CN203824002U - 一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及中央空调系统节能领域，旨在提供一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统。该实用新型包括现场信息采集箱、输配管网平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔风机控制箱和中央空调能源管控平台。本实用新型的有益效果有：可以时刻检测中央空调冷冻站系统的运行信息，并将信息反馈至中央空调能源管控平台，基于神经网络的自组织模糊算法和数据分析，控制冷源设备、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机及相应的阀门，确保中央空调冷冻站在控制过程中，综合电单耗最优。
Description
技术领域
本实用新型涉及中央空调系统节能领域，特别涉及一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统。
背景技术
据统计表明，中央空调的能耗占公共建筑能耗40～60%左右，在高能耗建筑逐步实现节能改造的过程中，中央空调系统的节能改造最具潜力。中央空调的高能耗原因主要来自3个方面：1）设计问题，包含设备的选型偏大、系统结构设计不合理；2）施工问题，由于在施工过程中对某些设备的误安装或随意改动而无法保证设计意图；3）运行管理问题，大型建筑一般装有楼宇自控系统，根据监测到的数据对系统内的设备进行启停集中控制，却缺乏对复杂多变的中央空调系统进行协调优化控制。
目前针对中央空调的节能优化控制系统，以单个主控制器(工控机)集中控制冷冻水泵控制子系统、冷却水泵控制子系统和冷却塔风机控制子系统，然后各个子系统分别对冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机进行变频或启停控制。
在控制策略上，冷冻水泵控制子系统根据冷冻回水总管的温度值与预设值相比计算冷冻水流量的调节量；冷却水泵控制子系统根据冷却水供回水总管的温差值与预设值相比计算冷却水流量的调节量；冷却塔风机控制子系统根据冷却水进塔温度值与预设值相比计算冷却塔风机启停数目。
然而这种控制系统从控制策略到控制系统的组成都无法满足更大幅度的节能要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统。
为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：
提供一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，包括现场信息采集箱、输配管网平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔风机控制箱和中央空调能源管控平台；所述现场信息采集箱、输配管网平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜和冷却塔风机控制箱分别通过信号线与中央空调能源管控平台双向连接，实现数据传递与信号控制；其中，所述现场信息采集箱包括温度信息采集模块和数据信息采集模块，且温度信息采集模块和数据信息采集模块上均设有通讯端口，所述温度信息采集模块、数据信息采集模块用于采集冷源设备供回水管上的温度、压力、流量信息；所述输配管网平衡控制箱安装有智能管网模块，且智能管网模块上设有通讯端口；所述冷源高效匹配控制柜包括冷源设备控制器，且冷源设备控制器上设有通讯端口；所述冷冻水泵控制柜和冷却水泵控制柜内均设有水泵控制器，所述两个水泵控制器上分别设有通讯端口；所述冷却塔风机控制箱内设有冷却塔风机控制器，所述冷却塔风机控制器上设有通讯端口；所述各个通讯端口连接到中央空调能源管控平台。
作为一种改进，所述温度信息采集模块上设有铂电阻输入端，其中铂电阻输入端与安装在冷源设备冷冻水、冷却水供回水管路上水温传感器相连；所述数据信息采集模块上设有模拟量输入端，其中模拟量输入端与安装在冷源设备冷冻水、冷却水供回水管路上的流量计、分水器和集水器之间的压差传感器相连。
作为一种改进，所述智能管网模块上设有的控制输出端连接到安装在集水器侧的冷冻水回水管上的智能平衡阀，用于调节该智能平衡阀的开度。
作为一种改进，所述冷源设备控制器上还设有输入端和控制输出端，所述输入端连接到冷源设备，用于接收冷源设备的启停信息；所述控制输出端连接到冷源设备及其冷冻水回水管路上的相应联动蝶阀，用于输出冷源设备的启停控制信号和相应联动蝶阀的开度控制信号。
作为一种改进，所述水泵控制器上还设有输入端和控制输出端，所述输入端连接到安装在冷源设备的冷冻水供回管路上的冷冻水泵上的水泵变频器，用于采集水泵变频器的运行信息；所述控制输出端用于输出频率控制信号或启停控制信号至水泵变频器。
作为一种改进，所述冷却塔风机控制器还设有输入端和控制输出端，所述输入端与安装在冷源设备的冷却水供回水管路上的多台冷却塔风机相连，所述控制输出端与冷却塔风机及其旁通管路上的电动调节阀、两通电动调节阀相连，用于输出风机启停信号控制指令、电动调节阀开度控制指令和两通电动调节阀开停控制指令。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型可以时刻检测中央空调冷冻站系统的运行信息，并将信息反馈至中央空调能源管控平台，基于神经网络的自组织模糊算法和数据分析，控制冷源设备、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机及相应的阀门，确保中央空调冷冻站在控制过程中，综合电单耗最优。
附图说明
图1中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统框图；
图2中央空调冷冻水系统控制通讯图；
图3中央空调冷却水系统控制通讯图；
附图标记：1、冷源设备；2、冷冻水泵；3、集水器；4、分水器；5、冷却水泵；6、冷却塔风机；7、水温传感器；8、水温传感器；9、水温传感器；10、流量计；11、联动蝶阀；12、压差传感器；13、水温传感器；14、流量计；15、水温传感器；16、电动调节阀；17、两通电动调节阀；18、现场信息采集箱；19、输配管网平衡控制箱；20、冷源高效匹配控制柜；21、冷冻水泵控制柜；22、冷却水泵控制柜；23、冷却塔风机控制箱；24、中央空调能源管控平台；25、水泵变频器；26、智能平衡阀。
具体实施方式
以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。
如图1所示，中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，它由现场信息采集箱18、输配管网平衡控制箱19、冷源高效匹配控制柜20、冷冻水泵控制柜21、冷却水泵控制柜22、冷却塔风机控制箱23、中央空调能源管控平台24组成。
本实用新型监测的冷冻水系统的控制通讯图如图2所示：
在冷源设备1冷冻水供水管上装有水温传感器7，在冷冻水供水总管上装有水温传感器8，在冷冻水回水总管上装有水温传感器9、流量计10、分水器4和集水器3之间的压差传感器12；所述水温传感器（7、8、9）连接至现场信息采集箱18内温度信息采集模块右上侧的铂电阻输入端，所述流量计10、分水器4和集水器3之间的压差传感器12连接至现场信息采集箱18内数据信息采集模块右上侧的模拟量输入端。温度信息采集模块和数据信息采集模块左上侧为通讯端口，并通过该通讯端口，将采集的所有运行信息，通讯传递至中央空调能源管控平台24。
其中所述温度信息采集模块具有4个PT100输入通道，2个RS485通讯端口和1个传感器电源输出端口；所述数据信息采集模块为4个模拟量输入通道，2个RS485通讯端口和1个传感器电源输出端口。
冷源高效匹配控制柜20内的冷源设备控制器连接冷源设备1的启动控制柜和相应的联动蝶阀11。冷源设备控制器右上侧输入端接收冷源设备1的启停信息，左上侧为通讯端口，并通过该通讯端口将采集的启停信息传递至中央空调能源管控平台24，右下侧是控制输出端，根据控制指令，输出冷源设备1的启停控制信号和相应联动蝶阀11的开度控制信号。
冷冻水泵控制柜21内的水泵控制器右上侧输入端连接到安装在冷源设备1的冷冻水供回管路上的冷冻水泵2上的水泵变频器25，采集水泵变频器25的运行信息，水泵控制器左上侧为通讯端口，并通过该通讯端口，将采集的信息传递至中央空调能源管控平台24，右下侧是控制输出端，根据中央空调能源管控平台24的控制指令，输出频率控制信号或启停控制信号至水泵变频器25。
输配管网平衡控制箱19内的智能管网模块左上侧为通讯端口，并通过该通讯端口，将采集在集水器3侧的冷冻水回水管上智能平衡阀26所检测到的参数信息传递至中央空调能源管控平台24。
右下侧是控制输出端，根据控制指令，智能管网模块输出输配管网中的智能平衡阀26的开度控制信号，调节该智能平衡阀26的开度，来调整冷冻水输配管网的运行状态，以期获得最低的能耗，确保输配管网的水力平衡和热力平衡。
其中所述智能管网模块均为8个RS485通讯端口。
本实用新型监测的冷却水系统的控制通讯图如图3所示：
在冷源设备1冷却水供水总管上装有水温传感器13、流量计14，在冷却水回水总管上装有水温传感器15，所述水温传感器13、15连接至现场信息采集箱18内温度信息采集模块右上侧的铂电阻输入端，所述流量计14连接至现场信息采集箱18内数据信息采集模块右上侧的模拟量输入端。温度信息采集模块和数据信息采集模块左上侧为通讯端口，并通过该通讯端口，将采集的所有运行信息，传递至中央空调能源管控平台24。
冷却水泵控制柜22内的水泵控制器右上侧输入端连接到安装在冷源设备1的冷却水供回管路上的冷却水泵5上的水泵变频器25，采集水泵变频器25的运行信息，水泵控制器左上侧为通讯端口，并通过该通讯端口的通讯接口，将采集的信息传递至中央空调能源管控平台24，右下侧是控制输出端，根据中央空调能源管控平台24的控制指令，输出频率控制信号或启停控制信号至水泵变频器25。
冷却塔风机控制箱23内的冷却塔风机控制器右上侧输入端连接多台冷却塔风机6，采集冷却塔风机6的运行信息，经左上侧通讯端口，并通过该通讯端口，将采集的信息传递至中央空调能源管控平台24。右下侧是控制输出端，根据根据中央空调能源管控平台24的控制指令，输出风机启停信号控制指令至冷却塔风机6，冷却塔电动调节阀16开度控制指令、旁通管上的两通电动调节阀17开停控制指令。
当中央空调系统负荷发生变化时，现场信息采集箱18采集冷冻站内冷冻水系统和冷却水系统的运行信息，冷源高效匹配控制柜20采集冷源设备1的运行信息，输配管网平衡控制箱19采集智能平衡阀26的状态信息，冷冻水泵控制柜21和冷却水泵控制柜22采集水泵的运行信息，冷却塔风机控制箱23采集冷却塔风机6的运行信息。
经通讯将信息传递至中央空调能源管控平台24，中央空调能源管控平台24基于神经网络的自组织模糊控制算法，经计算后，将冷源设备1启停及其相应联动蝶阀11的控制指令下发给冷源高效匹配控制柜20；将集水器3侧的冷冻水回水管上智能平衡阀26的开度控制信号下发给输配管网平衡控制箱19；将水泵的频率控制信号或启停控制信号下发给冷冻水泵控制柜21和冷却水泵控制柜22。将冷却塔风机6的启停控制信号及其相应阀门开度的控制信号下发给冷却塔风机控制箱23。冷源高效匹配控制柜20根据下发的控制指令，启停控制对应的冷源设备1和调节相应联动蝶阀11的开度；输配管网平衡控制箱19根据下发的控制指令，调节集水器3侧的冷冻水回水管上智能平衡阀26的开度；冷冻水泵控制柜21和冷却水泵控制柜22根据下发的控制指令，启停控制对应的水泵或调节水泵频率；冷却塔风机控制箱23根据下发的控制指令，启停控制对应的冷却塔风机6和调节相应阀门的开度。
该实用新型可根据中央空调系统末端反馈的负荷需求，自适应调节冷冻站内所有设备的运行状态，使当前中央空调冷冻站系统的综合电单耗为之最优。
Claims (6)
1.一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，包括现场信息采集箱、输配管网平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却塔风机控制箱和中央空调能源管控平台；其特征在于，所述现场信息采集箱、输配管网平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜和冷却塔风机控制箱分别通过信号线与中央空调能源管控平台双向连接，实现数据传递与信号控制；
其中，所述现场信息采集箱安装有温度信息采集模块和数据信息采集模块，且温度信息采集模块和数据信息采集模块上均设有通讯端口，所述温度信息采集模块、数据信息采集模块用于采集冷源设备供回水管上的温度、压力、流量信息；所述输配管网平衡控制箱安装有智能管网模块，且智能管网模块上设有通讯端口；所述冷源高效匹配控制柜安装有冷源设备控制器，且冷源设备控制器上设有通讯端口；所述冷冻水泵控制柜和冷却水泵控制柜内均设有水泵控制器，所述两个水泵控制器上分别设有通讯端口；所述冷却塔风机控制箱内设有冷却塔风机控制器，所述冷却塔风机控制器上设有通讯端口；所述各个通讯端口连接到中央空调能源管控平台。
2.根据权利要求1中所述的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述温度信息采集模块上设有铂电阻输入端，其中铂电阻输入端与安装在冷源设备冷冻水、冷却水供回水管路上的水温传感器相连；所述数据信息采集模块上设有模拟量输入端，其中模拟量输入端与安装在冷源设备冷冻水、冷却水供回水管路上的流量计、分水器和集水器之间的压差传感器相连。
3.根据权利要求1中所述的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述智能管网模块上设有的控制输出端连接到安装在集水器侧的冷冻水回水管上的智能平衡阀，用于调节该智能平衡阀的开度。
4.根据权利要求1中所述的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述冷源设备控制器上设有输入端和控制输出端，所述输入端连接到冷源设备，用于接收冷源设备的启停信息；所述控制输出端连接到冷源设备及其冷冻水回水管路上的联动蝶阀，用于输出冷源设备的启停控制信号和相应联动蝶阀的开度控制信号。
5.根据权利要求1中所述的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述水泵控制器上设有输入端和控制输出端，所述输入端连接到安装在冷源设备的冷冻水供回水管路上的冷冻水泵连接的水泵变频器，用于采集水泵变频器的运行信息；所述控制输出端用于输出频率控制信号或启停控制信号至水泵变频器。
6.根据权利要求1中所述的中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统，其特征在于，所述冷却塔风机控制器设有输入端和控制输出端，所述输入端与安装在冷源设备的冷却水供回水管路上的多台冷却塔风机相连，所述控制输出端与冷却塔风机及其旁通管路上的电动调节阀、两通电动调节阀相连，用于输出风机启停信号控制指令、电动调节阀开度控制指令和两通电动调节阀开停控制指令。
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