CN201764636U

CN201764636U - 空调设备节能控制系统

Info

Publication number: CN201764636U
Application number: CN2010205162512U
Authority: CN
Inventors: 黎中华
Original assignee: HENGKANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HENGKANG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-09-03

Abstract

本实用新型系关于一种空调设备节能控制系统，系连接于至少一组空调设备，其包括：设备数据输入模块，用以收集该空调设备运转数据及各项外气数据；中央运算处理单元，系连接于该设备数据输入模块，接收各项数据进行运算处理，以形成控制指令；控制指令输出模块，系连接于该中央运算处理单元，接收控制指令后传送至该空调设备，以调控其运转状态；藉由本实用新型之空调设备节能控制系统，可依据该空调设备各子装置特性及整体系统负载与外气条件的实际状态，整体性地调控该空调设备的运作，使得该空调设备的整体耗能为最小，进而获得整体性的节能控制效果。

Description

空调设备节能控制系统

技术领域

本实用新型系关于一种空调设备节能控制系统，尤其系指一种针对空调设备之子装置的耗电性能进行整体、自动与持续性之评估与控制，而获得自动诊断功能以减少非必要耗能之控制系统。

背景技术

随着国民所得与生活水平的提升，人们极力追求生活上的舒适度，空调设备在此趋势下即成为一项重要产物，并且，从过去的奢侈品跃升为不可或缺的日常生活必需品，尤其在高温酷热的夏季，更为人们的生活空间中带来凉爽的室温感受。

此外，随着工业发展的脚步快速，工厂内不仅需要创造符合人员室温需求的工作环境，为了因应制程环境中的高温，空调设备更是不可缺少的厂房设备之一；所以，除了家中、办公室或是各类的室内公共空间中，工业厂房对于空调设备的需求更随着工业发展而大幅提升。

举例而言，过去的纺织工厂系使用简单的裁缝机搭配大量大力进行生产制造，因此仅需要在门口洒水增加环境中的湿度来降低温度，即可符合温度需求；然而，现在则因为自动化设备成为生产制造的主力设施，且该等自动化设备多为高热机台，在其本身散发热能的同时，也提升了厂房内的温度，因此便需要空调设备来排除机台热负载以及调控厂房内的空气温湿度，由此可知，空调设备负载以及空调设备用电势必大幅增加。

然而，人们在透过空调设备来获得舒适温度或排除机台热负载的同时，伴随而来的是用电量屡创高峰，尤其是在夏季的尖峰时段，当备载容量不足以负担用电需求时，一旦发电机组跳机，限电危机立即显现，反而徒增不必要的产业损失，因此，空调设备所耗用的电力，在夏季尖峰时段的耗电量，占了举足轻重的地位。

因此，若能在不影响空间温湿度、舒适度以及空调设备运转寿命的前提下，调控空调设备负载，降低空调设备用电，不仅可减少空调用户的电费支出，更可因应节能减碳的环保趋势，达到空调设备的节能控制。

故如何研发出一种适用于空调设备的节能控制系统，可调控空调设备的整体运转状态，藉以达到最适运转效率，而避免非必要性的用电耗损，即成为相关业者极力研究开发的重要方向。

实用新型内容

本实用新型有鉴于目前节能减碳之环保趋势以及空调设备之耗能控制需求，乃积极着手从事研究，经过不断的试验及努力，终于开发出本实用新型。

本实用新型之主要目的在于提供一种针对空调设备之子装置的耗电性能进行整体、自动与持续性之评估与控制，而获得自动诊断功能以减少非必要耗能之空调设备节能控制系统。

为了达到上述目的，本实用新型系采取以下之技术手段予以达成，其中本实用新型之空调设备节能控制系统，系连接于至少一组空调设备，其包括：

设备数据输入模块，具有复数个数据收集单元，系用以收集该空调设备之各项运转数据及外部环境之各项数据；

中央运算处理单元，系连接于该设备数据输入模块，并且接收各数据收集单元之数据进行运算处理，以形成控制指令；

控制指令输出模块，具有复数个指令控制单元，系连接于该中央运算处理单元，并且接收该中央运算处理单元之控制指令后，将控制指令传送至该空调设备，以调控该空调设备之运转状态。

藉由本实用新型空调设备节能控制系统之配置，由该设备数据输入模块针对空调设备各子装置的运作状态收集运转数据，并且搭配外气及空调负载需求与设备效率特性之数据，由该中央运算处理单元将该等数据经过运算之后，转换为控制空调设备各子装置之运转状态的控制指令，再出该控制指令输出模块将该控制指令传输至空调设备各子装置。

本实用新型之空调设备节能控制系统具有下列优势：

一、将空调设备之各子装置进行整体性的耗能计算与节能规划，取代习知寻求个别子装置最低耗能所获得之节能效果，进而获得实质的整体性节能控制效益；

二、适用于一组以上之空调设备，使该等空调设备不需各自进行节能规划，可获得整体性的节能效果；

三、搭配储存单元，可将空调设备之历史纪录完整储存，以兹查询比对进而随时调整操作参数；

四、搭配管理输出单元，可供系统管理者输出各项报表或显示控制所需信息，俾利管理。

藉此，本实用新型之空调设备节能控制系统可依据空调设备各子装置之运转数据及外部环境之外气数据，自动且持续地调控其运转耗能状态，使得整体空调设备之能量耗损极小化，进而达到节能控制之目的。

附图说明

图1系本实用新型空调设备节能控制系统之架构示意图。

图2系本实用新型空调设备节能控制系统之细部架构示意图。

图3系空调设备之示意图。

图4系空调设备搭配本实用新型空调设备节能控制系统之示意图。

【主要组件符号说明】

1 空调设备节能控制系统 14 储存单元

11 设备数据输入模块 15 管理输出单元

111 电表 2 空调设备

113 温度计 21 冰水主机

114 压力计 22 冷却水塔

115 外气温湿度计 23 冰水泵

12 中央运算处理单元 24 冷却水泵

13 控制指令输出模块 25 空调箱

131 变频器

具体实施方式

请参考图1及图3所示，本实用新型之空调设备节能控制系统1，系连接于至少一组空调设备2。

该组空调设备2包括：

至少一具有冷凝器(图中未示)之冰水主机21、至少一冷却水塔22、复数以冰水循环管路(如图3之空心箭头所示)连接于该冰水主机21之冰水泵23以及复数以冷却水循环管路(如图3之实心箭头所示)连接于该冷却水塔22之冷却水泵24。

该空调设备节能控制系统1包括：

设备数据输入模块11，具有复数个数据收集单元，系用以收集该空调设备2之各项运转数据及外部环境之各项外气数据；

中央运算处理单元12，系连接于该设备数据输入模块11，并且接收各数据收集单元之运转数据及外气数据进行运算处理，以形成控制指令；

控制指令输出模块13，具有复数指令控制单元，系连接于该中央运算处理单元12，并且接收该中央运算处理单元12之控制指令后，将控制指令传送至该空调设备2之冰水主机21、冰水泵23、冷却水泵24以及冷却水塔22，藉此依据该空调设备2以及外部环境之实际状况，调控该空调设备2之运转状态，以达到整体性耗能最适化的配置，而获得节能最佳化的效果，相较于寻求个别子装置最低耗能所获得的节能效果，更实质地具备整体最佳化之节能效益。

作为本实用新型的实施例之一，中央處理單元的型号为Intel i 7930，控制指令輪出模塊的型号为DANFOS FC 301，管理輸出单元的型号为Docu Print 203A。在实际使用中，只要功能相同，其它型号的上述元器件也均可使用。

请参考图2、3、4所示，该复数个数据收集单元系包括复数电表111、复数温度计113、复数压力计114以及一外气温湿度计115。

该复数电表111系可分别设置连接于该冰水主机21、该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24，以量测各空调设备子装置之用电度数。

该复数温度计113系设置连接于该冰水主机21之冰水进、出位置以及该冰水主机21之冷凝器的冷却水进、出位置，以量测冰水与冷却水之进、出温度。

该复数压力计114系分别设置连接于该冰水泵23之冰水的进、出位置，透过该冰水泵23之冰水进、出位置的压力差量测结果，推算出该冰水泵23之冰水流量；并且分别设置连接于该冷却水泵24之冷却水的进、出位置，透过该冷却水泵24之冷却水进、出位置的压力差量测结果，推算出该冷却水泵24之冷却水流量。

该外气温湿度计115系用以量测外部环境气候之温度与湿度。

此外，该中央运算处理单元12具有一运算模型，并依据该运算模型之运算规则，将该设备数据输入模块11所收集的各项信息进行运算处理，取得操作参数，并依据各操作参数形成各项控制指令，以作为系统调控的标准；其中，该中央运算处理单元12所形成对于该冰水主机21之控制指令，系直接传送至该冰水主机21，并且由该冰水主机21内部之控制单元(图中未示)接收后，依据该控制指令针对该冰水主机21之卸载量进行调控。

再者，该复数指令控制单元系为复数变频器131，该复数变频器131系分别连接设置于该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24，藉以在接收到该中央运算处理单元12所下达之控制指令后，将控制指令传达至该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24，对其马达(图中未示)进行最佳化控制。

另外，该空调设备节能控制系统1更包括：

储存单元14，系为一数据库，其连接于该设备数据输入模块11以及该中央运算处理单元12，一方面接收并储存该设备数据输入模块11之数据收集单元所收集之各项数据以及该中央运算处理单元12之运算结果，一方面将提供该中央运算处理单元12需要的参考数据以供运算所需；

管理输出单元15，系为一人机接口，其连接于该中央运算处理单元12以及该储存单元14，可将该中央运算处理单元12以及该储存单元14之信息进行实时显示，以提供管理警报、纪录查询以及报表输出之功能。

请再参考图2、3、4所示，该空调设备2另包括一空调箱25，在该空调设备2运转以维持一空调空间中所需要之温湿度的过程中，该冰水主机21系制造冰水并输送至该空调箱25中的冰水盘管(图中未示)以吸收该空调空间中的热量而进行热交换且输出调制后符合温湿度需求之冷风，并且由该冰水泵23将热交换后的冰水送回该冰水主机21中，与循环冷煤进行热交换以降低水温，藉此建立一冰水循环以持续输出符合温湿度需求之冷风。

然而，该冰水主机21在制造冰水的过程中，会持续产生热量，此热量藉由循环冷媒传送至该冰水主机21之冷凝器，并透过该冷却水塔22之冷却水与其进行热交换而进行散热的动作，并且由该冷却水泵24将热交换后的冷却水送回该冷却水塔22中，再与外气进行热交换以降低水温，藉此建立一冷却水循环以持续帮助该冰水主机21散热。

因此，在该空调设备2运转的过程中，该冰水主机21、该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24势必耗损庞大的电力能量，故可使用本实用新型之空调设备节能控制系统1，针对该空调设备2进行节能控制。

当该空调设备2透过空调设备节能控制系统1进行节能控制，必须先行安装该设备数据输入模块11之数据收集单元，包括该电表111、该温度计113、该压力计114以及该外气温湿度计115。

当该冰水主机21启动以制造冰水，即由设置于该冰水主机21之电表111量测其用电度数，并且由该以冰水循环管路连接于冰水主机21之冰水泵23进行冰水循环输送的动作，此时，设置于该冰水泵23之电表111亦量测其用电度数，并且由设置于冰水主机21之冰水进、出位置的温度计113量测冰水进、出该冰水主机之温度，以及由设置于该冰水泵23之冰水的进、出位置的压力计114，量测冰水进、出该冰水泵23之压力，以推算出该冰水泵23之冰水流量。

同时，在该冰水主机21制造冰水的过程中，该冷却水塔22以及该冷却水泵24亦建立冷却水循环，从该冷凝器带走该冰水主机21之热量，此时，即由设置于该冷却水塔与22该冷却水泵24之电表111量测其用电度数；并且由设置于该冷却水泵24之冷却水进、出位置的压力计114量测冷却水进、出该冷却水泵24之压力，以推算出该冷却水泵24之冷却水流量；以及由设置于该冷却水塔之冷却水进、出位置的温度计113量测冷却水进、出该冷却水塔之温度。

再者，除了该空调设备2之运转数据外，更透过该外气温湿度计115，量测外部环境气候之温度与湿度，以收集外气数据。

当该设备数据输入模块11之数据收集单元收集了各项数据之后，一方面传送至该储存单元14进行储存，另一方面传送至该中央运算处理单元12，该中央运算处理单元12在接收各项数据后，随即由其内建之运算模型依据其运算规则，进行运算处理。

举例而言，该中央运算处理单元12依据冰水进、出该冰水主机21之温度求得温差，并搭配冰水循环管路之总流量，即可计算出实际之冰水主机21负载。

该中央运算处理单元12依据冷却水进、出该冷却水塔22之温度求得温差，并搭配冷却水进、出该冷却水泵24之压差所推算之冷却水流量，即可计算出实际之冷却水塔24散热量。

该中央运算处理单元12依据外气温湿度、冷却水流量、冷却水塔之进出口水温以及空气流量，即可计算出该冷却水塔之散热能力，其中该空气流量系由该冷却水塔22之风扇转速换算而得。

另外，上述所有使用该压力计114求得冰水或冷却水进出该冰水泵23或冷却水泵24之压力差，进而推算冰水或冷却水流量的做法，并非唯一做法，仅为本实用新型之一实施例，故该数据收集单元另可包括至少一流量计，藉以取代以压力差推算流量之做法，直接由该流量计量测而获得冰水或冷却水流量，因此该至少一流量计时设置于该冰水循环管路以及冷却水循环管路上，藉以量测冰水或冷却水流量。

当该中央运算处理单元12完成各项运算处理之后，即取得该空调设备2在整体热量平衡及耗电值为最低的情况下，该冰水主机21、该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24之操作参数；之后，该中央运算处理单元12将该等操作参数储存于该储存单元14，并且以该等操作参数作为控制指令传送至设置于该冰水主机21、该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24以及该冷却水泵之变频器131。

当该等变频器131接收到该等控制指令后，随即传送至该冰水主机21、该冷却水塔22、该冰水泵23以及该冷却水泵24，以调控其运转状态，藉此，将该等空调设备2之子装置的运作调整至整体总耗能最小化的状态，进而获得节能控制最佳化的效果。

除此之外，系统管理者可透过该管理输出单元15将该中央运算处理单元12以及该储存单元14之信息进行输出，以供管理之用。

故本实用新型之空调设备节能控制系统能够达到全面性、整体性的节能控制目的，使得空调设备的运转能够依照本身状态以及外气条件，调整至最适状态下的运转效率，而不需要让空调设备的各个子装置全都维持在最高效率下的运转，徒增不必要的用电耗损。

惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例，当不能以此限定本实用新型实施之范围；故，凡依本实用新型申请专利范围及实用新型说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆应仍属本新型专利涵盖之范围内。

Claims

1.一种空调设备节能控制系统，其特征在于：系连接于至少一组空调设备，该组空调设备具有至少一冰水主机、至少一冷却水塔、复数冰水泵以及复数冷却水泵，该空调设备节能控制系统包括：

设备数据输入模块，具有复数个数据收集单元，系用以收集该空调设备之各项运转数据及外部环境之各项外气数据；

2.根据权利要求1所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：其中该复数个数据收集单元系包括复数电表、复数温度计、复数压力计以及一外气温湿度计。

3.根据权利要求1或2所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：其中该复数指令控制单元系为复数变频器。

4.根据权利要求2所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：其中该复数电表系分别设置连接于该冰水主机、该冷却水塔、该冰水泵以及该冷却水泵，该压力计系设置连接于该冰水泵之冰水的进、出位置以及该冷却水泵之冷却水的进、出位置，该复数温度计系设置连接于该复数冰水主机之冰水进、出位置以及该复数冷却水塔之冷却水进、出位置。

5.根据权利要求3所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：其中该复数变频器系分别连接设置于该冷却水塔、该冰水泵以及该冷却水泵。

6.根据权利要求3所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：更包括：

储存单元，系为一数据库，其连接于该设备数据输入模块以及该中央运算处理单元

管理输出单元，系为一人机接口，其连接于该中央运算处理单元以及该储存单元。

7.根据权利要求1所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：其中该冰水主机系以冰水循环管路与该冰水泵连接，该冷却水塔系以冷却水循环管路与该冷却水泵连接。

8.根据权利要求7所述之空调设备节能控制系统，其特征在于：其中该复数个数据收集单元更包括至少一设置于该冰水循环管路之流量计以及至少一设置于该冷却水循环管路之流量计。