TW201702539A

TW201702539A - 用於空調系統或冰熱水供應系統的節能控制方法

Info

Publication number: TW201702539A
Application number: TW104122691A
Authority: TW
Inventors: Chia-Yu Pan
Original assignee: Chia-Yu Pan
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2017-01-16

Abstract

本創作係有關一種含有一節能控制系統之子系統的空調系統或冰熱水供應系統，空調系統或冰熱水供應系統設計規劃各散熱散冷裝置之規格係以滿足系統主機運作所需的條件，傳統上其系統主機全載或部分負載時各散熱散冷裝置採全輸出運轉模式，以因應系統主機各階段的操作。本發明係結合感測器偵測將空調主機負載工況回授訊號至節能控制系統，節能控制系統依此數據經適當的演算程序輸出運轉指令至各散熱散冷裝置以最優化輸出模式提供正確且有效的運轉工況以配合負載側作最有效率的運轉，以達成能源最佳使用效果，為環保節能應用中的創舉。

Description

用於空調系統或冰熱水供應系統的節能控制方法

本創作有關於一種節能控制系統，其應用於空調主機、冰熱水供應等系統，以系統節能為出發點，控制其冷卻系統(包含冷卻水塔、冷卻水泵、冰水泵)。冷卻系統依負載側的需求改變運作模式，可大大的降低待機時所需的功耗，透過調整系統內部各散熱散冷裝置的工作模式，使系統在正常操作的條件下得以優化能源的使用。以空調主機為例，透過感測器將運轉狀態回授至節能控制系統，經特定的演算程序，可以在不改變既有的動作及功能，使整個系統的能耗得以改善，使各散熱散冷裝置提供正確且有效的運轉工況以配合空調主機既有的操作方式，可以大大的降低冷卻系統無效運轉導致的能源浪費以達到節能的效果。

由於能源日益匱乏，節能與開源是現今重要的課題，其中節能為在既有的功能下降低運轉時所需的能源消耗。為達成此目標，傳統上有兩個主要的手段為多數人使用，其一為應用新科技低能耗的零件或在系統設計階段降低全載時的功耗，其二為降低既有設備運作時的能耗，透過操作模式的改變使系統的功能在不受影響的前提下優化能源的使用。一個完整的系統由一個到多個系統主機及附屬散熱散冷裝置架構配置完成，散熱散冷裝置系輔助空調主機發揮其功能之必要設計，系統主機在散熱散冷裝置正確運轉下，才能穩定的發揮其預期的功能。一般設計規劃係當系統啟動後，散熱散冷裝置持續運轉下再輔以連鎖保護控制，確保系統可以正常運轉，再將系統主機導入運轉。以空調系統為例，現今系統設計概念是散熱散冷裝置正確運轉下，再經由感測器控制空調主機導入系統運轉或停止運轉，當空調主機停止運轉時系統內散熱散冷裝置均維持在運轉狀態，以應付空調主機在導入運轉時滿足其運轉時之必要條件。

上述系統設計概念，其缺點為當壓縮機等空調系統中主要裝置卸載或停止運轉時，該空調系統所配置之散熱散冷裝置均持續處於運轉狀，即散熱散冷裝置其部分時段之運轉系無效運轉。該無效運轉之能源消耗可透過有效控制手段將無效運轉之能源消耗降至最低且不影響該系統之性能，為本發明之基本精神。上述系統設計概念，其缺點為當壓縮機等空調系統中主要裝置卸載或停止運轉時，該空調系統所配置之散熱散冷裝置均持續處於運轉狀，即散熱散冷裝置其部分時段之運轉系無效運轉。該無效運轉之能源消耗可透過有效控制手段將無效運轉之能源消耗降至最低且不影響該系統之性能，為本發明之基本精神。

本創作的重點在提出一個控制方法以改變空調系統或冰熱水供應系統的運作程序，達到節能改善的目的。

本創作另一個目的為此節能控制方法可以不須降低系統整體運作的效果，讓使用者可設定過去習慣的條件即可達到節能的效果。

本創作的目的為透過外加的控制系統於既有的設備或應用此控制方法於現有的控制器中，採用大量感測器取得整個系統運作的狀況，經分析與演算後降低系統功耗。

為達成上述功效本創作視一個完整的空調系統或冰熱水供應系統，由一個節能控制系統、系統主機及冷卻系統建構完成，其中冷卻系統由各散熱散冷裝置組成。當冷卻系統經由正確的啟動程序後，假設各連鎖保護檢測感知器均在正常狀態下輸出控制訊號，滿足系統主機啟動時所需的條件，確保系統主機正常運轉。系統主機啟動後，當滿足卸載或停機條件成立時，經由檢測感知器回授訊號予節能控制系統，使的節能控制系統輸出指令卸載或停止空調主機，待系統主機完成卸載或停止動作後，再透過節能控制系統輸出控制指令依序將各散熱散冷裝置之運轉由100%至0%的區間降載。

反之，當檢測感知器回授至節能控制系統之訊號，滿足加載條件時，節能控制系統首先啟動各散熱散冷裝置之輸出，再輸出指令加載系統主機。依據空調主機負載工況將散熱散冷裝置做相對最有效的運轉輸出控制，其0%至100%的區間調整，即為冷卻系統節省能源消耗的手段。

本發明可具有以下的效果

本創作經由檢測感知器取得系統主機加載或卸載前後之數值，經由節能控制系統演算後依序調整各散熱散冷裝置在0%至100%區間調整，以滿足空調主機運轉需求。此節能控制系統透過流程控制的方法，有效控制各散熱散冷裝置之輸出達到節約能源的效果，節省待機狀態的能源消耗。

(1)‧‧‧冷卻水塔(熱源負載端)

(2)‧‧‧冷卻水泵(附屬設備一)

(21)‧‧‧冷卻水進水管

(22)‧‧‧冷卻水出水管

(23)‧‧‧冷卻水出水溫度感測器

(24)‧‧‧冷卻水進水溫度感測器

(3)‧‧‧空調主機(冰水主機、箱型冷氣機)

(3A)‧‧‧冷凝器

(3B)‧‧‧空調主機之冰水器

(3C)‧‧‧空調主機之冷媒壓縮機(內含一個或多個壓縮機)

(4)‧‧‧冰水泵(附屬設備二)

(41)‧‧‧冰水進水管

(42)‧‧‧冰水出水管

(43)‧‧‧冰水進水溫度感測器(回風處之溫度感測器)

(44)‧‧‧冰水出水溫度感測器

(5)‧‧‧冷源負載端

(6)‧‧‧節能控制系統

(61)‧‧‧控制器輸出端一

(62)‧‧‧控制器輸出端二

(63)‧‧‧控制器輸出端三

(64)‧‧‧控制器輸出端四

(65)‧‧‧控制器輸出端五(雙壓縮機主機)

(66)‧‧‧控制器輸入端一

(67)‧‧‧控制器輸入端二

(68)‧‧‧控制器輸入端三

(69)‧‧‧控制器輸入端四(雙壓縮機主機)

(7)‧‧‧冷卻水泵驅動器(熱源側(負載)控制器)

(8)‧‧‧冰水泵驅動器(冷源側(負載)控制器)

(9)‧‧‧冷卻水塔風扇驅動器(熱源側(負載)控制器)

圖1為具有節能控制系統之冰水主機空調系統的實施例，亦為第一實施例之方塊示意圖(一)。

圖2為應用節能控制系統之箱型冷氣機空調系統的實施例，亦為第二實施例之方塊示意圖(二)。

本段落例舉兩種實施例做為應用例的說明，其一為冰水機之空調主機，另外一個為箱型冷氣之空調主機，分別說明如下：

實施例一：冰水機之空調主機

請參閱圖1所示，本實施例由冷卻水塔(1)、冷卻水泵(2)、空調主機(3)、冰水泵(4)、冷源負載端(5)、節能控制系統(6)、冷卻水泵驅動器(7)、冰水泵驅動器(8)、冷卻水塔風扇驅動器(9)所組成。連接於冷卻水塔(1)與冷凝器(3A)之間的冷卻水泵(2)及連接於冰水器(3B)與冷源負載端(5)之間的冰水泵(4)，其各冷卻水泵(2)及冰水泵(4)運轉頻率快慢，係依據裝設於冷卻水管其進出水管上的溫度感測器(23)、(24)及冰水管其進出水管上的溫度感測器(43)、(44)，將其各檢測值回授至節能控制系統(6)，經過節能控制系統(6)的演算後輸出運轉指令，透過冷卻水泵驅動器(7)及冰水泵驅動器(8)等控制器改變各循環水泵運轉頻率以符合空調主機冰水機(3)之壓縮機(3C)輸出工況需求。當冰水進出水管上設置的溫度感測器(43)、(44)其檢測值達到冰水機卸載或停機時溫度感測器回授訊號至節能控制系統(6)，經過節能控制系統(6)的演算後輸出運轉指令控制空調主機冰水機(3)之壓縮機(3C)卸載或停機，節能控制系統(6)再輸出另運轉指令自動調整冷卻水泵(2)及冰水泵(4)運轉頻率100%至0%區間卸載以提供適當的水量達到節能的目的，避免各水泵作無效的運轉。

當冰水進出水管上設置的溫度感測器(43)、(44)其檢測值達到空調主機冰水機(3)加載條件時，溫度感測器回授訊號至節能控制系統(6)，經過節能控制系統(6)的演算後，輸出運轉指令自動調整冷卻水泵(2)及冰水泵(4)輸出運轉頻率符合空調主機冰水機(3)之壓縮機3C輸出工況需求，節能控制系統(6)再輸出指令啟動加載空調主機冰水機(3)之壓縮機(3C)，節能控制系統(6)輸出運轉指令自動調整冷卻水泵(2)及冰水泵(4)運轉頻率0%至100%區間加載以提供適當的水量達到節能的目的，隨壓縮機(3C)運轉時負載的大小(改變)，自動調整各水泵運轉頻率之快慢。

實施例二：箱型機之空調主機

請參閱圖2所示，本實施例由冷卻水塔(1)、冷卻水泵(2)、空調主機(3)、節能控制系統(6)、冷卻水泵驅動器(7)、冷卻水塔風扇驅動器(9)所組成。連接於冷卻水塔(1)與冷凝器(3A)之間的冷卻水泵(2)，其運轉頻率快慢，係依據冷卻水管上之進出水的溫度感測器(23)、(24)，將檢測值回授至節能控制系統(6)，經過節能控制系統(6)的演算後輸出運轉指令予冷卻水泵驅動器(7)等控制器改變冷卻水泵(2)運轉頻率以符合箱型冷氣機(3)之壓縮機(3C)輸出工況需求。當箱型冷氣機(3)裝設於回風處之溫度感測器(43)，其檢測值達到箱型冷氣機卸載或停機時，溫度感測器(43)回授訊號至節能控制系統(6)，經演算後首先輸出運轉指令控制箱型冷氣機(3)之壓縮機(3C)卸載或停機，再輸出其他運轉指令調整冷卻水泵(2)運轉頻率100%至0%區間卸載，以提供適當的水量達到節能的目的，避免水泵作無效的運轉。

當箱型冷氣機(3)裝設於回風處之溫度感測器(43)，其檢測值達到箱型冷氣機(3)加載啟動條件時，溫度感測器(43)回授訊號至節能控制系統(6)，其演算後輸出的運轉指令透過冷卻水泵驅動器(7)調整冷卻水泵(2)運轉頻率以符合箱型冷氣機(3)之壓縮機(3C)輸出工況需求，節能控制系統(6)再輸出指令啟動加載箱型冷氣機(3)之壓縮機(3C)，節能控制系統(6)輸出運轉指令透過冷卻水泵驅動器(7)等控制器自動調整冷卻水泵(2)運轉頻率0%至100%區間加載，隨壓縮機(3C)運轉負載大小(改變)，自動調整冷卻水泵(2)運轉輸出大小之控制以提供適當的水量。節能控制系統(6)會依據冷卻水管進出水的溫度檢測值自動調整冷卻水泵(2)運轉頻率，避免水泵作無效的運轉。且當進出水溫度超過設計值時表示循環系統有結垢堵塞的情形亦可預先警示適時作維護保養告知，減少熱交換器散熱效果不良造成壓縮機運轉效能降低浪費電力消耗，既可降低設備運轉成本亦可提高設備運轉可靠度使空調系統可以大大的降低能源的浪費以達到最佳的節能效果。

惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖示內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。