CN205641393U - 一种中央空调的冷冻水变频控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于中央空调变频技术领域，具体涉及一种中央空调的冷冻水变频控制系统，包括变频控制单元、空调主机、次级空调和冷冻水回收单元，所述空调主机的供水输出端通过冷冻水供应总管与次级空调的供水输入端相通，所述次级空调的回收水输出端通过冷冻水回收总管与空调主机的冷冻水回收输入端相通,在所述空调主机的冷冻水回收输入端的冷冻水回收管管路上设置所述冷冻水回收单元，本实用新型节电效果最好，能够全面的跟踪负荷的变化，特别适合环境要求高如高档宾馆、写字楼等场合，且具有可靠、全面的安全保护功能、专业化程度较高，系统调试时间短等方面的优点。

Description

一种中央空调的冷冻水变频控制系统

技术领域

本实用新型属于中央空调变频技术领域，具体涉及一种中央空调的冷冻水变频控制系统。

背景技术

节约能源是我国经济和社会发展的一项战略任务，建设节能型社会，促进经济可持续发展，是实现全面建设小康社会宏伟目标，构建和谐社会的重要基础保障。我国节能工作面临的形势严峻。随着人口的增加，工业化和城镇化进程的加快，我国经济发展面临的能源约束矛盾和能源使用带来的环境污染问题更加突出。据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%，而在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占建筑总能耗的60%左右，而且呈逐年上升的趋势。因此，对中央空调的能耗系统进行控制，可以减少能源的消耗，对于提高能源利用效率具有重要的社会效益和经济效益。

当人们对一座建筑物的中央空调系统进行设计时，设计规范要求在保证满足当地年平均最高气温时，楼宇最大热负荷（设备全开，人员全满）的制冷最高水平上，再增加10%富余量作为安全系数，这就造成选用设备的功率一般大于实际需要功率。一年之中，气温通常只有20天左右接近年平均最高气温，再加上每天昼夜的温差，人员的寡众，这样建筑物内部对冷热负荷的需求变化将导致对中央空调能量负荷需求的动态变化，而传统的中央空调系统是基于定流量运行和传输能量的原理进行设计和设备选型，无法实时跟踪这种动态变化，这样导致了中央空调系统在使用中普遍存在着大量无效能耗。

实用新型内容

本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种中央空调的冷冻水变频控制系统，有效地降低中央空调能耗，通过对中央空调的循环水泵进行变频节电改造，将定流量系统变为可实时跟踪负荷变化的变流量系统，将可节省年平均40%以上的水泵用电量，并且水系统经变频节能改造后，运行得到优化，进一步减轻主机运行负荷，可使主机年均节电10%左右。为了实现上述目的，本案发明点是在空调主机与次级空调的冷冻水回路中安装有冷冻水输送泵，该冷冻水输送泵经变频控制单元中的变频器进行控制，本实用新型采用的技术方案如下：

一种中央空调的冷冻水变频控制系统，包括变频控制单元、空调主机、次级空调和冷冻水回收单元，所述空调主机的供水输出端通过冷冻水供应总管与次级空调的供水输入端相通，所述次级空调的回收水输出端通过冷冻水回收总管与空调主机的冷冻水回收输入端相通；

所述变频控制单元包括PID温度变送器、温度传感器T1、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、压差控制器、变频器和中央控制器，其中，温度传感器T1位于空调主机的冷冻水回收输入端处的冷冻水回收总管上，第一压力传感器P1位于次级空调的供水输入端处的冷冻水供应总管上，第二压力传感器P2位于次级空调的回收水输出端处的冷冻水回收总管上，所述第一压力传感器P1、第二压力传感器P2通过同一压差控制器与中央控制器的压差输入端连接，所述温度传感器T1输出的温度信号接入PID温度变送器的输入端，所述PID温度变送器的信号输出端与中央控制器的温度输入端连接，所述中央控制器的信号输出端与变频器的模拟输入端连接，该变频器的变频电源输出端分别与冷冻水回收单元的电源进线端连接，在所述空调主机的冷冻水回收输入端的冷冻水回收总管管路上设置所述冷冻水回收单元，所述冷冻水回收单元设有冷冻水输送泵，所述冷冻水输送泵的电源进线端与所述变频器的变频电源输出端连接。通过对空调主机的冷冻水输送泵进行变频控制改造，将定流量系统变为可实时跟踪负荷变化的变流量系统，将可节省水泵用电量，循环系统经变频节能改造后，运行得到优化，可使冷冻水输送泵节电40%～60%左右，并进一步减轻空调主机运行负荷。

本方案进一步优选的，所述控制系统还包括平衡阀，在所述冷冻水供应总管与冷冻水回收总管之间还连接有动平衡水管，该动平衡水管上安装有平衡阀；所述动平衡水管的一端与空调主机的供水输出端相通，动平衡水管的另一端与次级空调的回收水输出端相连，通过设置平衡阀控制动平衡水管输入和输出两端的压差能保持在一定的范围之内，自动保持管道的流量始终不变，消除动态水压力失调，使系统实现压差平衡。

优先地，所述次级空调为N个次级空调，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列连接，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列后的输入端分别与冷冻水供应总管相连，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列后的输出端分别与冷冻水回收总管相连，其中，N为正整数。

优先地，所述控制系统还包括人机操作界面，所述人机操作界面与中央控制器经通讯线连接。

优选地，所述压差控制器型号采用JST123B，所述第一压力传感压力和第二压力传感器的型号采用YTZ-150。

优选地，所述中央控制器为PLC 控制器，该PLC控制器采用型号为西门子S7-200 CPU226。

优选地，所述PID温度变送器采用的型号为JST122B温度变送器，所述温度传感器采用的型号为WZPT-106系列温度传感器。温度传感器的精度高，测温范围大，安装容易，参数选择灵活。

综上所述，本实用新型采用了上述方案，本实用新型具有以下有益效果：

(1)、本实用新型节电效果最好，能够全面的跟踪负荷的变化，末端制冷效果最稳定，特别适合环境要求高如高档宾馆、写字楼等场合，且具有可靠、全面的安全保护功能、专业化程度较高，控制参数多，系统调试时间短等方面的优点。

(2)、本实用新型的冷冻水变频控制系统的集成技术及变频调速技术集于一体，且集控制、管理、节能于一体，使系统能根据负荷的变化，自动自动调节设备转速、对运行参数进行修正，以达到理想的节能效果，使运行得到优化，进一步减轻空调主机运行负荷，可使冷冻水输送泵节电40%～60%左右，总体节能率约在20%以上，通过智能变频控制，避免电网无冲击，因变速运行，延长设备寿命20-30%。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例1的控制原理图。

图2是本实用新型实施例2的控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

结合图1，一种中央空调的冷冻水变频控制系统，包括变频控制单元、空调主机、次级空调和冷冻水回收单元，所述空调主机的供水输出端通过冷冻水供应总管与次级空调的供水输入端相通，所述次级空调的回收水输出端通过冷冻水回收总管与空调主机的冷冻水回收输入端相通；

在本实用新型中，如图1所示，所述变频控制单元包括PID温度变送器、温度传感器T1、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、压差控制器、变频器和中央控制器，其中，温度传感器T1位于空调主机的冷冻水回收输入端处的冷冻水回收总管上，第一压力传感器P1位于次级空调的供水输入端处的冷冻水供应总管上，第二压力传感器P2位于次级空调的回收水输出端处的冷冻水回收总管上，所述第一压力传感器P1、第二压力传感器P2通过同一压差控制器与中央控制器的压差输入端连接，所述温度传感器T1输出的温度信号接入PID温度变送器的输入端，所述PID温度变送器的信号输出端与中央控制器的温度输入端连接，所述中央控制器的信号输出端与变频器的模拟输入端连接，该变频器的变频电源输出端分别与冷冻水回收单元的电源进线端连接，在所述空调主机的冷冻水回收输入端的冷冻水回收总管管路上设置所述冷冻水回收单元，所述冷冻水回收单元设有冷冻水输送泵，所更具体的是所述冷冻水输送泵的电源进线端与所述变频器的变频电源输出端连接。

通过对空调主机的冷冻水输送泵进行变频控制改造，将定流量系统变为可实时跟踪负荷变化的变流量系统，将可节省水泵用电量，循环系统经变频节能改造后，运行得到优化，可使冷冻水输送泵节电40%～60%左右，并进一步减轻空调主机运行负荷，因此，采用变频调节水泵转速的从而跟踪中央空调的循环管系统中的流量，进一步减轻空调主机运行负荷得到优化，从而可以达到降低大量能耗的目的。在本实用新型实施例中，所述控制系统还包括人机操作界面，所述人机操作界面与中央控制器经通讯线连接，通过人机界面输入控制系统的控制参数，并实时监控动态运行数据记录、运行记录查询和故障异常报警。在中央空调循环水系统中，冷冻水供应和冷冻水回收进出空调主机的额定温差一般为5℃，此时空调主机的热交换效率是最高的，未经变频改造的定流量水系统，水流量往往过大，冷水进出主机的温差一般只有1～3℃，形成了中央空调系统普遍存在的“大流量，小温差”现象，存在很大的浪费。由于冷冻水流出主机的温度较为稳定，用户用冷需求量主要反映在冷冻水返回流进主机的温度变化上，因此，将冷冻水返回空调主机的温度，作为主要控制参数，采用温度传感器T1、PID温度变送器、第一压力传感器P1、第二压力传感P2、压差控制器、变频器和中央控制器等组成一套中央智能化控制系统。所述中央控制器采用PLC 控制器，该PLC控制器采用型号为西门子S7-200 CPU226，所述PID温度变送器采用的型号为JST122B温度变送器，所述压差控制器型号采用JST123B，所述第一压力传感压力和第二压力传感器的型号采用YTZ-150，所述温度传感器采用的型号为WZPT-106温度传感器。

在冷冻水回水回收管装设温度传感器T1，采集到温度信号送至PID温度控制器与设定值比较，经PID运算后，PID温度变送器输出一个0～10V模拟信号至PLC控制器的模拟量输入端，PLC控制器将此信号进行运算处理，通过模拟量输出端输出至变频器，控制其输出频率，使冷冻输送泵能实时动态追踪用户用冷需求量的变化以更加经济节能方式运行。在本实用新型中，如图1所示，所述次级空调为N个次级空调，其中N为整数。所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列连接，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列后的输入端分别与冷冻水供应总管相连，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列后的输出端分别与冷冻水回收总管相连。由于次级空调(空调用户1,空调用户2,……空调用户n)端使用数量会经常变化，使冷冻水回水回收管和供水供应管之间的压力差值存在一定的波动变化，有可能使变频器在低频率运行时的冷冻水回收单元循环系统压力过低，为确保次级空调（空调用户）末端有足够的冷冻水压力，保证其制冷效果，须将此压力差值控制在一定的数值以上，所以分别在冷冻水供应管和冷冻回水回收管安装第一压力传感器P1、第二压力传感器P2，将采集到的两路压力信号送至压差控制器进行压差计算，计算输出的压差信号值输入PLC控制器与设定值比较，若低过设定值，压差控制器将发出一个开关信号至PLC，PLC将此信号和变频器频率控制参数进行运算处理，来钳制变频器输出频率，使电机保持在一定转速之上,从而确保次级空调（空调用户）末端有足够的冷冻水压力。

实施例2：

结合图2，一种中央空调的冷冻水变频控制系统，包括变频控制单元、空调主机、次级空调、平衡阀和和冷冻水回收单元，所述空调主机的供水输出端通过冷冻水供应总管与次级空调的供水输入端相通，所述次级空调的回收水输出端通过冷冻水回收总管与空调主机的冷冻水回收输入端相通，所述控制系统还包括平衡阀，在所述冷冻水供应总管与冷冻水回收总管之间还连接有动平衡水管，所述动平衡水管上安装所述平衡阀；所述动平衡水管的一端与空调主机的供水输出端相通，动平衡水管的另一端与次级空调的回收水输出端相连，通过设置平衡阀进行检测冷冻水供应总管、冷冻水回收总管两端的水压差，当两端无水压差时平衡阀平时不动作，压差过小的时候也不动作，出现水压差过大时，平衡阀才会打开，当冷冻水供应总管、冷冻水回收总管两端的水压差过大时，平衡阀能保持水压差在一定的范围之内，自动保持管道的流量始终不变，消除动态水压力失调，使系统实现压差平衡。

所述冷冻水回收单元设有冷冻水输送泵，所述冷冻水输送泵的电源进线端与所述变频器的变频电源输出端连接。通过对空调主机的冷冻水输送泵进行变频控制改造，将定流量系统变为可实时跟踪负荷变化的变流量系统，将可节省水泵用电量，循环系统经变频节能改造后，运行得到优化，进一步减轻空调主机运行负荷，可使冷冻水输送泵节电40%～60%左右。因此，采用变频调节水泵转速的从而跟踪中央空调的循环管系统中的流量，进一步减轻空调主机运行负荷得到优化，从而可以达到降低大量能耗的目的，所述变频控制单元与实施例1相同，所述控制系统还包括人机操作界面，所述人机操作界面与中央控制器经通讯线连接，通过人机界面输入控制系统的控制参数，并实时监控动态运行数据记录、运行记录查询和故障异常报警。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于：包括变频控制单元、空调主机、次级空调和冷冻水回收单元，所述空调主机的供水输出端通过冷冻水供应总管与次级空调的供水输入端相通，所述次级空调的回收水输出端通过冷冻水回收总管与空调主机的冷冻水回收输入端相通；

所述变频控制单元包括PID温度变送器、温度传感器T1、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、压差控制器、变频器和中央控制器，其中，温度传感器T1位于空调主机的冷冻水回收输入端处的冷冻水回收总管上，第一压力传感器P1位于次级空调的供水输入端处的冷冻水供应总管上，第二压力传感器P2位于次级空调的回收水输出端处的冷冻水回收总管上，所述第一压力传感器P1、第二压力传感器P2通过同一压差控制器与中央控制器的压差输入端连接，所述温度传感器T1输出的温度信号接入PID温度变送器的输入端，所述PID温度变送器的信号输出端与中央控制器的温度输入端连接，所述中央控制器的信号输出端与变频器的模拟输入端连接，该变频器的变频电源输出端分别与冷冻水回收单元的电源进线端连接，在所述空调主机的冷冻水回收输入端的冷冻水回收总管管路上设置所述冷冻水回收单元，所述冷冻水回收单元设有冷冻水输送泵，所述冷冻水输送泵的电源进线端与所述变频器的变频电源输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于：还包括平衡阀，在所述冷冻水供应总管与冷冻水回收总管之间还连接有动平衡水管，该动平衡水管上安装有平衡阀；所述动平衡水管的一端与空调主机的供水输出端相通，动平衡水管的另一端与次级空调的回收水输出端相连。

3.根据权利要求1所述的一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于：所述次级空调为N个次级空调，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列连接，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列后的输入端分别与冷冻水供应总管相连，所述N个次级空调通过冷冻水供应分管并列后的输出端分别与冷冻水回收总管相连。

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于，还包括人机操作界面，所述人机操作界面与中央控制器经通讯线连接。

5.根据权利要求1所述的一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于：所述压差控制器型号采用JST123B，所述第一压力传感压力和第二压力传感器的型号采用YTZ-150。

6.根据权利要求4所述的一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于：所述中央控制器为PLC 控制器，该PLC控制器采用型号为西门子S7-200 CPU226。

7.根据权利要求1所述的一种中央空调的冷冻水变频控制系统，其特征在于：所述PID温度变送器采用的型号为JST122B温度变送器，所述温度传感器采用的型号为WZPT-106系列温度传感器。