專(zhuān)利名稱(chēng)：中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的中央空調(diào)系統(tǒng)一般由多臺(tái)主機(jī)、多臺(tái)冷凍泵、多臺(tái)冷卻塔并聯(lián)組成，一臺(tái)主機(jī)配置一臺(tái)冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔，其中系統(tǒng)對(duì)冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔的控制方式主要有以下幾種1、直接工頻閥門(mén)控制；2、直接變頻控制；3、壓差變頻控制；4、溫差變頻控制；5、回水溫度控制。以上五種控制方式都是采用控制冷卻水流量、冷凍水流量和冷卻塔風(fēng)量以及主機(jī)自動(dòng)優(yōu)化的方式而達(dá)到節(jié)能的效果。第一種控制方式為工頻控制，節(jié)能效果最差；其余四種為變頻控制，節(jié)能效果有所改善，控制精度也有所提高，但仍然未能使空調(diào)系統(tǒng)工作于最低能耗狀態(tài)。
目前在使用變頻技術(shù)節(jié)能時(shí)，人為地開(kāi)啟主機(jī)、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔，讓泵和塔做閉環(huán)變頻控制，主機(jī)自動(dòng)優(yōu)化，但是這樣存在兩大弊端，第一，當(dāng)一套配置不夠用或兩套配置太多時(shí)，要靠手動(dòng)方式來(lái)開(kāi)啟或停止第二套配置，人為的操作方式精確度畢竟有限，容易導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)制冷量不夠或太多，從而造成環(huán)境溫度偏高或偏低，出現(xiàn)時(shí)冷時(shí)熱的現(xiàn)象；第二，即使在一套系統(tǒng)夠用的情況下，現(xiàn)有的空調(diào)控制系統(tǒng)也沒(méi)能完全運(yùn)用變頻的節(jié)電技術(shù)，即流量與頻率(即風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)成正比、功率與頻率的三次方成正比的關(guān)系，因而不能做到耗能最小化調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)最大的節(jié)能調(diào)節(jié)。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的的一種中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，包括空調(diào)主機(jī)、冷卻塔、冷卻泵、中央處理器、數(shù)據(jù)采集單元，其特征在于還包括冷卻回水溫度傳感器，設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻回水管上；冷卻出水溫度傳感器，設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻出水管上；冷凍回水溫度傳感器，設(shè)置于冷凍回水管上；冷凍出水溫度傳感器，設(shè)置于冷凍出水管上；冷凍回水壓力傳感器，設(shè)置于冷凍回水管上；冷凍出水壓力傳感器，設(shè)置于冷凍出水管上；最不利點(diǎn)冷凍進(jìn)出水溫度壓力傳感器，設(shè)置末端風(fēng)機(jī)進(jìn)出水管上；工控機(jī)，與中央處理器連接，還通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控變頻器的參數(shù)；連接于空調(diào)主機(jī)與工控機(jī)之間的網(wǎng)關(guān)；所述的傳感器與數(shù)據(jù)采集單元連接，由數(shù)據(jù)采集單元將傳感器所采集的信號(hào)上傳至中央處理器。
上述的工控機(jī)還有金關(guān)軟件，支持OPC接口技術(shù)。
上述的中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)還包括設(shè)置于冷凍出水管上的冷凍水流量傳感器。
上述的空調(diào)主機(jī)上還設(shè)有與數(shù)據(jù)采集單元連接的電力檢測(cè)器。
上述的中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)還包括與工控機(jī)連接的遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦。
與現(xiàn)有技術(shù)采用單一參數(shù)控制相比，本發(fā)明采用多個(gè)參數(shù)群控的方式，更能合理地計(jì)算出最佳的空調(diào)運(yùn)行參數(shù)，充分利用變頻技術(shù)，把空調(diào)制冷的富余量減少到最??；此外本發(fā)明采用工控機(jī)及時(shí)存儲(chǔ)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并形成各種功率曲線(xiàn)加以顯示，用戶(hù)可通過(guò)工控機(jī)查看空調(diào)系統(tǒng)歷史運(yùn)行記錄及現(xiàn)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，還能根據(jù)實(shí)際需求在工控機(jī)上修改空調(diào)運(yùn)行參數(shù)，由工控機(jī)將參數(shù)傳輸至中央處理器。


圖1為本發(fā)明中央空調(diào)結(jié)構(gòu)以及傳感器位置示意圖；圖2為本發(fā)明群控電路模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在以包含三臺(tái)主機(jī)、三臺(tái)冷卻塔的中央空調(diào)系統(tǒng)為例，結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，本發(fā)明在原有的中央空調(diào)系統(tǒng)里面加設(shè)多個(gè)傳感器，分別是冷卻回水溫度傳感器1，設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻回水管上；冷卻出水溫度傳感器2，設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻出水管上；冷凍回水溫度傳感器3，設(shè)置于冷凍回水管上；冷凍出水溫度傳感器4，設(shè)置于冷凍出水管上；冷凍回水壓力傳感器5，設(shè)置于冷凍回水管上；冷凍出水壓力傳感器6，設(shè)置于冷凍出水管上；冷凍水流量傳感器7，設(shè)置于冷凍出水管上，圖1的箭頭為水流方向。此外，在空調(diào)主機(jī)19上還加設(shè)電力檢測(cè)器13和網(wǎng)關(guān)12。圖1中的室外溫度傳感器8設(shè)置于空調(diào)機(jī)房外面，用于檢測(cè)室外環(huán)境溫度；而末端回水溫度傳感器9、末端進(jìn)水壓力傳感器10以及末端出水壓力傳感器11則設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)中最不利點(diǎn)的風(fēng)機(jī)上，用于采集最不利點(diǎn)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)信號(hào)。這里的“最不利點(diǎn)”指的是系統(tǒng)設(shè)備中運(yùn)行參數(shù)最欠佳的地方，比如最遠(yuǎn)端的空調(diào)風(fēng)機(jī)。在最不利點(diǎn)加設(shè)傳感器，可使采集的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確、全面。
冷卻回水溫度傳感器1、冷卻出水溫度傳感器2、冷凍回水溫度傳感器3、冷凍出水溫度傳感器4、冷凍回水壓力傳感器5、冷凍出水壓力傳感器6、冷凍水流量傳感器7、室外溫度傳感器8、末端回水溫度傳感器9、末端進(jìn)水壓力傳感器10、末端出水壓力傳感器11以及電力檢測(cè)器13通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元連接至中央處理器，如圖2所示，并將采集到的溫度、壓力、水流量等信號(hào)上傳至中央處理器。
如圖2所示，中央處理器通過(guò)I/O單元與冷卻塔進(jìn)水閥門(mén)14、冷卻塔出水閥門(mén)15、主機(jī)冷卻塔進(jìn)水閥門(mén)18、空調(diào)主機(jī)19以及主機(jī)冷卻塔出水閥門(mén)20連接。這樣中央處理器就可通過(guò)I/O單元讀取空調(diào)主機(jī)19的控制模式，比如是遠(yuǎn)程控制，還是本地自動(dòng)或本地手動(dòng)控制；中央處理器也可通過(guò)I/O單元快捷地得知各閥門(mén)的工作狀態(tài)，是否出現(xiàn)故障等，并通過(guò)I/O單元傳輸控制指令給各閥門(mén)。中央處理通過(guò)I/O單元與各設(shè)備的連接方式及控制方式均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
如圖2所示，中央處理器通過(guò)模擬量輸出單元及I/O單元與節(jié)能控制單元連接，該節(jié)能控制單元主要由變頻器構(gòu)成，其輸出端與冷卻塔風(fēng)機(jī)16、冷卻循環(huán)泵17以及冷凍循環(huán)泵21連接。中央處理器通過(guò)I/O單元向節(jié)能控制單元輸入冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻循環(huán)泵及冷凍循環(huán)泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，由節(jié)能控制單元開(kāi)啟相應(yīng)的冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻循環(huán)泵及冷凍循環(huán)泵；通過(guò)模擬量輸出單元向節(jié)能控制單元輸入變頻器的功率及頻率，從而控制冷卻塔風(fēng)機(jī)、冷卻循環(huán)泵及冷凍循環(huán)泵的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而控制空調(diào)系統(tǒng)的制冷量。
工控機(jī)與遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦、網(wǎng)關(guān)12、中央處理器以及節(jié)能控制單元連接，如圖2所示。工控機(jī)通過(guò)中央處理器采集冷卻泵、冷凍泵及冷卻塔等設(shè)備的工作參數(shù)及各傳感器的信號(hào)參數(shù)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接至節(jié)能控制單元采集變頻器的功率、頻率參數(shù)，再通過(guò)網(wǎng)關(guān)12讀取空調(diào)主機(jī)的數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并形成各種數(shù)據(jù)曲線(xiàn)加以顯示，用戶(hù)還可通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。此外，工控機(jī)還可作為服務(wù)器，支持Internet協(xié)議，與遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦連接，使遠(yuǎn)程用戶(hù)可通過(guò)終端電腦獲知空調(diào)系統(tǒng)的各種參數(shù)及運(yùn)行情況，并可通過(guò)終端電腦進(jìn)行參數(shù)的修改。工控機(jī)還包括OPC接口單元，中央空調(diào)系統(tǒng)可通過(guò)該接口單元連接至其它樓宇的空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)幾幢樓宇的空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及歷史數(shù)據(jù)匯聚于同一工控機(jī)，更方便用戶(hù)集中管理。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下1.空調(diào)主機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)的控制中央處理器讀取各傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以冷卻出水溫度、冷卻進(jìn)水溫度、冷凍出水溫度、冷凍進(jìn)水溫度、冷凍水流量以及空調(diào)主機(jī)的電力參數(shù)(如電流、功率)為判斷，當(dāng)主機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)不夠時(shí)，通過(guò)I/O單元再啟動(dòng)一臺(tái)主機(jī)；當(dāng)制冷量太多時(shí)，就按照先啟動(dòng)先停止原則關(guān)閉一臺(tái)主機(jī)，如此循環(huán)運(yùn)行。可通過(guò)軟件設(shè)置空調(diào)主機(jī)啟動(dòng)和停止的溫度和電力參數(shù)，避免空調(diào)主機(jī)頻繁啟停。
2.冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔變頻控制在主機(jī)高效能要求的溫度范圍內(nèi)，中央處理器采用回水溫度來(lái)進(jìn)行控制；在主機(jī)高效能要求的溫度范圍外，采用回水和出水溫度來(lái)控制；充分利用變頻技術(shù)，即頻率與流量成正比、功率與頻率的立方成正比的關(guān)系。
根據(jù)冷卻回水溫度來(lái)進(jìn)行冷卻泵比例調(diào)節(jié)變頻控制，即f要求＝(f上-f下)/(t上-t下)×(t實(shí)際-t下)+f下f要求-要求變頻器要輸出的頻率f上-設(shè)定頻率上限(可減少設(shè)計(jì)富余量)f下-設(shè)定頻率下限(可滿(mǎn)足壓力和電機(jī)特點(diǎn))t上-設(shè)定溫度上限(滿(mǎn)足主機(jī)性能)t下-設(shè)定溫度下限(滿(mǎn)足主機(jī)性能)t實(shí)際-實(shí)際溫度f(wàn)實(shí)際-讓變頻器實(shí)際輸出的頻率當(dāng)系統(tǒng)為一臺(tái)主機(jī)單獨(dú)配置一臺(tái)冷卻泵時(shí)，就按此進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，即f實(shí)際＝f要求；當(dāng)系統(tǒng)為多臺(tái)冷卻泵并聯(lián)為多臺(tái)主機(jī)供水時(shí)，采用的方式就有別于前面方式，此時(shí)要充分體驗(yàn)其變頻技術(shù)節(jié)能的優(yōu)越性，當(dāng)一臺(tái)主機(jī)運(yùn)行時(shí)，回水溫度低，就按前面的比例調(diào)節(jié)f實(shí)際＝f要求，當(dāng)回水溫度高時(shí)，就采用兩臺(tái)冷卻泵同時(shí)節(jié)能低頻運(yùn)行，具體計(jì)算滿(mǎn)足以下條件即可2(f實(shí)際)3＜f要求3，通過(guò)計(jì)算讓電腦自動(dòng)算出開(kāi)幾臺(tái)冷卻泵和各自的頻率是多少才能使節(jié)能空間更大，當(dāng)兩臺(tái)主機(jī)運(yùn)行時(shí)，采用三臺(tái)冷卻泵并聯(lián)供水，即3(f實(shí)際)3＜2f要求3，就能得出某溫度下，該怎樣來(lái)供冷卻水，采用此方法的前提條件是滿(mǎn)足此時(shí)主機(jī)冷卻供水量，來(lái)充分帶走熱量，此時(shí)用到流量與頻率成正比關(guān)系。
冷凍泵、冷卻塔同理采用以上冷卻泵頻率調(diào)節(jié)的方式控制工作頻率。
3.工控機(jī)從中央處理器及節(jié)能控制單元、網(wǎng)關(guān)讀取空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，繪制成各種曲線(xiàn)，如運(yùn)行的頻率、電流、電壓、功率及溫度壓力等。工控機(jī)不但顯示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)畫(huà)面、報(bào)表數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，還可報(bào)警提醒用戶(hù)進(jìn)行設(shè)備的檢查和維修。用戶(hù)通過(guò)工控機(jī)不但可以查看和打印各種數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，還能夠進(jìn)行空調(diào)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和修改。遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦可連接至工控機(jī)，使用戶(hù)進(jìn)行遠(yuǎn)程權(quán)限監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，包括空調(diào)主機(jī)、冷卻塔、冷卻泵、中央處理器、數(shù)據(jù)采集單元，其特征在于還包括冷卻回水溫度傳感器，設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻回水管上；冷卻出水溫度傳感器，設(shè)置于空調(diào)系統(tǒng)的冷卻出水管上；冷凍回水溫度傳感器，設(shè)置于冷凍回水管上；冷凍出水溫度傳感器，設(shè)置于冷凍出水管上；冷凍回水壓力傳感器，設(shè)置于冷凍回水管上；冷凍出水壓力傳感器，設(shè)置于冷凍出水管上；工控機(jī)，與中央處理器連接，還通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)讀取變頻器的參數(shù)；連接于空調(diào)主機(jī)與工控機(jī)之間的網(wǎng)關(guān)；所述的傳感器與數(shù)據(jù)采集單元連接，由數(shù)據(jù)采集單元將傳感器所采集的信號(hào)上傳至中央處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，其特征在于所述的工控機(jī)還設(shè)有OPC接口單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，其特征在于還包括設(shè)置于冷凍出水管上的冷凍水流量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，其特征在于所述的空調(diào)主機(jī)上還設(shè)有與數(shù)據(jù)采集單元連接的電力檢測(cè)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求所述的中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，其特征在于還包括與工控機(jī)連接的遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種中央空調(diào)智能群控系統(tǒng)，包括空調(diào)主機(jī)、冷卻塔、冷卻泵、中央處理器、數(shù)據(jù)采集單元，還包括冷卻回水、冷卻出水溫度傳感器、冷凍回水、出水溫度傳感器、冷凍回水、出水壓力傳感器；與中央處理器連接的工控機(jī)，其通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)讀取變頻器的參數(shù)；空調(diào)主機(jī)與工控機(jī)之間還設(shè)有網(wǎng)關(guān)；所述的傳感器與數(shù)據(jù)采集單元連接，由數(shù)據(jù)采集單元將傳感器所采集的信號(hào)上傳至中央處理器。本發(fā)明采用多個(gè)參數(shù)群控的方式，充分利用變頻技術(shù)，把空調(diào)制冷的富余量減少到最??；采用工控機(jī)及時(shí)存儲(chǔ)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并形成各種功率曲線(xiàn)加以顯示，用戶(hù)可通過(guò)工控機(jī)查看、修改空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。
文檔編號(hào)F24F11/00GK101017021SQ20071002695
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者任小兵, 俞展新, 鐘欽全 申請(qǐng)人:廣州金關(guān)節(jié)能科技發(fā)展有限公司