一种基于中央空调的智慧节能控制装置制造方法
【专利摘要】一种基于中央空调的智慧节能控制装置，涉及中央空调。所述装置设有智慧能效管理控制器，传感器，温度压力流量阀门、冷却塔能效、冷却水泵能效、冷冻主机能效、冷冻水泵能效和末端空调能效分析单元。采集中央空调的温度等参数，分析当前系统状态是否满足用户需求，系统能效比是否最高；分析出当前状态下冷却塔的能效点、当前状态下冷却水泵的能效点、当前状态下冷冻主机的能效点、当前状态下冷冻水泵的能效点和当前状态下末端设备的能效点；控制器分析各单元能效点得出最优控制策略，控制各设备运行，保证系统一直运行在最节能状态。
【专利说明】—种基于中央空调的智慧节能控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及中央空调，尤其是涉及一种基于中央空调的智慧节能控制装置。【背景技术】
[0002]中央空调系统作为建筑系统的重要组成部分，其占整个建筑系统耗电量的比重很大，建筑行业的能源消耗占国家总能耗的30%，而中央空调占整个建筑物耗能的70%，随着建筑人性化服务的需求，这个数字还在不断增长。中央空调系统的节能对降低建筑系统耗能，节省企业用电支持，优化国家电力结构有着极其重要的意义和作用。
[0003]中央空调在设计时，为了保证中央空调在全年任何时候都能保证建筑物内部的冷量需求，往往在设计时都是按照最热天气的冷量需求的115%来设计中央空调系统。由于在天气正常的情况下，主机、水泵、冷却塔等都没有任何负荷随动能力，这就导致中央空调都是运行在较高的工况下，这样就会造成很大的能源浪费。特别是在气象条件变化的情况下，比如夏天下雨，气温不高时，冷量需求很小，但中央空调又运行在额定工况附近，这种浪费就更明显。
[0004]现有中央空调节能的主要手段是通过在冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵设备上增加变频装置，根据冷却水进水和出水的温差、冷冻水供水和回水的温差等来控制电机的转速，从而实现中央空调系统节能。这样的节能控制方法，虽然能够保证系统具有一定的节能效率。但是忽视了冷冻主机的节能，导致节能效果不能达到总体最优。
[0005]王开军等(王开军等.中央空调系统能量审计和节能控制研究，智能建筑，2006，09)报道了中央空调系统能量审计和节能控制研究；沈世平等(沈世平等.中央空调冷冻水干管压差及温差控制节能研究，建筑热能通风空调，2012，02)报道了中央空调冷冻水干管压差及温差控制节能研究；朱士荣等(朱士荣等.中央空调系统冷负荷模型分析研究与节能设计，合肥师范学院学报，2010，06)报道了中央空调系统冷负荷模型分析研究与节能设计；陈良等(陈良等.中央空调系统节能技术分析，科技信息，2011，35)报道了中央空调系统节能技术分析。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有中央空调节能方法的不足，提供一种基于中央空调的智慧节能控制装置。
[0007]本实用新型设有智慧能效管理控制器、传感器、温度压力流量阀门分析单元、冷却塔能效分析单元、冷却水泵能效分析单元、冷冻主机能效分析单元、冷冻水泵能效分析单元、末端空调能效分析单元；所述传感器的输入端接中央空调系统，温度压力流量阀门分析单元的输入端接传感器的输出端；温度压力流量阀门分析单元、冷却塔能效分析单元、冷却水泵能效分析单元、冷冻主机能效分析单元、冷冻水泵能效分析单元和末端空调能效分析单元的输出端接智慧能效管理控制器的输入端，智慧能效管理控制器的冷却塔控制指令输出端接冷却塔，智慧能效管理控制器的冷却水泵控制指令输出端接冷却水泵，智慧能效管理控制器的冷冻主机控制指令输出端接冷冻主机，智慧能效管理控制器的冷冻水泵控制指令输出端接冷冻水泵，智慧能效管理控制器的末端空调控制指令输出端接末端空调；冷却塔能效分析单元的输入端接冷却塔的输出端，冷却水泵能效分析单元的输入端接冷却水泵的输出端，冷冻主机能效分析单元的输入端接冷冻主机的输出端，冷冻水泵能效分析单元的输入端接冷冻水泵的输出端、末端空调能效分析单元的输入端接末端空调的输出端。
[0008]所述传感器可设有温度传感器、压力传感器和流量传感器。
[0009]所述智慧能效管理控制器可采用单片机、DDC、PLC或工控机等计算运行硬件，智慧能效管理控制器主要在硬件基础上，通过计算机编程的方式，实现控制功能。
[0010]采用本实用新型进行控制的方法如下:
[0011]I)通过温度传感器、压力传感器、流量传感器采集中央空调系统的温度、压力、流量、各个设备运行状态，来分析当前系统状态是否满足用户需求，系统能效比是否最高；
[0012]2)通过冷却塔能效分析单元分析从冷却塔采集回来的数据，分析出当前状态下冷却塔的能效点；
[0013]3)通过冷却水泵能效分析单元分析从冷却水泵采集回来的数据，分析出当前状态下冷却水泵的能效点；
[0014]4)通过冷冻主机能效分析单元分析从冷冻主机采集回来的数据，分析出当前状态下冷冻主机的能效点；
[0015]5)通过冷冻水泵能效分析单元分析从冷冻水泵采集回来的数据，分析出当前状态下冷冻水泵的能效点；
[0016]6)通过末端设备能效分析单元分析从末端设备采集回来的数据，分析出当前状态下末端设备的能效点；
[0017]7)智慧能效管理控制器分析各个单元的能效点，得出最优的控制策略，控制各个设备运行，保证系统一直运行在最节能状态。
[0018]在保证末端用户用冷需求的情况下，计算得到中央空调系统的总能效比EER最低，保证系统运行在最节能状态。
[0019]智慧能效管理控制器，主要采集分析传感器数据、末端设备运行状态、冷冻水泵运行状态、冷冻主机运行状态、冷却水泵运行状态、冷却塔运行状态，通过计算系统当前冷负荷需求下，分析系统最优能效比，通过下发控制指令，控制末端设备、冷冻水泵、冷冻主机、冷却水泵、冷却塔运行，使系统运行在能效比最高的点上。
[0020]通过提出中央空调系统各个能耗设备的能效点控制，来计算中央空调系统的节能最优点，控制冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、冷冻主机等中央空调设备运行，而从保证系统运行在当前冷量需求最佳节能点。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例的组成示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0023]参见图1，本实用新型实施例设有智慧能效管理控制器1、传感器21、温度压力流量阀门分析单元22、冷却塔能效分析单元3、冷却水泵能效分析单元4、冷冻主机能效分析单元5、冷冻水泵能效分析单元6、末端空调能效分析单元7 ;所述传感器21的输入端接中央空调系统，温度压力流量阀门分析单元22的输入端接传感器21的输出端；温度压力流量阀门分析单元22、冷却塔能效分析单元3、冷却水泵能效分析单元4、冷冻主机能效分析单元5、冷冻水泵能效分析单元6和末端空调能效分析单元7的输出端接智慧能效管理控制器I的输入端，智慧能效管理控制器I的冷却塔控制指令输出端接冷却塔30，智慧能效管理控制器I的冷却水泵控制指令输出端接冷却水泵40，智慧能效管理控制器I的冷冻主机控制指令输出端接冷冻主机50，智慧能效管理控制器I的冷冻水泵控制指令输出端接冷冻水泵60，智慧能效管理控制器I的末端空调控制指令输出端接末端空调70 ;冷却塔能效分析单元3的输入端接冷却塔30的输出端，冷却水泵能效分析单元4的输入端接冷却水泵40的输出端，冷冻主机能效分析单元5的输入端接冷冻主机50的输出端,冷冻水泵能效分析单元6的输入端接冷冻水泵60的输出端、末端空调能效分析单元7的输入端接末端空调70的输出端。
[0024]所述传感器可设有温度传感器、压力传感器和流量传感器。
[0025]所述智慧能效管理控制器I可采用单片机、DDC、PLC或工控机等计算运行硬件，智慧能效管理控制器I主要在硬件基础上，通过计算机编程的方式，实现控制功能。
[0026]采用本实用新型进行控制的方法如下:
[0027]I)通过温度传感器、压力传感器、流量传感器采集中央空调系统的温度、压力、流量、各个设备运行状态，来分析当前系统状态是否满足用户需求，系统能效比是否最高；
[0028]2)通过冷却塔能效分析单元分析从冷却塔采集回来的数据，分析出当前状态下冷却塔的能效点；
[0029]3)通过冷却水泵能效分析单元分析从冷却水泵采集回来的数据，分析出当前状态下冷却水泵的能效点；
[0030]4)通过冷冻主机能效分析单元分析从冷冻主机采集回来的数据，分析出当前状态下冷冻主机的能效点；
[0031]5)通过冷冻水泵能效分析单元分析从冷冻水泵采集回来的数据，分析出当前状态下冷冻水泵的能效点；
[0032]6)通过末端设备能效分析单元分析从末端设备采集回来的数据，分析出当前状态下末端设备的能效点；
[0033]7)智慧能效管理控制器分析各个单元的能效点，得出最优的控制策略，控制各个设备运行，保证系统一直运行在最节能状态。
[0034]以下给出本实用新型的工作原理及流程:
[0035]末端设备是向用户供冷的设备，冷冻水泵和冷却水泵是用于提供动力，冷冻主机通过做功和热交换，降低从末端设备回来的冷冻水的温度，冷却塔用于冷却从主机出来的冷却水的温度。
[0036]中央空调中各个设备之间是有一定的内部联系，冷却塔的运行效率会影响冷冻主机冷却介质的进入温度，冷却介质的进入温度会影响冷冻主机的制冷效率，影响主机的能效比，冷冷冻水泵和冷却水泵的输送效率会影响末端设备的制冷效果。整个空调系统是一个复杂的热交换系统。[0037]采用本实用新型给出一种中央空调能效比最优化控制方法，来提高系统的节电效率。
[0038]通过温度传感器测得温度差XI，水流量传感器测得介质流量Yl，电量计量设备测得设备运行功率。
[0039]末端设备的能效比为EER1，占中央空调系统的能耗比重为Kl ；
[0040]EERl=Fl (XI, Yl, Zl)---------------------------------------------(I)
[0041]Fl表示以XI，Yl，Zl为变量的函数；
[0042]Xl表示进出末端设备介质的温度差；
[0043]Yl表示进出末端设备介质的流量；
[0044]Zl表示末端设备的运行功率。
[0045]冷冻水泵的能效比为EER2，占中央空调系统的能耗比重为K2 ；
[0046]EER2=F2 (X2, Y2)------------------------------------------------(2)
[0047]F2表示以X2，Y2为变量的函数；
[0048]Χ2表示经过冷冻水泵的水流量；
[0049]Υ2表示冷冻水泵的运 行功率。
[0050]冷冻主机的能效比为EER3，占中央空调系统的能耗比重为Κ3 ；
[0051]EER3=F3 (X3, Y3, Z3)---------------------------------------------(3)
[0052]F3表示以X3，Y3，Z3为变量的函数；
[0053]Χ3表示进出冷冻主机冷冻水的温度差；
[0054]Υ3表示进出冷冻主机冷冻水的水流量；
[0055]Ζ3表示冷冻主机的运行功率。
[0056]冷却水泵的能效比为EER4，占中央空调系统的能耗比重为Κ4 ；
[0057]EER4=F4 (X4, Y4)------------------------------------------------(4)
[0058]F4表示以X4，Y4为变量的函数；
[0059]Χ4表示经过冷却水泵的水流量；
[0060]Υ4表示冷却水泵的运行功率。
[0061]冷却塔的能效比为EER5，占中央空调系统的能耗比重为Κ5 ；
[0062]EER5=F5 (X5, Y5, Z5)---------------------------------------------(5)
[0063]F5表示以X5，Y5，Z5为变量的函数；
[0064]Χ5表示进出冷却塔冷冻水的温度差；
[0065]Υ5表示进出冷却塔冷冻水的水流量；
[0066]Ζ5表示冷却塔的运行功率。
[0067]中央空调系统的总能效比为:
[0068]+Κ4 X F4 (Χ4, Υ4) +Κ5 X F5 (Χ5, Υ5, Ζ5)----------------------------(6)
[0069]EER表示中央空调的总能效；
[0070]Kn表示设备η的能耗比比重；
[0071]EERn表示设备η的能效比；
[0072]在保证末端用户用冷需求的情况下，计算得到中央空调系统的总能效比EER最低，保证系统运行在最节能状态。[0073]智慧能效管理控制器，主要采集分析传感器数据、末端设备运行状态、冷冻水泵运行状态、冷冻主机运行状态、冷却水泵运行状态、冷却塔运行状态，通过计算系统当前冷负荷需求下，分析系统最优能效比，通过下发控制指令，控制末端设备、冷冻水泵、冷冻主机、冷却水泵、冷却塔运行，使系统运行在能效比最高的点上。
[0074]通过提出中央空调系统各个能耗设备的能效点控制，来计算中央空调系统的节能最优点，控制冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、冷冻主机等中央空调设备运行，而从保证系统运行在当前冷量需求最佳节能点。
【权利要求】
1.一种基于中央空调的智慧节能控制装置，其特征在于设有智慧能效管理控制器、传感器、温度压力流量阀门分析单元、冷却塔能效分析单元、冷却水泵能效分析单元、冷冻主机能效分析单元、冷冻水泵能效分析单元、末端空调能效分析单元；所述传感器的输入端接中央空调系统，温度压力流量阀门分析单元的输入端接传感器的输出端；温度压力流量阀门分析单元、冷却塔能效分析单元、冷却水泵能效分析单元、冷冻主机能效分析单元、冷冻水泵能效分析单元和末端空调能效分析单元的输出端接智慧能效管理控制器的输入端，智慧能效管理控制器的冷却塔控制指令输出端接冷却塔，智慧能效管理控制器的冷却水泵控制指令输出端接冷却水泵，智慧能效管理控制器的冷冻主机控制指令输出端接冷冻主机，智慧能效管理控制器的冷冻水泵控制指令输出端接冷冻水泵，智慧能效管理控制器的末端空调控制指令输出端接末端空调；冷却塔能效分析单元的输入端接冷却塔的输出端，冷却水泵能效分析单元的输入端接冷却水泵的输出端，冷冻主机能效分析单元的输入端接冷冻主机的输出端，冷冻水泵能效分析单元的输入端接冷冻水泵的输出端、末端空调能效分析单元的输入端接末端空调的输出端。
2.如权利要求1所述一种基于中央空调的智慧节能控制装置，其特征在于所述传感器设有温度传感器、压力传感器和流量传感器。
3.如权利要求1所述一种基于中央空调的智慧节能控制装置，其特征在于所述智慧能效管理控制器采用单片机、DDC、PLC或工控机。
【文档编号】F24F11/00GK203385145SQ201320427397
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2013年7月15日
【发明者】肖圳杰, 谭毅, 张丰, 任义成, 罗汉权 申请人:厦门立思科技有限公司