CN201992762U

CN201992762U - 基于电力线载波的中央空调节能控制系统

Info

Publication number: CN201992762U
Application number: CN2011200323207U
Authority: CN
Inventors: 李树华; 王新朝; 余永建; 郝富贵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-01-30

Abstract

本实用新型公开了基于电力线载波的中央空调节能控制系统，包括系统总控制模块、工控主机，还包括有风机开关状态采集模块、电动阀门控制模块、楼层中央处理单元和电力载波模块，各风机开关状态采集模块的信号输入端用来采集风机信号，信号输出端与各风机电力载波模块连接；各电动阀门控制模块的信号输入端与各楼层中央处理单元的信号输出端连接，信号输出端用来与各电动阀门连接；各楼层中央处理单元与楼层电力载波模块连接；系统总控制模块与系统电力载波模块连接。本实用新型克服了现有的中央空调的一些弊端，综合调控中央空调系统的各个运行环节，提供不同区域、不同时间、不同功用、不同特点的负荷，真正达到所供即所需。

Description

基于电力线载波的中央空调节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及中央空调领域，尤其涉及一种基于电力线载波的中央空调节能控制系统。

背景技术

目前，楼宇中安装的中央空调的控制系统有以下缺点：

（1）、能源浪费严重

首先是设计余量的浪费：在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的，且留有10-20%的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行，中央空调系统耗电量70%集中在冷却、冷冻系统。中央空调即是全负荷的情况下也有10－20%的余量。这些余量基本上都被浪费掉。其次是非工作时段浪费严重：现在很多中央空调在设计中，没有考虑分时段供给，而是一旦启用中央空调，空调的制冷或制热主机每天24小时就不间断的工作，并向楼宇各层不间断供给热媒水或冷媒水，使得空调大量的能源消耗在非工作时段被白白的浪费掉。然后是不同的区域需求不同的浪费：不同的办公楼在不同的时间段其使用情况也是不一样的，比如医院、宾馆等，在某个时段是全负荷运转，但在另外一个时段又是部分负荷运转，但中央空调是一直全负荷运转的，而有些区域是处于非使用状态，这就造成很大一部分能源被白白的浪费掉。即使是在正常的上班时间，中央空调的媒水是一直在循环供应一些非办公室或没人的办公室也受到，从而造成部分能源浪费，浪费资源。

（2）、现有中央空调控制通讯缺陷

目前楼宇有部分中央空调水循环楼层控制的通讯解决方案是采用布线方式，分别通过几种通讯网络，控制分散在楼宇各个房间的风机盘管电源或分散在各楼层进水管的电动阀门电源，从而达到节能的目的。主要采用的通讯方式有：RS-485总线、CAN总线、TCP/IP网络等。其主要缺陷有：施工难度大：在安装时都需要布设通讯线，由于中央空调系统的风机盘管分布在楼宇的各个房间，这就造成了布线施工的难度，造成施工费用也大大增加，从而增加投资成本；破坏楼宇的美观：由于很多楼宇都正在使用，布线施工必然会破坏楼宇原貌，从而破坏楼宇的美观；维护难度大由于布线的复杂性，在使用的过程中，出现问题时，给维护增加了很大的难度；影响其他系统，由于楼宇原有的系统很多，若增加通讯线路，势必造成对其它系统的影响，有很多的楼宇根本就不允许再增加布线，因此，在实际的推广和使用时，还是有很多问题的，有的甚至就不可能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于电力线载波的中央空调节能控制系统，大大节约了能源。

本实用新型采用下述技术方案：一种基于电力线载波的中央空调节能控制系统，包括系统总控制模块、工控主机，工控主机与系统总控制模块连接，其特征在于：还包括有风机开关状态采集模块、电动阀门控制模块、楼层中央处理单元和电力载波模块，各风机开关状态采集模块的信号输入端用来采集风机信号，信号输出端与各风机电力载波模块连接；各电动阀门控制模块的信号输入端与各楼层中央处理单元的信号输出端连接，信号输出端用来与各电动阀门连接；各楼层中央处理单元与楼层电力载波模块连接；系统总控制模块与系统电力载波模块连接。

还包括有电动阀门开度检测模块，各电动阀门开度检测模块用于检测各楼层电动阀门的开度，其信号输出端与各楼层中央处理单元的信号输入端连接。

还包括有温度采集模块，各温度采集模块用来检测各楼层进水管与出水管的温度，各温度采集模块的信号输出端与各楼层中央处理单元的信号输入端连接。

所述的风机开关状态采集模块包括电流互感器、第一至第四电阻、第一电容和第二电容，电流互感器的第一输出端连接第一电阻、第一电容后接地，同时还连接第二电阻接地；电流互感器的第二输出端连接第三电阻、第二电容后接地，还连接第四电阻接地；第一电容和第二电容的非接地端用来与风机电力载波模块连接。

所述的电动阀门控制模块包括数模转换器、电压电流变换器、三极管、稳压二极管，熔断器，数模转换器的信号输入端与楼层中央处理单元的信号输出端连接，数模转换器的输出端与电压电流变换器的信号输入端连接，电压电流变换器的电流信号控制输出端与三极管的基极连接，恒流输入端与三极管的发射极连接，电源输入端与三极管的集电极连接；稳压二极管的负极与三极管的集电极连接，正极与电压电流变换器的输出端连接，稳压二极管的负极还通过熔断器与电源连接，电动阀门一端与电源连接，另一端接地。

所述的电动阀门开度检测模块包括第十电阻、第十一电阻、第二稳压二极管和第九电容，第十一电阻的两端与电动阀门连接，第十一电阻的一端通过第十电阻与第二稳压二极管的负极连接，另一端与第二稳压二极管的正极连接，第九电容与第二稳压二极管并联，第九电容的两端与楼层中央处理单元的信号输入端连接。

本实用新型克服了现有的中央空调的一些弊端，通过把每个房间的信息进行汇总，系统总控制模块利用汇总的数据，经过分析计算，得到一个循环水的流量和流速，以此为依据，进行楼层电动阀门的控制，综合调控中央空调系统的各个运行环节，提供不同区域、不同时间、不同功用、不同特点的负荷，既不供大于需，又不供少于求，真正达到所供即所需。还具有温度采集模块，进一步使整个系统控制精确，能够大大节约能源。并且整个楼宇的控制系统的信息全部采用电力线载波模块进行通讯，数据传输效果很好，无需再增加其它通讯线路，投资成本低、施工简单、运行稳定、维护方便。

附图说明

图1为本实用新型系统原理框图；

图2为本实用新型的风机开关状态采集模块的电路原理图；

图3为本实用新型的电动阀门控制模块的电路原理图；

图4为本实用新型的电动阀门开度检测模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型基于电力线载波的中央空调节能控制系统包括风机开关状态采集模块、电动阀门开度检测模块与电动阀门控制模块、楼层中央处理单元和电力载波模块、温度采集模块、系统总控制模块、工控主机。其中各风机开关状态采集模块与风机电力载波模块放置在各个房间里，各风机开关状态采集模块的信号输入端用来采集风机信号，信号输出端与各风机电力载波模块连接；各电动阀门开度检测模块用于检测各楼层进水管或出水管的电动阀门的开度，其信号输出端与各楼层中央处理单元的信号输入端连接，各楼层中央处理单元的信号输出端通过各电动阀门控制模块与各电动阀门的信号控制端连接；各温度采集模块用来检测各楼层进水管与出水管的温度，各温度采集模块的信号输出端与各楼层中央处理单元的信号输入端连接，每个楼层中央处理单元与楼层电力载波模块连接；工控主机与系统总控制模块连接，系统总控制模块通过系统电力载波模块与各个楼层中央处理单元和各个房间进行通信。其中所述的系统总控制模块和所述的各个电力载波模块为现有技术，其工程实施方便、可维护性强、造价低廉，不需要布线，有个电力插座就行；变长路由协议，可以支持无限远距离数据传输；自路由，终端既是终端，也是路由器，可以动态的建立整个网络。本实施例中电力载波芯片采用PL3201B-64I，温度采集模块的温度传感器采用DS18B20。

如图2所示，所述风机开关状态采集模块包括电流互感器P2、第一至第四电阻R1、R2、R3、R4、第一电容C1和第二电容C2，电流传感器P2的输入端用来检测风机的电源，电流互感器P2的第一输出端连接第一电阻R1、第一电容C1后接地，同时还连接第二电阻R2接地；电流互感器P2的第二输出端连接第三电阻R3、第二电容C2后接地，还连接第四电阻R4接地；第一电容C1和第二电容C2的非接地端用来与风机电力载波模块连接。风机电力载波模块将对每个房间风机状态的采集信息上报给各楼层中央处理单元和系统总控制模块。

如图3所示，所述的电动阀门控制模块包括数模转换器U2（TLV5623ID/PDSO）、电压电流变换器U3（XTR115U/SOIC）、三极管Q1、稳压二极管D1，熔断器F1，数模转换器U2的信号输入端与楼层中央处理单元的信号输出端连接，数模转换器U2的输出端通过电阻R9与电压电流变换器U3的信号输入端连接，电容C7连接在U2的电压端VDD（引脚8）和地端AGND（引脚5）。电压电流变换器U3的电流信号控制输出端（引脚6）与三极管Q1的基极连接，恒流输入端（引脚5）与三极管Q1的发射极连接，电源输入端（引脚7）与三极管Q1的集电极连接，电容C8的两端分别与三极管Q1的集电极和U3的输出端（引脚4）连接，稳压二极管D1与电容C8并联，稳压二极管D1的负极还通过熔断器F1与电源VHH连接，电动阀门P1一端与电源连接，另一端接地。楼层中央处理单元的控制信号经过电动阀门控制模块的数据转换后发送给电动阀门P1，使其进行相应动作，控制电动阀门的开度。

如图4所示，所述的电动阀门开度检测模块包括接线端子P3、第十电阻R10、第十一电阻R11、第二稳压二极管D2和第九电容C9，接线端子P3用来引入电动阀门的电流，其两输出端连接第十一电阻R10，第十一电阻R11的一端通过第十电阻R10与第二稳压二极管D2的负极连接，另一端与第二稳压二极管D2的正极连接，第九电容C9与第二稳压二极管D2并联，第九电容C9的两端即为电动阀门开度检测模块的信号输出端，其与楼层中央处理单元的信号输入端连接。电动阀门开度检测模块检测电动阀门的开度并且把信息传输给楼层中央处理单元，进行进一步的分析计算，随时调整循环水的流量和流速，从而使系统更精确的调整“舒适度”指标。

如图1所示，房间内的风机开关状态采集模块将采集到的风机开关状态信息通过风机电力载波模块上传给楼层中央处理单元和系统总控制模块，楼层中央处理单元通过楼层电力线载波模块对接收到的从各房间采集到的信息进行分析计算，得出本层负荷使用量并上报给系统总控制模块；楼层中央处理单元还对从所在层的进水管和出水管采集到的温度信息进行分析计算，计算出整个楼层负荷的使用量并上报给系统总控制模块；系统总控制模块对各楼层中央处理单元上传的信息、各层房间上传的信息进行分析和计算，然后通过系统电力载波模块向各楼层中央处理单元发送控制指令，从而控制各楼层的电动阀门的开度从而对各楼层的负荷进行合理分配；各楼层中央处理单元也可自动控制，根据本层各个房间的风机开或关的多少确定电动阀门的开度；根据采集到的温度信息确定电动阀门的开度，从而达到对各楼层管道循环水进行智能控制的目的，以优化大楼循环水系统的分配，达到节能的目的。系统总控制模块还可对不同的楼层、不同的时间进行设置，对不使用的楼层或区域可以关闭，对上下班不同时段的楼层可以定时开启和关闭，从而最大节约负荷的使用；实现了在保证大厦舒适条件的前提下，减少循环水的流量来节约能源的目的。本系统还实时记录楼宇的空调系统运行情况、房间舒适度指标、循环水流量、流速，可以进行周期性的分析，进而可以制定不同季节的节能策略，对于建立永久的节能环境具有重大意义。

Claims

1.一种基于电力线载波的中央空调节能控制系统，包括系统总控制模块、工控主机，工控主机与系统总控制模块连接，其特征在于：还包括有风机开关状态采集模块、电动阀门控制模块、楼层中央处理单元和电力载波模块，各风机开关状态采集模块的信号输入端用来采集风机信号，信号输出端与各风机电力载波模块连接；各电动阀门控制模块的信号输入端与各楼层中央处理单元的信号输出端连接，信号输出端用来与各电动阀门连接；各楼层中央处理单元与楼层电力载波模块连接；系统总控制模块与系统电力载波模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于电力线载波的中央空调节能控制系统，其特征在于：还包括有电动阀门开度检测模块，各电动阀门开度检测模块用于检测各楼层电动阀门的开度，其信号输出端与各楼层中央处理单元的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的基于电力线载波的中央空调节能控制系统，其特征在于：还包括有温度采集模块，各温度采集模块用来检测各楼层进水管与出水管的温度，各温度采集模块的信号输出端与各楼层中央处理单元的信号输入端连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于电力线载波的中央空调节能控制系统，其特征在于：所述的风机开关状态采集模块包括电流互感器、第一至第四电阻、第一电容和第二电容，电流互感器的第一输出端连接第一电阻、第一电容后接地，同时还连接第二电阻接地；电流互感器的第二输出端连接第三电阻、第二电容后接地，还连接第四电阻接地；第一电容和第二电容的非接地端用来与风机电力载波模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于电力线载波的中央空调节能控制系统，其特征在于：所述的电动阀门控制模块包括数模转换器、电压电流变换器、三极管、稳压二极管，熔断器，数模转换器的信号输入端与楼层中央处理单元的信号输出端连接，数模转换器的输出端与电压电流变换器的信号输入端连接，电压电流变换器的电流信号控制输出端与三极管的基极连接，恒流输入端与三极管的发射极连接，电源输入端与三极管的集电极连接；稳压二极管的负极与三极管的集电极连接，正极与电压电流变换器的输出端连接，稳压二极管的负极还通过熔断器与电源连接，电动阀门一端与电源连接，另一端接地。

6.根据权利要求2所述的基于电力线载波的中央空调节能控制系统，其特征在于：所述的电动阀门开度检测模块包括第十电阻、第十一电阻、第二稳压二极管和第九电容，第十一电阻的两端与电动阀门连接，第十一电阻的一端通过第十电阻与第二稳压二极管的负极连接，另一端与第二稳压二极管的正极连接，第九电容与第二稳压二极管并联，第九电容的两端与楼层中央处理单元的信号输入端连接。