CN202868894U

CN202868894U - 一种基于物联网的蓄冰制冷系统

Info

Publication number: CN202868894U
Application number: CN 201220539974
Authority: CN
Inventors: 张建平; 任淼锋; 彭勋
Original assignee: ZHEJIANG WEIMIN ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG WEIMIN ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-10-19

Abstract

本实用新型主要公开了一种基于物联网的蓄冰制冷系统，包括盛装水溶液的冰桶、交换机、末端、制冷主机；冰桶与制冷主机连接；同时冰桶与交换机连接，交换机冷媒水与末端循环连接；在冰桶中安装有液位传感器，液位传感器连接冰桶网络智能控制器，制冷主机连接有主机网络智能控制器，同时在末端安装末端网络智能控制器，冰桶网络智能控制器、主机网络智能控制器和末端网络智能控制器通过以太网连接，组成数据网络。本实用新型结构简单，将系统中的各个机构形成智能网络，相互之间均可进行数据交换，使得整个系统中的工作状态更为灵活。

Description

一种基于物联网的蓄冰制冷系统

技术领域

本实用新型涉及节能控制技术领域，特别与一种适用于大型场所制冷中所用的基于物联网技术的蓄冰制冷系统有关。

背景技术

在大型场所中采用常规空调方式提供能源的供应，由制冷机提供能源，通过输送管道输送到末端，再从末端回收能源循环。这种常规方式耗电量大，目前全国用电能源紧张，特别是到夏冬两季，各地的大型场所，如医院、商场、学校、车站、机场等等，都有极大的能源需求，导致每年的供电紧张。

目前，生活用电实行峰谷电政策，将一天24小时划分成两个时间段，把8：00—22：00共14小时称为峰段，22：00—次日8：00共10个小时称为谷段。由此，把谷段中使用的电能蓄存到峰段中使用，这样的方式就能给大型用电场所节约不少电能。如何把谷段中电能蓄存到峰段中使用，本发明人针对这一课题设计出一种蓄冰制冷系统，同时结合物联网技术，将蓄冰制冷系统形成一个数据网络形式，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种基于物联网的蓄冰制冷系统，适用于各种场所，成本小、结构简单、循环方便、运行高效，且同时采用了物联网技术，将系统中的各个机构形成智能网络，相互之间均可进行数据交换，使得整个系统中的工作状态更为灵活。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种基于物联网的蓄冰制冷系统，包括盛装水溶液的冰桶、交换机、末端、制冷主机；冰桶的输入总管与制冷主机的输出端口连接，冰桶的输出总管与制冷主机的输入端口连接；同时冰桶的输入总管与交换机乙二醇输出端口连接，冰桶的输出总管与交换机乙二醇的输入端口连接；交换机冷媒水输出端口与末端输入端口连接，交换机冷媒水输入端口与末端输出端口连接；在冰桶中安装有液位传感器，液位传感器连接冰桶网络智能控制器，制冷主机连接有主机网络智能控制器，同时在末端安装末端网络智能控制器，冰桶网络智能控制器、主机网络智能控制器和末端网络智能控制器通过以太网连接，组成数据网络。

所述的冰桶输入总管和输出总管上分别安装第一阀门和第二阀门；在交换机冷媒水输入端口和冷媒水输出端口上安装有第三阀门和第四阀门。

所述的末端网络智能控制器包括主控板一、与主控板一相连的电源模块一、通信网络接口一；所述的末端连接到主控板一上，主控板一采集末端工作状态，主控板一通过通信网络接口一收发数据信号。

所述的主机网络智能控制器包括主控板二、与主控板二相连的电源模块二、通信网络接口二；所述制冷主机上的滑阀连接到主控板二，主控板二通过通信网络接口二收发数据信号。

所述的冰桶网络智能控制器包括主控板三、与主控板三相连的电源模块三、通信网络接口三；主控板三输出连接第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；同时主控板三通过通信网络接口三实现无线通信数据的收发。

所述的主控板一、主控板二和主控板三采用ARM Cortex-M3芯片。

所述的冰桶为并列多个。

所述的冰桶包括桶体和若干蛇形管，桶体上放入输入总管和输出总管，桶体内装有水，蛇形管盘旋放置在桶体内，一端连通输入总管，另一端连通输出总管。

所述的输入总管分支出输入一支管和输入二支管，输出总管分支出输出一支管和输出二支管；输入一支管和输出一支管位于桶体中心位置，输入二支管和输出二支管靠近桶壁；蛇形管一端连接输入一支管，另一端连接输出二支管，或者一端连接输入二支管，另一端连接输出一支管。

采用上述方案后，本实用新型具有诸多有益效果：

本实用新型中夜间不需要供能时，交换机不工作，启动制冷主机，乙二醇溶液在冰桶的蛇形管中和制冷主机之间形成循环，与冰桶中的水进行能量交换，使得冰桶中的水结成冰。当白天需要供能时，制冷主机可以停止工作，温度较低的乙二醇溶液从冰桶中输出至交换机中，与交换机中从末端回流的高温冷媒水产生能量交换，使得乙二醇溶液温度升高，回流至冰桶中，而冷媒水降温重新输送到末端制冷。这样本实用新型在功能时，可以只通过冰桶所积蓄的冰，进行冷热交换产生冷源，完全可以取代常规制冷主机长时间功能的方式，可以节约大约80%的电能。本实用新型结构简单，附属配套设施少，节能省电。

本实用新型同时将冰桶、制冷主机以及末端都通过以太网连接起来，将每个部件工作状态时刻掌握，在冰桶晚上蓄冰过程以及白天的制冷过程中都有数据反馈至末端和制冷主机中，可以随时调整各个部件装置的工作状态，达到最佳的节能功效。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图；

图2为本实用新型较佳实施例蓄冰工作循环示意图；

图3为本实用新型较佳实施例制冷工作循环示意图；

图4为本实用新型较佳实施例中冰桶的结构示意图；

图5为本实用新型较佳实施例的组网示意图。

具体实施方式

结合图1和图5，对本实用新型较佳实施例做进一步详细说明。

一种基于物联网的蓄冰制冷系统，包括冰桶1、交换机2、末端3、制冷主机4。

冰桶1主要用于蓄冰，包括桶体11和蛇形管12。桶体11可以为圆柱体、长方体、正方体等各种几何形立体结构，在桶体11内安装输入总管13和输出总管14。输入总管13分支出两个支管，分别是输入一支管15和输入二支管16，输出总管14也同样分支出两个支管，分别是输出一支管17和输出二支管18。其中输入一支管15和输出一支管17基本位于桶体11的中央区域，而输入二支管16和输出二支管18靠近桶体11的桶壁。

蛇形管12盘旋安装在桶体11内，为最大限度盘绕蛇形管12，其一端连通输入一支管15，然后由内而外螺旋盘绕出，最后与靠近桶壁的输出二支管18连通，如图4所示，其中螺旋曲线即表示蛇形管12。又或者蛇形管12的一端与输入二支管16连通，然后由外而内螺旋盘绕至中心，最后与输出一支管17连通。

蛇形管12按照上述方式由上而下层层叠放，充满桶体11内部空间。乙二醇溶液从输入总管13内输入，然后经过蛇形管12盘旋流动后，又汇总到输出总管14中输出。桶体11中内盛装水，使得蛇形管12浸没在水中。同时为了不影响冰桶1内部工作，在冰桶1上配备一个桶盖9，桶盖5罩在桶体11上，输入总管13和输出总管14伸出桶盖9之外。

整个系统中，冰桶1的输入总管13与制冷主机4的输出端口41连接，冰桶1的输出总管14与制冷主机4的输入端口42连接。同时冰桶1的输入总管13与交换机2的乙二醇输出端口21连接，冰桶的输出端与交换机乙二醇的输入端口22连接，交换机冷媒水输出端23与末端输入端口31连接，交换机冷媒水输入端口24与末端输出端口32连接。

本实施例中的交换机2采用板式交换机，板式交换机透湿性能高、气密性好、抗撕裂、耐老化、使用寿命长。另外，根据实际使用场所的面积，冰桶1的数量可适当调整，在大型场所中，可采用多个冰桶1并列连接的方式，提供更多蓄冰能力。

在制冷主机输入端口42上安装有乙二醇输送泵43，为乙二醇溶液循环提供动力。另外在末端输出端口也安装有一个水泵33，提供末端水的循环动力。

本实用新型中所有的连接都是通过管道连接，在冰桶输入总管13处设置第一阀门17，在冰桶输出总管14设置第二阀门18。在交换机冷媒水输入端口22上安装第三阀门25，在冷媒水输出端口21安装第四阀门26。

为了将冰桶1、末端3、制冷主机4进行组网通信，冰桶1上连接冰桶网络智能控制器5，末端3连接末端网络智能控制器6，制冷主机4连接主机网络智能控制器7。冰桶网络智能控制器5、末端网络智能控制器6、主机网络智能控制器7三者之间通过以太网8进行远程通行，使得相互各大部件之间可以独立收发信号数据，时刻了解不同部件中的实际工作状态，并作出相应的反应，为整个系统进行节能。

其中，冰桶网络智能控制器5包括主控板三51、与主控板三51相连的电源模块三52、通信网络接口三53。主控板三51通过通信网络接口三53实现与以太网无线通信数据的收发，同时主控板三51的输出第一阀门17、第二阀门18、第三阀门25和第四阀门26，输入连接安装在冰桶1内壁上的液位传感器19。

末端网络智能控制器6主要包括的模块有主控板一61、与主控板一61相连的电源模块一62、通信网络接口一63。所述的末端3连接到主控板一61上，主控板一61采集末端3工作状态，主控板一61通过通信网络接口一63与以太网无线通信数据的收发，将末端3的实际使用状态进行反馈。

主机网络智能控制器7包括主控板二71、与主控板二71相连的电源模块二72、通信网络接口二73。制冷主机4上自身带有滑阀44，这是制冷主机上自身配有的机构，滑阀44利用滑阀中的阀芯移动形成液压控制，滑阀44阀芯的移动从而自动调节制冷主机4的运行频率。主控板二61连接滑阀44，控制和掌握滑阀44的工作状态，主控板二61通过通信网络接口二63与以太网无线通信数据的收发。

主控板一61、主控板二71、主控板三51采用ARM Cortex-M3芯片，其内核STM32专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计，按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品，它在不提高高功耗和成本的基础上，而且提供更高的性能和更高的功能。本实施例中采用STM32F103“增强型”系列STM32F103VET6，是32位基于ARM核心的带闪存、USB、CAN的微处理器，它拥有一流的外设（1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度）、低功耗（在72MHz，所有外设处于工作状态时消耗36mA，待机时下降到2μA ）、最大的集成度（复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等）及简单的结构和易用的工具等特点。

本实用新型夜间蓄冰时，即在谷段时间工作，如图2所示，主控板三71输出打开第一阀门17、第二阀门18，关闭第三阀门25、第四阀门26。此时，乙二醇溶液在冰桶1和制冷主机4之间形成循环回路。制冷主机4中产生的冷源由乙二醇溶液带动到冰桶1中的蛇形管12中，冰桶1内的水与蛇形管12内乙二醇溶液进行热量交换，使得水温下降结冰，冰桶1中蓄冰储能。

当冰桶1中的蓄冰达到一定程度时，安装在冰桶1内壁上的液位传感器产生液位信号，并将该信号发送至冰桶网络智能控制器5的主控板三51上，通信网络接口三53将数据传送至以太网8中，末端网络智能控制器6和主机网络智能控制器7可以进行独立访问。主机网络智能控制器7采集到冰桶1的蓄冰已满时，通过主控板二61控制滑阀44的工作状态，将其工作频率下调，使得制冷主机4进入节能模式。相反，冰桶1蓄冰不足时，通过主控板二61控制滑阀44的工作频率上升，制冷主机4工作继续给冰桶1蓄冰。

白天（在峰段时间）冰桶1供能，如图3所示，主控板三71输出关闭第一阀门17、第二阀门18，开启第三阀门25、第四阀门26，此时乙二醇溶液从冰桶1的输出端口15输出，进入交换机乙二醇的输入端口22中，同时在末端3中使用的水由末端输出端口32输出至交换机冷媒水输入端口24中，在交换机2中乙二醇溶液和水进行热量交换，从末端回收的高温水变成低温，再次从交换机冷媒水输出端23中输出，而低温的乙二醇溶液温度升高，从交换机2的乙二醇输出端口21中输出回流至冰桶1中。

另外，单个冰桶1不够储存全部能量时，采用多个冰桶1并联的方式，每个冰桶1都有独立的阀门控制其冷媒水的流通状态。末端3连接末端网络智能控制器6，末端网络智能控制器6掌握每个末端3的工作状态，并同时将数据通过通信网络接口一63发送至以太网上。当末端3的工作数量多时，冰桶网络智能控制器5主动增加冰桶1的开启数量，以满足末端3的需求，反之则减少冰桶1的数量，进入节能状态。

本实用新型将冷源以冰的形式蓄存起来，形成一种新式节能制冷方式，设备少，结构简单，成本低。本实用新型充分利用峰谷电的特性，将谷段时间的低价电能进行蓄冰方式进行储能，然后投入到峰段时间中使用。而且本实用新型中各个部分之间通过自动数据传送，将其组成相互通信的网络，节能控制更为灵活。

上述实施例仅用于解释说明本实用新型的发明构思，而非对本实用新型权利保护的限定，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：包括盛装水溶液的冰桶、交换机、末端、制冷主机；冰桶的输入总管与制冷主机的输出端口连接，冰桶的输出总管与制冷主机的输入端口连接；同时冰桶的输入总管与交换机乙二醇输出端口连接，冰桶的输出总管与交换机乙二醇的输入端口连接；交换机冷媒水输出端口与末端输入端口连接，交换机冷媒水输入端口与末端输出端口连接；在冰桶中安装有液位传感器，液位传感器连接冰桶网络智能控制器，制冷主机连接有主机网络智能控制器，同时在末端安装末端网络智能控制器，冰桶网络智能控制器、主机网络智能控制器和末端网络智能控制器通过以太网连接，组成数据网络。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的冰桶输入总管和输出总管上分别安装第一阀门和第二阀门；在交换机冷媒水输入端口和冷媒水输出端口上安装有第三阀门和第四阀门。

3.如权利要求2所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的末端网络智能控制器包括主控板一、与主控板一相连的电源模块一、通信网络接口一；所述的末端连接到主控板一上，主控板一采集末端工作状态，主控板一通过通信网络接口一收发数据信号。

4.如权利要求3所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的主机网络智能控制器包括主控板二、与主控板二相连的电源模块二、通信网络接口二；所述制冷主机上的滑阀连接到主控板二，主控板二通过通信网络接口二收发数据信号。

5.如权利要求4所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的冰桶网络智能控制器包括主控板三、与主控板三相连的电源模块三、通信网络接口三；主控板三输出连接第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；同时主控板三通过通信网络接口三实现无线通信数据的收发。

6.如权利要求5所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的主控板一、主控板二和主控板三采用ARM Cortex-M3芯片。

7.如权利要求1所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的冰桶为并列多个。

8.如权利要求1所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的冰桶包括桶体和若干蛇形管，桶体上放入输入总管和输出总管，桶体内装有水，蛇形管盘旋放置在桶体内，一端连通输入总管，另一端连通输出总管。

9.如权利要求8所述的一种基于物联网的蓄冰制冷系统，其特征在于：所述的输入总管分支出输入一支管和输入二支管，输出总管分支出输出一支管和输出二支管；输入一支管和输出一支管位于桶体中心位置，输入二支管和输出二支管靠近桶壁；蛇形管一端连接输入一支管，另一端连接输出二支管，或者一端连接输入二支管，另一端连接输出一支管。