一种基于区域能量平衡的空调系统的制作方法

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种基于区域能量平衡的空调系统。

背景技术：

目前，为了实现中央空调系统机房无人值守，减少人工成本的投入，部分中央空调系统已经采用群控技术，实现中央空调系统中所有系统自动运行，其中，建筑中央空调系统二次泵群的群控方法一般是根据冷冻回水总管的温度值与预设值相比较计算系统中二次泵群的二次泵需求运行的台数。但是，该方法控制参数比较单一，且冷冻回水总管温度是各个区域的回水温度混合，不能真正反映系统负载需求变化，从而系统不能及时响应调整二次泵的运行数量，一方面造成系统环境舒适度降低，另一方面是造成空调系统能耗的浪费严重。

目前建筑物业管理者大都只能根据以往操作经验，适当调整二次泵加减机温度预设值和延时时间预设值，采用人工干预的方法，尽量减少这种现象的发生，但这做法需要管理者有丰富的现场经验，不仅增加了管理者的负担，而且造成较高的管理成本。

此外，这种做法实施效果较差，不能有效节约能耗。并且，由于中央空调系统负荷的变化往往大滞后，往往需要精确预判系统的负荷变化，从而增加或减少冷机及二次泵的运行台数，才能实现满足系统舒适的情况下，达到最大的节能效果。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种基于区域能量平衡的空调系统，能够在保证区域的房间舒适性的前提下最大限度节能。

有鉴于此，本实用新型第一方面提供了一种基于区域能量平衡的空调系统，包括：

控制器，以及依次连接的一次供水总管、二次泵群、二次供水总管、制冷支路群和回水总管；

其中，所述二次泵群包括至少一个二次泵，且每一二次泵的供水端分别与所述一次供水总管连接、回水端分别与所述二次供水总管连接，用于将所述一次供水总管中的冷冻水驱动至所述二次供水总管中；

所述制冷支路群包括至少一条制冷支路，且每一制冷支路的供水端分别与所述二次供水总管连接、回水端分别与所述回水总管连接，并且所述每一制冷支路中包括区域能量平衡阀和至少一个风柜，所述区域能量平衡阀用于平衡所述每一制冷支路中的流量，所述至少一个风柜用于制冷；

并且，在所述每一制冷支路的回水端分别设有区域回水温度传感器，在所述二次供水总管上设有供水压力传感器和供水温度传感器，在所述回水总管上设有回水压力传感器和回水温度传感器；

所述每一二次泵、每一制冷支路中区域能量平衡阀和区域回水温度传感器、供水压力传感器、供水温度传感器、回水压力传感器及回水温度传感器分别与所述控制器连接。

可选的，所述控制器实时采集所述每一制冷支路中区域回水温度传感器检测得到的区域回水温度TR。

可选的，所述控制器根据所述区域回水温度TR以及对应区域的预设温度值Tset分别计算当前所述每一制冷支路中区域能量平衡阀的开度V。

可选的，所述控制器获取当前所述开度V中的最大开度Vmax以及所述区域回水温度TR中的最大区域回水温度TRmax。

可选的，所述控制器根据所述最大开度Vmax以及所述最大开度Vmax对应的区域能量平衡阀的预设开度Vset计算所述二次泵群中每一二次泵的运行频率F。

可选的，所述运行频率F的运行范围包括：

35Hz≤F≤50Hz。

可选的，所述二次泵群中至少运行一个二次泵，在所述F＝50Hz，且所述TRmax＞Tset时，所述控制器确定所述空调系统负载过高，并在预置时间后增加所述二次泵群中运行的二次泵的数量。

可选的，所述二次泵群中至少运行一个二次泵，在所述F＝35Hz，且所述TRmax＜Tset时，所述控制器确定所述空调系统负载过低，并在预置时间后减少所述二次泵群中运行的二次泵的数量。

可选的，所述控制器通过所述供水压力传感器获得所述二次供水总管中的供水压力P1，以及通过所述回水压力传感器获得所述回水总管中的回水压力P2；

所述控制器根据所述供水压力P1和所述回水压力P2计算供回水压力差P，所述P＝P1-P2。

可选的，所述控制器根据所述供回水压力差P以及预设的最小供回水压力差Pset计算所述运行频率F的最小运行频率Fmin。

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：

本实用新型实施例中，空调系统包括控制器，以及依次连接的一次供水总管、二次泵群、二次供水总管、制冷支路群和回水总管；其中，该二次泵群包括至少一个二次泵；该制冷支路群包括至少一条制冷支路，并且每一制冷支路中包括区域能量平衡阀和至少一个风柜；并且，在每一制冷支路的回水端分别设有区域回水温度传感器，在二次供水总管上设有供水压力传感器和供水温度传感器，在回水总管上设有回水压力传感器和回水温度传感器；该每一二次泵、每一制冷支路中区域能量平衡阀和区域回水温度传感器、供水压力传感器、供水温度传感器、回水压力传感器及回水温度传感器分别与控制器连接。其能够保证该每一制冷支路对应的区域的房间舒适性的前体下最大限度的节能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中空调系统的一个实施例示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面参照附图对本实用新型实施例中基于区域能量平衡的空调系统进行描述，请参阅图1，本实用新型实施例中基于能量平衡的空调系统一个实施例包括：

控制器10，以及依次连接的一次供水总管20、二次泵群30、二次供水总管40、制冷支路群50和回水总管60；

其中，该二次泵群30可以包括至少一个二次泵，本实用新型实施例中以二次泵群30中包括二次泵301、二次泵302及二次泵303为例进行说明，但并不应构成对本实用新型实施例的限定。

且该二次泵群30中每一二次泵的供水端分别与一次供水总管20连接、回水端分别与二次供水总管40连接。并且，在该一次供水总管20中可以流动有用于空调系统制冷的冷冻水，通过该二次泵群30中的二次泵可以将该一次供水总管20中的冷冻水驱动传输至二次供水总管40中，并可以为该二次供水总管40中的冷冻水提供水压。如图1所示中，该一次供水总管20可以分别与该二次泵301、302、303的供水端连接，该二次供水总管40可以分别与该二次泵301、302、303的回水端连接。

该制冷支路群50可以包括至少一条制冷支路，且每一制冷支路的供水端分别与二次供水总管40连接、回水端分别与回水总管60连接。可以理解的是，该每一制冷支路可以分别对不同区域进行制冷，且每一制冷支路中可以包括区域能量平衡阀和至少一个风柜，该区域能量平衡阀可以用于调节阀门两侧的压力平衡，从而控制制冷支路中从二次供水总管40中输送过来的冷冻水的流量的平衡，并且在每一制冷支路中至少包括一个风柜，即在每一制冷支路所对应的区域至少可以设置有一个风柜，通过该至少一个风柜与该区域内的空气进行热交换达到制冷的效果。如图1所示，该制冷支路群50中以四条制冷支路为例进行说明，且该四条制冷支路分别可以包括区域能量平衡阀510和至少一个风柜511、区域能量平衡阀520和至少一个风柜521、区域能量平衡阀530和至少一个风柜531、区域能量平衡阀540和至少一个风柜541，但并不应构成对本实用新型实施例的限定。

并且，本实用新型实施例中，在该制冷支路群50中，在其每一制冷支路的回水端分别可以设有区域回水温度传感器，如图1中所示，区域回水温度传感器512、区域回水温度传感器522、区域回水温度传感器532、区域回水温度传感器542。

在该二次供水总管40上可以设有供水压力传感器401和供水温度传感器402，在该回水总管60上可以设有回水压力传感器601和回水温度传感器602。

并且，可以理解的是，在本实用新型实施例中，上述每一二次泵(301、302、303)、每一制冷支路中区域能量平衡阀(510、520、530、540)和区域回水温度传感器(512、522、532、542)、供水压力传感器401、供水温度传感器402、回水压力传感器601及回水温度传感器602可以分别与控制器10连接，该控制器10可以接收区域回水温度传感器(512、522、532、542)、供水压力传感器401、供水温度传感器402、回水压力传感器601以及回水温度传感器602上传的温度或压力数据，以及该控制器10可以分别控制该二次泵(301、302、303)以及区域能量平衡阀(510、520、530、540)，控制该二次供水总管40中的水压以及分别控制该每一制冷支路中的流量。

具体的，该控制器10可以实时采集上述每一制冷支路中区域回水温度传感器检测得到的回水端对应的区域回水温度TR，如实时采集区域回水温度传感器512检测得到的区域回水温度TR1，区域回水温度传感器522检测得到的区域回水温度TR2，区域回水温度传感器532检测得到的区域回水温度TR3，区域回水温度传感器542检测得到的区域回水温度TR4。可以理解的是，该控制器10还可以实时采集区域回水温度传感器5n2检测得到的区域回水温度TRn，n为大于1的正整数。

需要说明的是，对于不同区域的制冷需求可以不同，其对应的制冷支路的功率也可以不同，所以对应的制冷支路的回水端的区域回水温度TR也可以不相同。并且，该控制器10可以对应不同制冷支路对应的区域的制冷需求，可以设置对应的制冷支路的回水端的预设温度值Tset，通过PID计算，该控制器10可以计算得到对应的区域能量平衡阀的开度V，其关系式可以为V＝PID(TR1，Tset)。可以理解的是，该PID计算即通过比例(Proportion)、积分(Integral)、微分(Derivative)进行计算，通过实时采集区域回水温度传感器检测得到的区域回水温度的实际值TR，与期望的预设温度值Tset相比较，利用其偏差来纠正该制冷支路的运行功率，该控制器10执行调节控制相应的区域能量平衡阀的开度，使得制冷支路的回水端的区域回水温度TR接近于该对应的预设温度值Tset，该PID计算的参数可以为预先设置好的，具体此处不做限定。

本实用新型实施例中，该控制器10可以实时采集到上述制冷支路群50中每一制冷支路的区域回水温度TR1，TR2，TR3，TR4，…，TRn，以及实时计算得到该每一制冷支路对应的区域能量平衡阀的开度V1，V2，V3，V4，…，Vn，并且该控制器10可以从中选取当前的最大开度Vmax以及最大区域回水温度TRmax，即Vmax＝MAX(V1，V2，…，Vn)，TRmax＝MAX(TR1，TR2，…，TRn)。

可以理解的是，控制器10对应上述每一制冷支路所对应的不同区域的制冷需求不同，可以预先设置有对应的制冷支路的区域能量平衡阀的预设开度Vset，并通过PID计算，该控制器10可以计算得出该二次泵群30中二次泵的运行频率F，其关系式可以为F＝PID(Vmax，Vset)。该控制器10通过调节二次泵的运行频率F可以使得制冷支路中开度最大的区域能量平衡阀的开度接近于其对应的预设开度Vset。并且，应理解的是，此处的PID计算的参数可以与上述关系式V＝PID(TR1，Tset)中PID计算的参数不相同，且也可以为预先设置好的，具体此处不做限定。

且在本实用新型实施例中，由于在国家标准中电机的运行频率为10Hz～50Hz，故控制器10可以取不超过50Hz，且不低于35Hz的频率为二次泵的运行频率，即35Hz≤F≤50Hz。

本实用新型实施例中，当该二次泵群30中二次泵的运行频率F发生变化时，将对与之连接的二次供水总管40中冷冻水的供应进行相应的增减，其将直接影响到该制冷支路群50中每一制冷支路中区域能量平衡阀的开度V。而在本实用新型实施例中，若在一段时间(可预设)内某一区域能量平衡阀的最大开度Vmax维持在高值或低值，即该二次泵群30中的二次泵维持在50Hz或35Hz的运行频率时，则该控制器10可以确定此时空调系统的负载过高或过低，需要控制该二次泵群30中运行的二次泵的数量。

具体的，如在运行频率F＝50Hz，且此时最大区域回水温度TRmax＞Tset、大于其对应区域的制冷支路的预设温度值时，该控制器10则可以确定该空调系统负载过高，并可以在预置时间(如30分钟)后增加该二次泵群30中运行的二次泵的数量，具体计算式可以为N＝N+1，该N可以为二次泵的运行台数。

而在运行频率F＝35Hz，且此时最大区域回水温度TRmax＜Tset、小于其对应区域的制冷支路的预设温度值时，该控制器10则可以确定该空调系统负载过低，并可以在预置时间(如30分钟)后减少该二次泵群30中运行的二次泵的数量，具体计算式可以则为N＝N-1。

可以理解的是，上述预置时间还可以设置为除30分钟以外的时长，本实用新型实施例中该控制器10通过调节二次泵的运行台数，可以使该空调系统更高效节能运行，且能更加精准控制各个制冷支路所对应制冷的区域的环境舒适度。

本实用新型实施例中，在二次泵群30中二次泵的运行频率F降低以及运行台数N减少时，为保证该制冷支路群50中制冷支路的能够正常运行且能够提供最小制冷量，该控制器10可以通过安装于二次供水总管40上的供水压力传感器401检测得到的供水压力P1，以及通过安装于回水总管60上的回水压力传感器检测得到的回水压力P2，该控制器10可以计算出该供回水压力差P，其计算式可以为P＝P1-P2。

并且，该控制器10还可以预先设置有最小供回水压力差Pset，通过PID计算，该控制器10可以计算得出该二次泵群30中二次泵的最小运行频率Fmin，其关系式可以为Fmin＝PID(P，Pset)。该控制器10通过所计算的最小运行频率Fmin，其可以在该最小运行频率Fmin的保护限制下，能够使得该空调系统中供回水压力差P接近于预设的最小供回水压力差Pset，即其可保证该空调系统中冷冻水的最小流量，使得该空调系统能够最大范围的节能运行。

本实用新型中虽未揭示，但该控制器10也可以实时获取该供水温度传感器402检测得到的供水温度，即该二次供水总管40中的冷冻水的温度；该控制器10还可以实时获取到该回水温度传感器602检测得到的回水温度，即该回水总管60中的冷冻水的温度。

本实用新型技术方案通过采用基于区域能量平衡的空调系统，该空调系统包括控制器10，以及依次连接的一次供水总管20、二次泵群30、二次供水总管40、制冷支路群50和回水总管60；其中，该二次泵群30包括至少一个二次泵；该制冷支路群50包括至少一条制冷支路，并且每一制冷支路中包括区域能量平衡阀和至少一个风柜；并且，在每一制冷支路的回水端分别设有区域回水温度传感器，在二次供水总管40上设有供水压力传感器401和供水温度传感器402，在回水总管60上设有回水压力传感器601和回水温度传感器602；该每一二次泵、每一制冷支路中区域能量平衡阀和区域回水温度传感器、供水压力传感器401、供水温度传感器402、回水压力传感器601及回水温度传感器602分别与控制器10连接。通过控制每一制冷支路中区域能量平衡阀，其能够保证该每一制冷支路对应的区域的房间舒适性，并通过调整二次泵群30中的二次泵达到最大限度的节能。

本实用新型实施例还提供了一种空调设备，其包括上述任意实施例中所述的基于区域能量平衡的空调系统，具体此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。