CN210035768U - 一种空调机组控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种空调机组控制系统，该空调机组控制系统包括具有蒸发器和冷凝器的空调机组，还包括蓄能装置、阀装置和控制装置，该蓄能装置与供水管路并联设置，且蓄能装置的蓄能回流口通过回流阀与蒸发器的回水口连通；阀装置设置在第一出水口与蓄能装置和供水管路之间，阀装置具有三个工作位置，并配置为：位于第一工作位置时，第一出水口与供水管路连通；位于第二工作位置时，第一出水口与供水管路和蓄能装置的进口同时连通；位于第三工作位置时，第一出水口与蓄能装置的进口连通；控制装置用于根据系统运行状态输出控制指令至热源子系统和阀装置的控制端。应用本方案，可全面有效地降低系统运行功耗，具有较优的节能效果。

Description

一种空调机组控制系统

技术领域

本实用新型涉及空调机组节能控制技术领域，具体涉及一种空调机组控制系统。

背景技术

现有技术中，基于可有效实现热量转移的优点，空调机组得以在工业及日常生活中广泛应用。以制冷工况为例，制冷过程中耗能较大，现有的制冷节能方案主要包括两种形式：一是采用变频器提高部分负荷效率，该方式通常应用于过渡季节；另一方案是在电费较低时蓄能，用于高电价时间段的制冷需要。

受其自身作用基理的限制，上述两种节能控制方案的使用时间及范围比较受限，无法在全时段范围内获得良好节能效果。

有鉴于此，亟待针对现有空调机组的控制系统进行优化设计，以全面有效地降低系统运行功耗。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种空调机组控制系统，以克服现有技术无法在全时段范围内有效提升节能效果的缺陷。

本实用新型提供的空调机组控制系统，包括具有蒸发器和冷凝器的空调机组，所述空调机组具有与负荷端相连的第一出水口和第一回水口，且分别通过供水管路和回水管路与负荷端连通；所述空调机组具有与热源子系统相连的第二出水口和第二回水口，以释放所述蒸发器和所述冷凝器的换热量；还包括蓄能装置、阀装置和控制装置，其中，所述蓄能装置与所述供水管路并联设置，且所述蓄能装置的蓄能回流口通过回流阀与所述第一回水口连通；所述阀装置设置在所述第一出水口与所述蓄能装置和所述供水管路之间，所述阀装置具有三个工作位置，并配置为：位于第一工作位置时，所述第一出水口与所述供水管路连通；位于第二工作位置时，所述第一出水口与所述供水管路和所述蓄能装置的进口同时连通，并可调节与所述供水管路和所述蓄能装置之间流量；位于第三工作位置时，所述第一出水口与所述蓄能装置的进口连通；所述控制装置用于根据系统运行状态输出控制指令至所述热源子系统和所述阀装置的控制端，以调节所述蓄能装置的运行状态与处于COP高区间的所述空调机组相适配。

优选地，所述热源子系统具体为换热塔和热源泵，依次串联设置在所述空调机组的第二出水口与第二回水口间的通路上；常态下的所述阀装置位于所述第一工作位置。

优选地，所述阀装置为具有三个工作位置的三通电控阀；或者，所述阀装置包括：设置在所述蓄能装置的进口处的第一电控阀，和设置在所述供水管路上的第二电控阀。

优选地，所述控制装置配置有：接收单元，用于接收所述负荷端的负荷信息；判断单元，用于以当前所述负荷端的负荷需求小于空调机组在 COP高区间运行所产生的热量为第一判断条件，输出第一指令至所述热源子系统的控制端，以保持所述空调机组运行在COP高区间，输出第二指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至所述第二工作位置，以由所述蓄能装置储存多余热量；输出单元，用于输出控制指令。

优选地，所述判断单元还用于以所述蓄能装置已蓄满为第二判断条件，输出第三指令至所述热源子系统的控制端，以关闭空调机组，输出第四指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至第三工作位置，以由所述蓄能装置提供热量至所述负荷端。

优选地，所述判断单元还用于以当前所述负荷端的负荷需求大于空调机组在COP高区间运行所产生的热量为第三判断条件，输出第五指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至第二工作位置，以由所述蓄能装置与所述空调机组同时提供热量至所述负荷端。

针对空调机组控制系统，本实用新型另辟蹊径地提出了节能处理方案。与现有技术相比，在现有空调机组的基础上，本方案通过增设的蓄能装置和具有三个工作位置的阀装置构建系统节能控制回路，具体利用控制装置根据系统运行状态输出控制指令至热源子系统和阀装置的控制端，以调节该蓄能装置的运行状态与处于COP高区间的空调机组相适配，如此设置，使得蓄能装置的功能参与不受使用时间及范围的限制，从而有效利用蓄能装置的蓄能及放能作用，确保机组在现有条件下能保持在COP高区间运行，大大降低了机组运行耗能，能够全面提升空调机组的节能效果。

在本实用新型的优选方案中，热源子系统具体为换热塔和热源泵，具体可通过调节热源泵和换热塔的风机进行空调机组运行状态的控制，控制方式简单可靠。具体地，以当前负荷端的负荷需求小于空调机组在COP 高区间运行所产生的热量为第一判断条件，控制阀装置切换至第二工作位置，此状态下可保持空调机组运行在COP高区间并由蓄能装置储存多余热量，在有效控制机组处理经济运行状态的基础上，可将多余热量存储至蓄能装置内。进一步地，以蓄能装置已蓄满为第二判断条件，该阀装置切换至第三工作位置，此状态下，关闭空调机组并由蓄能装置提供热量至负荷端，由此最大限度地保证机组运行的经济性。

附图说明

图1为具体实施方式所述空调机组控制系统的原理简图；

图2为具体实施方式所述控制装置的方框图；

图3为另一实施例所述空调机组控制系统的原理简图；

图4示例性示出了一种工况下的系统制冷系数COP与负荷关系图。

图中：

空调机组10、第一出水口101、第一回水口102、第二出水口103、第二回水口104、负荷端20、热源子系统30；

蒸发器1、冷凝器2、换热塔31、热源泵32、供水管路41、回水管路42、介质泵43、蓄能装置5、蓄能回流口51、回流阀52、阀装置6、第一电控阀61、第二电控阀62、控制装置7、接收单元71、判断单元72、输出单元73、存储单元74。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图1中所示空调机组控制系统作为描述主体，详细说明本申请提供的机组节能控制方案。该机组系统中，空调机组10具有与负荷端相连的第一出水口和第一回水口，其第一出水口101和第一回水口102分别通过供水管路41和回水管路42与负荷端20连通，具体地，介质自蒸发器1的第一出水口101依次经由供水管路41、负荷端20及回水管路42流回蒸发器1的第一回水口102，并通过介质泵43建立基础热量输送工作循环。同时空调机组10具有与热源子系统相连的第二出水口和第二回水口，以释放所述蒸发器和所述冷凝器的换热量。应当理解，空调机组内部热交换机理及其热源子系统非本申请的核心发明点所在，其功能实现方式对本申请请求保护的方案实质内容未产生限制作用。

请参考图1，该图为本实施方式所述空调机组控制系统的原理简图。

如图所示，该空调机组控制系统包括具有蒸发器1和冷凝器2的空调机组10，与现有技术相同的是，用于制冷时阀A打开、阀B关闭，用于制热时阀B打开、阀A关闭，以根据实际工况提供热量或冷量。具体与现有技术相同，本文不再赘述。

其中，所配置有水冷热源子系统，如图所示，该水冷热源子系统30 的换热塔31和热源泵32，依次串联设置在空调机组10的第二出水口103 与第二回水口104间的通路上，建立空调机组的热量释放工作循环。可以理解的是，机组热量的释放不局限于图中所示的水冷热源子系统，理论上，也可以采用风冷冷却放热的方式实现，只要能够满足系统热量释放的功能需要均在本申请请求保护的范围内。

其中，相对于基础热量输送工作循环的供水管路41，并联设置有蓄能装置5，该蓄能装置5的蓄能回流口51通过回流阀52与空调机组10的第一回水口102连通；在空调机组10的第一出水口101与蓄能装置5和供水管路41之间设置有阀装置6，以调节蒸发器1第一出水口101与蓄能装置 5和/或供水管路41的连通关系。具体地，该阀装置6具有三个工作位置，并配置为：位于第一工作位置时，空调机组10第一出水口101与供水管路 41连通；位于第二工作位置时，空调机组10第一出水口101与供水管路 41和蓄能装置5的进口同时连通，并可调节第一出水口101与供水管路41 和蓄能装置5之间流量；位于第三工作位置时，空调机组10第一出水口 101与蓄能装置5的进口连通。

其中，控制装置7用于根据系统运行状态输出控制指令至热源子系统 30和阀装置6的控制端，可根据具体工况调节该蓄能装置5的运行状态与处于COP(Coefficient OfPerformance，制冷系数)高区间的空调机组10 相适配，由此，使得蓄能装置5的功能参与不受使用时间及范围的限制，从而确保空调机组的单位功耗所能获得的热量处于最优。

作为优选，常态下的阀装置6位于第一工作位置，也就是说，依次经由供水管路41、负荷端20及回水管路42并通过介质泵43建立基础热量输送工作循环，作为系统热量输送的常态；这样，在空调机组运行在COP 高区间，且所产生的热量与负荷端20的实际负荷相匹配时，采用基础热量输送工作循环即可，节能控制流程较为优化。

进一步如图2所示，该图示出了控制装置7的方框图。

如图2所示，该控制装置7具体配置有接收单元71、判断单元72及输出单元73。其中，接收单元71用于接收负荷端20的负荷信息，也即当前负荷端20所需实际热量；判断单元72用于以当前负荷端20的负荷需求小于空调机组10在COP高区间运行所产生的热量为第一判断条件，输出第一指令至热源子系统30的控制端，即换热塔31的风扇(图中未示出) 控制端和热源泵32的控制端，以保持空调机组在现有条件下运行在COP 高区间，输出第二指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至所述第二工作位置，由蓄能装置5储存多余热量，当然，此时的回流阀52需要保持打开状态，以确保蓄能流动循环；与判断单元72的判断结果所表征的控制指令相应地，由输出单元73完成输出。

这里，“运行在COP高区间”包括调节至COP高区间以及保持在该 COP高区间内调节，具体地，不同工况条件下具有不同的COP高区间，图4示例性示出了制冷系数COP与负荷关系图。需要说明的是，确定该 COP高区间的关联因素关系表可预置于存储单元74内，基于不同条件下，判断单元72调用该关系表即可确定相应的COP高区间。

另外，作为进一步优选，该判断单元72还用于以蓄能装置2已蓄满为第二判断条件，输出第三指令至热源子系统的控制端，以关闭空调机组；同时输出第四指令至阀装置6的控制端，使得阀装置2切换至第三工作位置(空调机组10第一出水口101与蓄能装置5的进口连通，启用蓄能装置 5)，由该蓄能装置5提供热量至负荷端20。这样，负荷端20的全部用热量均来自于始终在COP高区间运行状态，而不受使用时间及范围的限制。采用本方案，既能保证负荷端的热量需求，又能使空调机组的制冷系数最优，系统运行耗能保持最低。

此外，该判断单元72还用于以当前负荷端20的负荷需求大于空调机组10在COP高区间运行所产生的热量为第三判断条件，输出第五指令至阀装置6的控制端，该阀装置6切换至第二工作位置，由蓄能装置5与空调机组10的基础热量输送的供水管路41同时提供热量至负荷端20。

需要说明的是，本方案中用于调节空调机组10第一出水口101与蓄能装置5和/或供水管路41连通关系的阀装置6，不局限于图1中所示的具有三个工作位置的三通电控阀，也就是说，阀装置6也可以采用不同的方式实现，具体请一并参见图3，该图示出了另一实施例所述空调机组控制系统的原理简图。

本实施例中，图3所示的阀装置包括两个电控阀。其中，第一电控阀 61设置在蓄能装置5的进口处，以控制携带热量的出水与蓄能装置5间的导通状态；第二电控阀62设置在供水管路41上，以控制出水与基础热量输送工作循环的导通状态。显然，相对于集成三个工作位置的三通电控阀来说，本方案两个电控阀的开闭阀状态组合达成上述三个工作位置的变化。

具体地，对应于第一工作位置，第一电控阀61非导通、第二电控阀 62导通；对应于第二工作位置，第一电控阀61和第二电控阀62均导通；对应于第三工作位置，第一电控阀61导通、第二电控阀62非导通。

除前述空调机组控制系统外，本实施方式还提供一种该系统的节能控制方法，具体地，获取系统运行状态信息，并根据系统运行状态信息输出控制指令至所述热源子系统和所述阀装置的控制端，以调节蓄能装置5的运行状态与处于COP高区间的空调机组10相适配。应当理解，该系统运行状态信息至少包括负荷端20的负荷信息，以及确定空调机组10的COP 高区间。

步骤S1，以当前负荷端20的负荷需求小于空调机组10在COP高区间运行所产生的热量为第一判断条件，输出第一指令至热源子系统30的相应控制端；同时输出第二指令至阀装置6的相应控制端，阀装置6则切换至第二工作位置，以保持空调机组10运行在COP高区间并由蓄能装置5 储存多余热量。

步骤S2，以蓄能装置5已蓄满为第二判断条件，输出第三指令至热源子系统30的相应控制端，输出第四指令至阀装置6的相应控制端，该阀装置6则切换至第三工作位置，以关闭空调机组10并由蓄能装置5提供热量至负荷端20。

步骤S3，以当前负荷端20的负荷需求大于空调机组10在COP高区间运行所产生的热量为第三判断条件，输出第五指令至阀装置6的控制端，该阀装置6则切换至第二工作位置，以由蓄能装置5与空调机组10同时提供热量至负荷端20。

可以理解的是，上述各方法步骤执行顺序可不作限制，具体可基于具体制冷工况执行相应步骤，以此循环。

需要说明的是，本实施方式提供的上述节能控制方案，并非局限于图 1和图3中所示的空调机组10及其水冷热源子系统30，应当理解，只要核心构思与本方案一致均在本申请请求保护的范围内。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.空调机组控制系统，包括具有蒸发器和冷凝器的空调机组，所述空调机组具有与负荷端相连的第一出水口和第一回水口，且分别通过供水管路和回水管路与负荷端连通；所述空调机组具有与热源子系统相连的第二出水口和第二回水口，以释放所述蒸发器和所述冷凝器的换热量；其特征在于，还包括：

蓄能装置，与所述供水管路并联设置，且所述蓄能装置的蓄能回流口通过回流阀与所述第一回水口连通；

阀装置，设置在所述第一出水口与所述蓄能装置和所述供水管路之间，所述阀装置具有三个工作位置，并配置为：位于第一工作位置时，所述第一出水口与所述供水管路连通；位于第二工作位置时，所述第一出水口与所述供水管路和所述蓄能装置的进口同时连通，并可调节与所述供水管路和所述蓄能装置之间流量；位于第三工作位置时，所述第一出水口与所述蓄能装置的进口连通；

控制装置，用于根据系统运行状态输出控制指令至所述热源子系统和所述阀装置的控制端，以调节所述蓄能装置的运行状态与处于COP高区间的所述空调机组相适配。

2.根据权利要求1所述的空调机组控制系统，其特征在于，所述热源子系统具体为换热塔和热源泵，依次串联设置在所述空调机组的第二出水口与第二回水口间的通路上；常态下的所述阀装置位于所述第一工作位置。

3.根据权利要求2所述的空调机组控制系统，其特征在于，所述阀装置为具有三个工作位置的三通电控阀。

4.根据权利要求2所述的空调机组控制系统，其特征在于，所述阀装置包括：

设置在所述蓄能装置的进口处的第一电控阀；和

设置在所述供水管路上的第二电控阀。

5.根据权利要求3或4所述的空调机组控制系统，其特征在于，所述控制装置配置有：

接收单元，用于接收所述负荷端的负荷信息；

判断单元，用于以当前所述负荷端的负荷需求小于空调机组在COP高区间运行所产生的热量为第一判断条件，输出第一指令至所述热源子系统的控制端，以保持所述空调机组运行在COP高区间，输出第二指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至所述第二工作位置，以由所述蓄能装置储存多余热量；

输出单元，用于输出控制指令。

6.根据权利要求5所述的空调机组控制系统，其特征在于，所述判断单元还用于以所述蓄能装置已蓄满为第二判断条件，输出第三指令至所述热源子系统的控制端，以关闭空调机组，输出第四指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至第三工作位置，以由所述蓄能装置提供热量至所述负荷端。

7.根据权利要求6所述的空调机组控制系统，其特征在于，所述判断单元还用于以当前所述负荷端的负荷需求大于空调机组在COP高区间运行所产生的热量为第三判断条件，输出第五指令至所述阀装置的控制端，所述阀装置切换至第二工作位置，以由所述蓄能装置与所述空调机组同时提供热量至所述负荷端。

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