一种中央空调节能控制系统的制作方法

本实用新型涉及中央空调控制领域，具体涉及一种中央空调节能控制系统。
背景技术：
：通常中央空调系统冷水机组的电耗占整个中央空调系统的50％以上。对于常年运行的中央空调系统，通常一台达到500冷吨(1冷吨为美制冷量单位，1冷吨＝3.516kW工制冷量)，大型螺杆或离心式冷水机组年运行电费可以达到100万人民币，能耗开支巨大。空调主机的运行能效正常范围如下：风冷活塞机0.8-1.5kW/RT水冷活塞机0.6-1.0kW/RT水冷螺杆机0.4-0.80kW/RT水冷离心机0.4-0.75kW/RT变频离心机0.25-0.75kW/RT500冷吨大型离心式冷水机组的运行电费情况如表1所示。由表1可见，冷水机组较小的能效偏差就导致电费的极大浪费，保持制冷机组的高效率可大幅度节省电费，冷水机组的能效监测是空调节能的首要解决问题。表1不同能效值冷水机组运行成本对比项目单位良好情况一般情况较差情况设备容量USTR(TON)500500500年平均冷量USTR(TON)400400400年平均能效kW/TON<0.60.65>0.7年运行小时h500050005000年运行电耗kWh120000013000001400000电费单价元/kWh0.90.90.9年运行电费元108000011700001260000能耗对比百分比-7.7％0.0％7.1％电费节省元-90000083571市场上尚未有基于整体系统能效指标兼顾中央空调冷水机组和水泵、水塔等设施进行组合式节能控制的系统。目前市场上多数自动控制系统虽然能对中央空调制冷主机或水泵、水塔进行联动控制，但中央空调制冷主机、水泵、水塔之间也只是简单的逻辑互锁。基本上无法针对中央空调制冷主机进行节能优化，也无法用一个指标来衡量优化控制之前和优化控制之后的区别。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是针对现有中央空调节能控制系统的不足，提出一种基于能效的中央空调节能控制系统，实现对机房的整体节能优化。该系统提供一种中央空调制冷主机、水泵、冷却塔实时能效的监测、计量、分析诊断及自动优化设定的装置，有效地节省电能，优化能效值。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：一种中央空调节能控制系统，包括制冷主机能效监测仪和PLC控制系统，所述制冷主机能效监测仪包括制冷主机能效控制单元、中央控制单元一、制冷主机制冷量采集单元、制冷主机电耗采集单元和室外温湿度采集单元；所述PLC控制系统包括中央控制单元二、通讯单元以及冷却水泵控制单元、冷冻水泵控制单元和冷却塔控制单元中的至少任一个控制单元，其特征在于：所述制冷主机能效控制单元包括制冷主机冷冻水出水温度优化模块、制冷主机能效报警和切换模块、制冷主机能效优化模块和低负荷蓄冷停机控制模块。进一步地，所述制冷主机冷冻水出水温度优化模块可根据所述室外温湿度采集单元采集到的室外温湿度数据自动输出当前温湿度情况下适宜的冷冻水出水温度，并且可实时监控冷冻水进出水温差，若所述温差大于设定值可自动降低冷冻水出水温度来优化负荷；所述制冷主机能效报警和切换模块可实时监测制冷主机的能效值，若所述能效值低于设定值会进行报警并提醒操作人员切换到容量较小的制冷主机；所述制冷主机能效优化模块可自动优化制冷主机的能效值，若监测到所述能效值低于设定值持续到一定时间，则可降低制冷主机冷冻水出水温度，主动提高所述能效值；低负荷蓄冷停机控制模块可实时监测制冷主机的负荷率，若所述制冷主机的负荷率低于设定值且持续到一定时间仍无改善则切换到蓄冷运行模式，并将所述冷冻水出水温度设置到一设定最低值，当所述制冷主机制冷量采集单元中的温度传感器检测到所述冷冻水出水温度达到所述设定最低值时，关停制冷主机；当冷冻水出水温度回升到一设定值时，自动启动制冷主机。进一步地，所述PLC控制系统中的中央控制单元二负责整个PLC控制系统的运行；通讯单元负责与所述制冷主机能效监测仪和上位机进行实时通讯；所述冷却水泵控制单元包括变频器和压力传感器，负责控制冷却水泵的变频优化运行；所述冷冻水泵控制单元包括变频器和温度传感器，负责控制冷冻水泵的变频优化运行；所述冷却塔控制单元包括温控器和低压控制器件，负责控制冷却塔的启停，或者包括变频器和温度传感器，负责控制多台冷却塔的变频优化运行。进一步地，所述PLC控制系统包括冷却水泵控制单元、冷冻水泵控制单元和冷却塔控制单元中的任意一个控制单元。上述三个控制单元可以根据现场实际需求自由组合。进一步地，所述PLC控制系统包括冷却水泵控制单元、冷冻水泵控制单元和冷却塔控制单元。进一步地，所述制冷主机制冷量采集单元包括温度传感器和流量传感器、所述制冷主机电耗采集单元包括电流互感器、电压检测仪和智能电量表、所述室外温湿度采集单元包括设于中央空调机房外通风、背阴处的温湿度传感器。相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：(1)本实用新型能直观准确监测、计量各中央空调制冷主机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等各设备的能效(kW/TON)，以及机房整体的能效(kW/TON)，判别各设备和机房整体的能效性能，提供实时能效的优化指引，从而达到节能管理维护的效果。(2)本实用新型可根据测量到的室外温湿度自动设置制冷主机的冷冻水出水温度、可以自动判别低能效和低负荷状态，自动改善低能效状况和进入低负荷蓄冷模式，从而达到节能降耗、延长设备寿命的目的。(3)本实用新型能适用于所有主流的空调机房制冷设备，包括各主流品牌的中央空调尤其是工厂或者商住楼宇中央空调的制冷主机以及水泵、冷却塔，并始终以能效指标为准绳，并且具备能效数据记录功能，可以很方便的对比节能策略投入之前和之后的能效改善状况。(4)本实用新型汇集控制技术、网络信息技术、管理技术、自动安全预警与诊断技术、设备维护技术于一体，有效监测和优化空调机房机组设备的运行能效，减少人为操作失误或系统及设备异常导致的故障和能源浪费。附图说明图1是本实用新型公开的能效监测仪结构示意图。图2是本实用新型公开的PLC控制系统结构示意图。具体实施方式为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。参见图1-2，本实施例公开的中央空调节能控制系统包括制冷主机能效监测仪和PLC控制系统。其中，所述制冷主机能效监测仪包括制冷主机能效控制单元、中央控制单元一、制冷主机制冷量采集单元、制冷主机电耗采集单元和室外温湿度采集单元。中央控制单元一和制冷主机制冷量采集单元、制冷主机电耗采集单元、室外温湿度采集单元之间采用RS485串口通讯。其中制冷量采集单元主要由温度传感器和流量传感器组成，电耗采集单元由电流互感器、电压检测线路与智能电量表组成。室外温湿度采集单元主要由安装于中央空调机房外通风、背阴处的温湿度传感器组成。制冷主机能效控制单元通过IO端口与空调主机的输入、输出端子相连。所有的节能优化策略都通过IO端口输出至制冷主机，以达到控制制冷主机的作用。所述制冷主机能效监测仪通过连接制冷机组管道上的温度、流量传感器，取得冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度，冷冻水流量，计算出冷水机组的制冷量。其计算原理如下所示:Q＝C*L*ΔT(kW)；C—水的比热4.1868kW*S/(KG*℃)；L—冷冻水流量L/S(升/秒)；ΔT—冷冻水进出水温度差(℃)3.516kW＝1TON(USTR美制冷量单位)；P—总输入功率kW；Q—制冷量TON(USTR)；通过接入机组电源进线端的智能电量模块，计算出冷水机组的耗电量。从而计算出制冷主机的能效值(制冷量/耗电量)。中央空调主机的能效E计算公式如下：E＝P/Q(kW/TON)所述制冷主机能效监测仪还通过安装在空调机房室外的温湿度传感器，取得室外温湿度值。其中，所述制冷主机能效控制单元内置了四大节能模块，用于中央空调制冷主机的节能控制，分别是：1、制冷主机冷冻水出水温度优化模块：通过参考室外温湿度，将室外温湿度转换为焓值数据，并将该焓值数据与内置的高点焓值和低点焓值相比较，自动输出当前温湿度情况下最适宜的冷冻水出水温度，并且实时监控冷冻水进出水温差，如果温差过大，能效监测仪会自动降低冷冻水出水温度，优化负荷。2、制冷主机能效报警和切换模块：当能效监测仪监测到当前制冷主机能效过低时，能效监测仪会报警提示操作人员，并会建议操作人员切换到其他容量小的制冷主机。3、制冷主机能效优化模块：如果能效低的状况持续一段时间(优选设置成5分钟)而不见改善，能效监测仪会自动降低主机冷冻水出水温度(优选将温度步长设置为0.57℃)，主动提高主机的能效值。4、低负荷蓄冷停机控制模块；当能效监测仪监测到主机负荷过低时，如果该状况持续了一定时间(优选设置为1分钟)仍无改善，能效监测仪自动将冷冻水温度设置到最低(通常为7℃)，当传感器检测到冷冻水温达到设定的最低温度后，自动停止主机运行。当冷冻水温度回升到一定温度值，系统又会自动启动主机，使之重新运行。所述PLC控制系统包括中央控制单元二、通讯单元以及冷却水泵控制单元、冷冻水泵控制单元和冷却塔控制单元中的至少任一个控制单元。其中，中央控制单元负责整个PLC控制系统的运行，通讯单元负责与制冷主机能效监测仪的实时通讯和上位机电脑的实时通讯，冷却水泵控制单元由变频器、压力传感器组成，负责控制冷却水泵的变频优化运行。冷冻水泵控制单元由变频器、温度传感器组成，负责控制冷冻水泵的变频优化运行。冷却塔控制单元由温控器与低压控制器件组成，负责控制冷却塔的温度控制和启停运行，当冷却塔进水温度较低时，冷却塔可以不开启，当温度达到一定限度时，冷却塔启动。其中冷却水泵控制单元、冷冻水泵控制单元、冷却塔控制单元可以根据现场实际需求自由组合。可以只有其中某一个或两个单元，也可以三个单元同时存在。根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。当前第1页1 2 3