专利名称：中央空调水循环系统用变频节能控制装置的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及中央空调水循环系统的节能控制，具体是一种中央空调水循环系统用变频节能控制装置。
背景技术：
中央空调主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统等组成。其中，制冷机 由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒(制冷剂)等组成，首先低压气态冷媒被压缩机加压进入 冷凝器并逐渐冷凝成高压液体，在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能被冷凝 器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中去；随后冷凝器中的高压液 态冷媒在流经蒸发器时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器；冷媒在蒸发 器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度；最后，蒸发器中气化后的冷 媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。冷冻水循环系统由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成，从制冷机蒸发器流出 的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道(出水)，进入室内进行热交换，带走房间内的 热量，最后回到制冷机蒸发器(回水)；室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温 度，加速室内热交换。此时，回水的温度将高于出水的温度形成温差。冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道、冷却塔及冷凝器等组成，冷冻水循环系统 进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能；该热能通过制冷机内的冷媒传递给冷 却水，使冷却水温度升高；冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔(出水)，使之与大气进 行热交换，降低温度后再送回制冷机冷凝器(回水)。此时，出水的温度将高于回水的温度 形成温差。而中央空调作为现代化大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常之 大，是用电大户，几乎占了用电量的50%以上，日常开支费用很大。由于中央空调都是按最 大负载并增加一定余量设计的，实际在一年中，满负载运行最多只有十多天，甚至十多个小 时，几乎绝大多数时间负载都在70%以下运行；另一方面，空调负荷又具有变动性。由于季 节交替、气候变幻、昼夜轮回、使用变化(如旅游旺、淡季)及人流量增减(如宾馆入住率的 变化)等各种因素变化的影响，中央空调的负荷具有起伏变化和不恒定的特点，如果中央 空调的运行方式不能根据负荷的变化而调节，始终在额定容量(即满负荷状态)下运行，势 必造成巨大的能源浪费。通常中央空调中制冷机的负荷能自动调节，而冷却水循环系统、冷 冻水循环系统中的冷冻泵、冷却泵却不能根据负载自动调节运行状态，几乎长期在满负载 下运行，造成了极大的浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。
发明内容本实用新型为了解决中央空调内冷却水循环系统、冷冻水循环系统中的冷冻泵、 冷却泵不能根据负载自动调节运行状态的问题，提供了一种中央空调水循环系统用变频节 能控制装置。[0007]本实用新型是采用如下技术方案实现的中央空调水循环系统用变频节能控制装置，包括可编程逻辑器件PLC、用于设定参数的触摸屏、用于驱动中央空调水循环系统水泵 运行的变频器、用于检测变频器电源状况的多功能电力仪表、分别用于检测中央空调水循 环系统回水温度和出水温度的温度传感器、与温度传感器输出端相连的信号采集模块、以 及触点动作受可编程逻辑器件PLC控制的接触器和入电开关，入电开关串联于变频器的供 电线路上，接触器的触点串联于变频器的输出线路上；触摸屏、多功能电力仪表、变频器及 信号采集模块分别与可编程逻辑器件PLC连接，且可编程逻辑器件PLC与触摸屏、多功能电 力仪表、变频器及信号采集模块之间皆采用RS485通讯协议。且由于可编程逻辑器件PLC 与触摸屏、多功能电力仪表、变频器及信号采集模块之间皆采用RS485通讯协议，成本低， 抗干扰能力强，传输距离长，使得可编程逻辑器件PLC与触摸屏、多功能电力仪表、变频器 及信号采集模块之间的信号传输无误差，能精确、可靠地保证可编程逻辑器件PLC对中央 空调水循环系统运行状况的控制精度。其中，入电开关具备漏电保护功能，在本实用新型所 述装置工作过程中，实时地对变频器的供电电源状况进行检测，如供电电源不正常，则反馈 可编程逻辑器件PLC，在可编程逻辑器件PLC控制下，断开变频器的供电电源，保护变频器， 延长变频器的使用寿命。另外，触摸屏与变频器直接相连，且触摸屏与变频器之间亦采用RS485通讯协议。 这样，可通过触摸屏直接设定变频器参数，控制中央空调水循环系统水泵运行状况。本实用新型工作原理如下以温度传感器分别检测中央空调水循环系统的回水 温度和出水温度，经由信号采集模块采集后，传输至可编程逻辑器件PLC，由可编程逻辑器 件PLC计算出中央空调水循环系统回水温度和出水温度的温差值，并根据温差值来控制变 频器的输出，进而改变中央空调水循环系统水泵的转速，调节水循环系统中的水循环流量， 控制热交换的速度。其中，中央空调水循环系统回水温度和出水温度的温差值与变频器输 出间的关系可以由工作人员按照能达到的最佳节能效果计算获得，并载入可编程逻辑器件 PLC,由可编程逻辑器件PLC精确控制执行；或者控制人员根据自身的经验，通过触摸屏进 行设定，来达到节能控制的目的。本实用新型可同时应用于中央空调的冷冻水循环系统和冷却水循环系统。1、针对冷冻水循环系统来说，如经由温度传感器检测到的中央空调冷冻水循环系 统回水温度和出水温度的温差大，说明室内温度高系统负荷大，则提高冷冻泵的转速，加快 冷冻水的循环速度，加大流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系统负 荷小，则降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度，减小流量，降低热交换的速度以节约 电能。2、针对冷却水循环系统来说，工作原理同上，同样经由温度传感器检测到的中央 空调冷却水循环系统回水温度和出水温度的温差，如温差大，说明冷却水循环系统冷凝器 负荷大，需冷却水带走的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环量；温差小，则说 明冷却水循环系统冷凝器负荷小，需带走的热量小，可降低冷却泵的转速，减小冷却水的循 环量，以节约电能。与现有技术相比，本实用新型结构合理、简洁，动态控制输出能量，实现中央空调 水循环系统运行状况跟随末端负荷的需求供应，使中央空调在各种负荷情况下，都能既保 证末端用户的舒适性，又最大限度地节省中央空调的能量消耗。
图1为本实用新型的结构原理方框具体实施方式
如图1所示，中央空调水循环系统用变频节能控制装置，包括可编程逻辑器件 PLC、用于设定参数的触摸屏、用于驱动中央空调水循环系统水泵运行的变频器、用于检测 变频器电源状况的多功能电力仪表、分别用于检测中央空调水循环系统回水温度和出水 温度的温度传感器、与温度传感器输出端相连的信号采集模块、以及触点动作受可编程逻 辑器件PLC控制的接触器和入电开关，入电开关串联于变频器的供电线路上，接触器的触 点串联于变频器的输出线路上；触摸屏、多功能电力仪表、变频器及信号采集模块分别与 可编程逻辑器件PLC连接，且可编程逻辑器件PLC与触摸屏、多功能电力仪表、变频器及 信号采集模块之间皆采用RS485通讯协议。另外，触摸屏与变频器直接相连，且触摸屏与 变频器之间亦采用RS485通讯协议。具体实施时，变频器采用中达电通公司生产的节能型 VFD150F43A变频器，其软件可以最大限度地提高电动机功率因数和电机效率；可编程逻辑 器件PLC采用DELTA-SS系列的小型PLC，体积小巧，成本低，14点主机设计，8点数字输入和 6点继电器输出，内建RS232和RS485双通讯端口，可以运用通讯方式来读取触摸屏、PLC、 智能仪表设定参数、报警参数和运行参数；多功能电力仪表采用欧科电(北京)工程技术有 限公司生产的PEC910型多功能电力仪表，该款仪表是应用于中低压电力系统的高性能仪 表，集遥测、遥信、遥控于一体，性价比高，附带高清晰IXD液晶大显示屏，除了具备电流、状 态及报警测量功能以外，全部带有RS485通讯功能，可以集成到中低压电力监控系统中；温 度传感器采用香港昌晖公司生产的PT100型温度传感器；触摸屏采用HMI触摸屏，具有支持 双通讯联机功能，可同时连接2种不同协议的控制器，本实用新型中HMI触摸屏与可编程逻 辑器件PLC进行RS485通讯，用来设定可编程逻辑器件PLC运行程序中的各项参数，并可将 可编程逻辑器件PLC的运行状态反馈在触摸屏上；同时，还直接与变频器进行RS485通讯， 用来直接和变频器交换数据。
权利要求一种中央空调水循环系统用变频节能控制装置，其特征在于包括可编程逻辑器件PLC、用于设定参数的触摸屏、用于驱动中央空调水循环系统水泵运行的变频器、用于检测变频器电源状况的多功能电力仪表、分别用于检测中央空调水循环系统回水温度和出水温度的温度传感器、与温度传感器输出端相连的信号采集模块、以及触点动作受可编程逻辑器件PLC控制的接触器和入电开关，入电开关串联于变频器的供电线路上，接触器的触点串联于变频器的输出线路上；触摸屏、多功能电力仪表、变频器及信号采集模块分别与可编程逻辑器件PLC连接，且可编程逻辑器件PLC与触摸屏、多功能电力仪表、变频器及信号采集模块之间皆采用RS485通讯协议。
2.根据权利要求1所述的中央空调水循环系统用变频节能控制装置，其特征在于 触 摸屏与变频器直接相连，且触摸屏与变频器之间亦采用RS485通讯协议。
专利摘要本实用新型涉及中央空调水循环系统的节能控制，具体是一种中央空调水循环系统用变频节能控制装置。解决了中央空调内冷却水循环系统、冷冻水循环系统中的冷冻泵、冷却泵不能根据负载自动调节运行状态的问题，包括可编程逻辑器件PLC、温度传感器、触点串联于变频器的供电线路上的接触器、分别与可编程逻辑器件PLC连接的触摸屏、多功能电力仪表、变频器及信号采集模块，可编程逻辑器件PLC与触摸屏、多功能电力仪表、变频器及信号采集模块之间皆采用RS485通讯协议。动态控制输出能量，实现中央空调水循环系统运行状况跟随末端负荷的需求供应，使中央空调在各种负荷情况下，保证末端用户的舒适性，最大限度地节省中央空调的能量消耗。
文档编号F24F11/00GK201569109SQ20092025503
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者柴新元, 梁波 申请人:山西省工业设备安装公司;柴新元;梁波