CN201875843U

CN201875843U - 中央空调数码智能节电装置

Info

Publication number: CN201875843U
Application number: CN201020269288XU
Authority: CN
Inventors: 荣飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-07-23

Abstract

一种中央空调数码智能节电装置，包括安装在冷却系统、冷冻系统的温度传感器和控制计算机，其中：在中央空调系统的冷却水进口、冷冻水出口、冷却水出口、冷冻水进口上的安装有感温探头，感温探头分别通过与之对应的温度变送器连接后接至CPU运算中心，CPU运算中心连接变频器后接至中央空调系统冷却水泵电机和冷冻水泵电机。通过模糊控制比较算法，动态输出调节信号，通过变频器执行系统改变冷却水泵、冷冻水泵电机的功率和转速，动态适时调整供给水泵电能，从而降低冷却水、冷冻水的流量，使整个中央空调系统达到节电的目的。

Description

中央空调数码智能节电装置

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统节电装置，尤其涉及一种针对中央空调跟踪调节的节电装置。

背景技术

中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。

制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风中的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵将带来热量的冷却水泵到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

中央空调系统是一个庞大的设备群体，大量的统计结果表明，空调系统所消耗的电能，约占楼宇电耗的40～60％。第一、就任何建筑物来说，选用空调系统都是按当地最热天气时所需的最大制冷量来选取择机型的，且留有10％～15％的余量，各配套系统按最大负载量配置，这种选择不是最合理的。第二、在组成空调系统的各种设备中，水泵所消耗的电能约占整个空调系统的四分之一左右。早期空调的水泵普遍采用定流量工作，能源浪费非常严重。而实际运行时，中央空调的冷负荷总是在不断变化的，冷负荷变化时所需的冷媒水、冷却水的流量也不同，冷负荷大时所需的冷媒水、冷却水的流量也大，反之亦然。

根据中空调机组运行状态的实际数据分析，中央空调机组90％的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及风机在此90％的时间内仍处于100％的满负荷运行状态。这样就导致了“大流量小温差”的现象，使大量的电能白白浪费。

现目前中央空调冷却水进出口温度差通常为5～6℃，而根据实际情况，90％的运行时间冷却水进出口温度差只需要2～4℃即可满足制冷需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够随着外界温度随时变化而动态自动调节工作负荷的中央空调跟踪调节的节电装置，解决了目前大部分中央空调在实际运行中电能浪费严重的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型的中央空调数码智能节电装置，包括安装在冷却系统、冷冻系统的温度传感器和控制计算机，其特征在于：在中央空调系统的冷却水进口、冷冻水出口、冷却水出口、冷冻水进口上的安装有感温探头，感温探头分别通过与之对应的温度变送器连接后接至CPU运算中心，CPU运算中心连接变频器后接至中央空调系统冷却水泵电机和冷冻水泵电机。

以上所述的感温探头是基于电阻热效应原理的三线制热电阻或者热电偶。

以上所述的温度变送器是二线制输出DC4-20m电流信号且具有冷端温度自动补偿和非线性校正电路功能的温度变送器。

以上所述的CPU运算中心采用32位微处理器或64位微处理器。

以上所述的CPU运算中心上还连接有人机对话窗口。

以上所述的CPU运算中心(5)上连接有显示器或/和打印机。

以上所述的变频器分别在CPU运算中心的控制下，根据CPU运算中心模糊运算调节进行输出。

以上所述的变频器采用正弦宽调变频器，频率调整范围为0～50HZ。

本实用新型的工作原理是：主要由CPU运算中心及电气、电子元件构建数字跟踪节电控制系统。利用分别安装在中央空调系统冷冻水、冷却水的进水点和出水点的四只感温探头进行动态温度采集；采集后的温度信号通过温度变送器转换为4～20mA信号输入CPU运算中心，CPU运算中心将计算出所述冷冻水、冷却水进水点和出水点的温度差，并与设定的温度差进行比较运算，将所述温度差调整为所述设定温度差信号输出给变频器，变频器通过改变输出频率降低或提高所述的冷冻水泵和冷却水泵，从而降低或增加管道内循环供水交换流量，从而达到节电的目的，同时，也满足制冷环境温度恒定的需要。

在工作过程中，由于所述变频器可实现软启动功能，可有效减小电机启动时对电网的冲击，还可延长电机的使用寿命；由于所述变频器自身为容性负载，可有效吸收冷冻水泵及冷却水泵的感性负载，从而提高冷冻水泵及冷却水泵电机功率因数，减少了电机运行的无功线损，同时，所述的变频器还可实现过流、过载、过压等关断保护和报警功能，可有效保护中央空调系统的安全运行。

本实用新型的有益效果：

1、解决了中央空调系统由于“大流量小温差”而造成电能浪费的问题，通过检测冷冻水、冷却水进水点和出水点的温度差，通过改变电机运行频率动态调节流量，达到节约电能的目的。

2、提高了中央空调系统冷冻水泵和冷却水泵电机的功率因数，减少了无功线损，达到了节约电能的目的。

3、提供的过流、过载、过压等关断保护和报警功能，可有效保护中央空调系统的安全运行。

附图说明

图1：本实用新型中央空调数码智能节电柜原理方框图。

图2：水泵的轴功率与流量曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步进行说明：

如图1所示：所述的中央空调系统包括：制冷主机、冷冻水循环系统、冷却水循环系统，制冷主机是降低冷冻循环水的温度，并将从冷冻循环水吸收到的热能交换给冷却循环水；冷冻循环水系统包括冷冻水泵及电机；冷却循环水系统包括冷却水泵及电机。

本实用新型中央空调数码智能节电柜利用分别安装在中央空调系统冷冻水、冷却水的进水点和出水点的四只感温探头(9、10、11、12)进行动态温度采集；采集后的温度信号通过温度变送器(1、2、3、4)转换为4～20mA信号输入CPU运算中心(5)，CPU运算中心(5)将计算出所述冷冻水、冷却水进水点和出水点的温度差，并与设定的温度差进行比较运算，将所述温度差调整为所述设定温度差信号输出给变频器(7、8)，变频器(7、8)通过改变输出频率降低或提高所述的冷冻水泵电机和冷却水泵电机转速，降低或增加管道内循环供水交换流量，从而达到节电的目的。所述调节对应关系为：实际温度差大于设定温度差，则对应降低水泵电机频率，反之，实际实际温度差小于设定温度差，则对应提高水泵电机频率，直至实际实际温度差等于设定温度差。

如图2所示：从水泵的工作原理可知：水泵流量与水泵(电机)转速的一次方成正比，水泵扬程与水泵(电机)转速的两次方成正比，水泵轴功率与水泵转速的三次方成正比(既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比)。

图中序号：A变频泵功率；B工频泵功率；C节能；P％轴功率；Q％流量；

图中虚线为功率差。

根据上述原理可知只要改变水泵电机的转速就可改变水泵电机的功率。例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，功率只有原来的72.9％。当系统频率在40Hz的时候，功率只有原来的51.2％。

中央空调系统的水泵的运行工况由负荷情况决定，根据流体力学理论，图2中，电机轴功率P和流量Q、压力H之间的关系为：

P＝K×H×Q/η

其中K为常数；

η为效率。

它们与转速N之间的关系为：

Q1/Q2＝N1/N2

H1/H2＝(N1/N2)²

P1/P2＝(N1/N2)³

所以，由于通过温度传感器将制冷主机、冷冻水循环系统、冷却水循环系统的温度通过计算机进行运算比较，在2由变频器通过改变输出频率控制冷冻水泵和冷却水泵，从而降低或增加管道内循环供水交换流量，从而达到节电的目的。

Claims

1.一种中央空调数码智能节电装置，包括安装在冷却系统、冷冻系统的温度传感器和控制计算机，其特征在于：在中央空调系统的冷却水进口、冷冻水出口、冷却水出口、冷冻水进口上安装有感温探头，感温探头分别通过与之对应的温度变送器连接后接至CPU运算中心，CPU运算中心连接变频器后接至中央空调系统冷却水泵电机和冷冻水泵电机。

2.根据权利要求1所述的中央空调数码智能节电装置，其特征在于：所述的感温探头是基于电阻热效应原理的三线制热电阻或者热电偶。

3.根据权利要求1所述的中央空调数码智能节电装置，其特征在于：所述的温度变送器是二线制输出DC4-20m电流信号且具有冷端温度自动补偿和非线性校正电路功能的温度变送器。

4.根据权利要求1所述的中央空调数码智能节电装置，其特征在于：CPU运算中心采用32位或64位微处理器。

5.根据权利要求1所述的中央空调数码智能节电装置，其特征在于：CPU运算中心上连接有人机对话窗口。

6.根据权利要求1所述的中央空调数码智能节电装置，其特征在于：所述的变频器采用正弦宽调变频器，频率调整范围为0～50HZ。

7.根据权利要求1所述的中央空调数码智能节电装置，其特征在于：CPU运算中心上连接有显示器或/和打印机。