启停控制箱，在热泵的循环泵附近安装变频控制器，同时在供水管安装流量传感器和温度传感器以及水流开关，在回水管上安装温度传感器，检测热泵系统的运行状态和调节热泵和循环泵的运行台数和功率，也改造成了变水量系统，同样软启动降低了设备的磨损、减低了运行噪音、节约了能源，全自动运行，减少了人力和人为能源损失和人为操作失误造成的设备损坏。整套热泵系统需在传统的中央空调的基础上加装，加装费用无需一年的时间就可在节省的电费中收回。
5、对于有峰平谷电价的地区，安装水蓄冷系统是最好的节省电费的方式。在夏天的夜间，也就是低谷电价的时段，开启冷冻主机或者热泵，把蓄水池的水通过板式换热器降温到适合空调冷冻循环水使用的温度储存起来；等到夏天的白天使用空调的高峰期，也是电价的峰值时段，则通过板式换热器换热进入空调冷冻水循环系统，作为峰值时段的冷源补充，大大降低峰值时段的运行冷冻主机的运行台数和运行功率，减低了电费支出。在冬天的夜间，同样是用电的低谷电价时段，则可用热泵通过板式换热器把蓄水池的水加热到空调循环水合适使用的温度，储存起来，等到白天用电高峰期，则开启蓄热系统通过板式换热器进入空调水循环系统，大大降低峰值时段的空调系统的运行电费。整套蓄冷系统也需在传统的中央空调系统上加装，所有费用无需一年的时间就可在节省的电费中收回。系统需要建设一个蓄水池或者使用消防水池的水，这是不方便的地方；同时水蓄冷蓄热系统需安装双向循环泵、在供水管道上安装流量计和温度仪、在回水管道上也许安装温度传感器，同时安装启停控制箱和变频器，在节能控制系统的控制下自动运行。
6、整个系统通过安装上位机、自动控制器、各类传感器和控制通讯网络有机的联接起来，变成一个全空调系统的自动群控系统，同时本节能系统加装电量检测和统计平台，对所有空调系统的设备用电量进行监控，可以统计出节能前和节能后的用电情况和各设备的累计用电情况，做到节能系统的节能量有据可查，符合了歌本赫根节能减排环保会议的精神“可检测、可检查”。整个群控系统通过精确的计算负荷、动态的按需调节模式、优化的控制逻辑、专家控制模块和模糊控制原理、以及通过XA-JN节能系统的实时监测和实时统计有机的形成一个全自动全系统按需调节的群控整体。
本实用新型的整体群控节能系统经实践检验取得以下技术优点：
1、对中央空调的整体运行室内外空气温度和湿度、冷冻水和冷却水的温度、压力、流量、压差和起停、变频运行状态进行检测，采用最优化的控制逻辑、图形和表格，对中央空调水系统和风系统进行整体监控和管理，为节能服务提供数据和监测的保障。
2、对制冷主机加装节能监测和自动控制系统，采用最优化的控制逻辑，可以监测整体空调负荷的变化，同时自动跟随变化，根据负荷调整启停台数和使主机实现自动加减载达到最佳COP负载率的运行状态，达到节省能源的目的。
3、对冷冻水泵加装节能自动控制和变频系统，采用最优化的控制逻辑，使冷冻水泵的运行功率跟随末端负荷变化而变化，改变定频泵恒定运行功率的能源浪费，把定流量冷冻水系统改造成变流量冷冻水系统，大大降低能耗。
4、对冷却水泵同样加装节能自动控制和变频系统，采用最优化的控制逻辑，使冷却泵的运行功率跟随冷冻主机所需的制冷量的变化而变化，改变定频泵恒定运行功率的能源浪费，把定流量冷却水系统改造成变流量冷却水系统，大大降低能耗。
5、对冷却塔加装节能自动监测和自动控制系统，采用最优化的控制逻辑，使冷却塔的运行台数和启停跟随冷冻主机的需要进行变化。完全减少了冷却塔做无用功的时间和降低了能耗。
6、对新风机组和空调送风回风机组同样加装肖安自主研发节能自动控制和变频系统，采用最优化的控制逻辑，根据室外和室内的温度、湿度以及微正压，自动调节冷水阀的开度和送风电机的送风量，使得原来的定风量、定水量送风系统改造成变风量和变水量送风系统。大大降低送风机组的能耗。
7、配合地源、水源和空气源双工况热泵，采用最优化的控制逻辑，为空调系统在夏天补充供冷源和在冬天补充供热源，提高整个空调系统的使用效率，大大降低过度季节的能耗。同时可为建筑物提供额外的热水。
8、在有峰平谷电价、电费分时收费的地区，配合进行电费低谷时段的水蓄冷和蓄热，在电费峰值时段的释放，作为补充冷源和热源，可大大降低系统电费。有效的平抑了峰平谷的用电量，减少了供电峰值时段的变配电设备的负荷，延长变配电设备使用寿命。
9、全系统采用节能自动监测和自动控制系统，对整个中央空调系统进行有效的检测和监控，调节和管理，采用最优化的控制逻辑，保证系统始终运行在最优化的工况状态下。同时根据最优化起停程序，按照动态工况，严格控制整个系统设备的起停顺序和起停时间，同时配合设备的软启动程序，达到全系统优化群控的状态。通过精确的计算负荷、动态的按需调节模式、优化的控制逻辑、专家控制模块和模糊控制原理、以及通过XA-JN节能系统的实时监测和实时统计有机的形成一个全自动全系统按需调节的群控整体。完全自动控制，无需人为参与，减少了人为破坏和减少了管理维修人员，降低了设备的损耗，大大优化了设备的运行工况，大大延长了设备的使用寿命。严格记录设备的运行时间，可预报设备的使用寿命和状态，降低了维修成本。
中央空调系统经过节能改造后，经济效益和社会效益都非常明显。为传统的中央空调系统带来显著的技术进步。
Claims (2)
1.一种中央空调变水量变风量整体群控节能系统，所述中央空调由五大子系统组成，分别是热泵系统、风系统、水蓄冷系统、空调循环水变水量系统和机房空调风系统，其特征在于，所述五大子系统都设置有相应的I/O模块；所述I/O模块均通过控制器CPU模块接驳在RS-485控制网络上，再由控制器网络接口模块通过TCP/IP网络连接至总控中心。
2.根据权利要求1所述的中央空调变水量变风量整体群控节能系统，其特征在于，所述空调循环水变水量系统包括的冷却泵和冷冻泵和所述机房空调风系统包括的空调风机和排风机，均设置有变频器，所述变频器与空调循环水变水量系统和机房空调风系统的I/O模块相连接。
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