一种中央空调冷热源机房高效控制系统的制作方法
专利名称:一种中央空调冷热源机房高效控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种中央空调冷热源机房高效控制系统，包括第一温度采集装置，流量采集装置，压差采集装置，第二温度采集装置，温湿度采集装置，第一电力采集装置，第二电力采集装置，耗水量采集装置，执行控制器，冷却塔控制器，机房控制器；所述第一电力采集装置、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置均与所述执行控制器连接；所述第二电力采集装置、耗水量采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置均与所述冷却塔控制器连接，所述执行控制器和冷却塔控制器均与机房控制器连接。本实用新型提供的中央空调冷热源机房高效控制系统，能实现对冷热源机房系统进行全过程的协同高效率运行控制。
【专利说明】
一种中央空调冷热源机房高效控制系统
技术领域
[0001]本实用新型提供了一种中央空调冷热源机房高效控制系统。
【背景技术】
[0002]中央空调冷/热机房系统占整个中央空调系统耗能的70%左右，因此冷/热源机房系统的综合运行效率高低，是反映整个中央空调系统是否节能高效的一个重要指标，现有的中央空调冷/热源机房系统在实际运行状态下，不能结合实际环境温、湿度，室内实际负荷值，自动控制机房内设备运行数量及供冷/热的温度变化，不能直观动态地监测、记录整个中央空调系统的各项运行数据、评测实时的冷/热源机房系统综合运行效率，不能动态修正冷/热源机房系统的各种设备协同高效运行，同时不能恒定冷/热源机房系统在全年的综合运行效率多设计满负荷效率值，只有系统内设备的联锁运行控制。
[0003]由于中央空调冷/热源机房系统在全年运行过程中，满负荷运行的时间占10%左右，部分负荷运行的时间占90%之多，因此系统设计满负荷效率值，不能真实的反映冷/热源机房系统实际运行时的综合效率值。但是现时的中央空调系统节能指标评估均是采用设计图纸数据，不能深入到系统实际运行的效率进行节能指标评估，更不可能在系统寿命期内持续评估。
[0004]所以现时的机房群控系统只针对冷/热源机房系统内设备联锁控制，冷冻水栗单独变频调节的控制系统，无法实现冷/热源机房系统的所有设备动态优化控制调节，不能实现冷/热原机房系统全年综合效率值多设计满负荷效率值的主要原因。
[0005]现有的中央空调机房群控系统使用中有以下不足:
[0006]1、只对冷/热源机房系统的设备做联锁运行控制，设置的控制器、传感器点数不足不合理，不能实现系统内每台设备的综合数据采集及控制，因此在实际运行过程中，不能实现对每台设备的动态协同控制，无法维持整个系统在任何负荷段均运行在最高效率工作下。无法动态、精准的控制、记录、评测冷/热源机房系统的运行效率；
[0007]2、由于没有采集足够的冷/热源机房系统的综合运行数据为依据，所以日常管理和控制均是参考经验值来实施，导致管理不当的能源消耗严重，同时需投入大量的管理人力，同时不能对冷/热源机房系统的综合运行效率进行精准、科学、针对性的评测，只能根据经验值进行估算，因此也无法对冷/热源机房系统的节能性进行合理、准确的控制。
[0008]3、只能实现自动、手动二种控制模式，不能实现全自动、半自动、手动的三种运行模式，不能深分的发挥出冷/热源机房系统的节能效率，节能效果并不显著，不能有效的起到节能降耗作用，严重的打击了用户、投资者在中央空调节能降耗上的投入信心和决心。
【实用新型内容】
[0009]基于以上不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种中央空调冷热源机房高效控制系统，其能实现对冷热源机房系统进行全过程的协同高效率运行控制，实现冷热源机房系统全年运行效率多设计满负荷效率。
[0010]为了解决以上技术问题，本实用新型采用了以下技术方案:
[0011]—种中央空调冷热源机房高效控制系统，包括用于采集冷冻水的供回水温度和冷却水的进出水温度的第一温度采集装置，用于采集冷冻水和冷却水的流量的流量采集装置，用于采集冷冻水栗扬程和冷却水栗扬程的压差采集装置，用于采集冷却塔进出水温度的第二温度采集装置，用于检测室外温湿度的温湿度采集装置，用于采集冷水主机和水栗的实时功率的第一电力采集装置，用于采集冷却塔实时功率的第二电力采集装置，用于采集冷/源机房系统耗水量的耗水量采集装置，用于控制第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置进行数据采集，并控制冷水主机、水栗协同高效运行的执行控制器，用于控制第二温度采集装置、温湿度采集装置进行数据采集，并控制冷却塔运行数量及调节冷却塔风机电机转速的冷却塔控制器，用于根据采集到的温度、流量、压差、温湿度、电力和耗水量数据控制各个设备协同运行的机房控制器;所述第一电力采集装置、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置均与所述执行控制器连接;所述第二电力采集装置、耗水量采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置均与所述冷却塔控制器连接，所述执行控制器和冷却塔控制器均与机房控制器连接。
[0012]还包括用于控制水栗转速的第一变频器和用于控制冷却塔电机转速的第二变频器，所述执行控制器通过控制第一变频器来控制冷水主机、水栗协同高效运行，所述冷却塔控制器通过控制第二变频器来调节风机转速。
[0013]所述第一温度采集装置包括用于采集冷冻水供水温度的第一温度传感器、用于采集冷冻水回水温度的第二温度传感器、用于采集冷却水进水温度的第三温度传感器以及用于采集冷却水回水温度的第四温度传感器。
[0014]所述流量采集装置包括用于采集冷冻水流量的第一流量传感器以及用于采集冷却水流量的第二流量传感器。
[0015]所述压差采集装置包括用于检测冷冻水栗扬程的第一压差传感器以及用于检测冷却水栗扬程的第二压差传感器。
[0016]所述压差装置还包括用于采集冷冻水主管最不利压差的第三压差传感器。
[0017]所述第二温度采集装置包括用于采集冷却塔进水温度的第五温度传感器和用于采集冷却塔出水温度的第六温度传感器。
[0018]还包括用于记录存储所有数据的服务器。
[0019]还包括用于人机交互的工作站。
[0020]采用以上技术方案，本实用新型取得了以下技术效果:
[0021](I)本实用新型中央空调冷/热源机房高效控制系统装置，可以全方位的实时监测、记录冷/热源机房系统内每台主机的冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、风冷主机的进风温度、环境干湿球温度、冷冻水流量、冷却水流量、每台主机及系统总的输出冷热量、每台主机、水栗、冷却塔等设备的耗电量，根据以上采集所得数据，自动评测并记录每台主机的实时运行效率、每台水栗的输送效率、每台冷却塔的冷却效率以及整个机房的综合效率，真正实现有实际动态数据为依据的动态全过程跟踪及控制，对冷/热源机房系统内的所有设备进行动态运行过程实时效率进行评测并记录，为不断的提高系统运行效率提供准确、完善的数据支持，其能够动态采集中央空调系统运行过程中的各种数据，并对整个中央空调系统的综合运行能效数据进行评测并累计记录。因为采集到冷/热源机房系统的全方位的数据信息，才能实现对冷/热源机房系统进行全过程的协同高效率运行控制，实现冷/热源机房系统全年运行效率多设计满负荷效率。
[0022](2)冷冻水栗设变频控制，根据实测末端冷冻水流量需求、最不利环路的压差变化和冷冻水进出水温差变化，精准控制流量分配和水栗的运行频率，确保冷冻水的供回水温差大于或等于设计值，杜绝大流量小温差的不节能现象。
[0023](3)冷却水栗设变频控制，根据实测水流量需求和冷却水进出水温差变化精确控制制冷主机并联回路的动态压力平衡和水栗运行频率，确保冷却水的供回水温差大于或等于设计值，杜绝大流量小温差的不节能现象，并能保证冷水主机在最高效率区间运行。
[0024](4)根据实测冷却水流量自动控制投入运行的冷却塔台数;根据出水温度与室外湿球温度的差值变化分别控制风机的运行频率，确保冷却塔的冷幅在最优水平，确保每台冷却塔的出水温度的平衡以削减冷却的不平衡而造成的冷却能力的下降，为冷水主机提供最佳的冷却效果，维持冷/热源机房系统高效运行。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型中央空调冷热源高效控制系统的系统架构图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型提供了一种中央空调冷热源机房高效控制系统，包括机房控制器1、执行控制器4、冷却塔控制器5、第一电力采集装置7、第二电力采集装置10、耗水量采集装置11、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置23，其中:第一温度采集装置，用于采集冷冻水的供回水温度和冷却水的进出水温度;流量采集装置，用于采集冷冻水和冷却水的流量;压差采集装置，用于采集冷冻水栗扬程和冷却水栗扬程;第二温度采集装置，用于采集冷却塔进出水温度;温湿度采集装置23，用于检测室外温湿度;第一电力采集装置7，用于采集冷水主机和水栗的实时功率;第二电力采集装置10，用于采集冷却塔实时功率;耗水量采集装置11，用于采集冷/源机房系统耗水量;执行控制器4，用于控制第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置进行数据采集，并控制冷水主机、水栗协同高效运行;冷却塔控制器5，用于控制第二温度采集装置、温湿度采集装置23进行数据采集，并控制冷却塔运行数量及调节冷却塔风机电机转速;机房控制器I，用于评测冷热源机房系统综合效率，计算末端实时负荷需求，自动调节冷水主机运行台数，自动动态修正冷热源机房系统供冷热温度设定，控制冷热源机房设备协同高效运行。其中，机房控制器的型号为AEE-963SL，执行控制器的型号为AEE-963EL，冷却塔控制器的型号为AEE-963CS。
[0027]其中，本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统还包括用于控制水栗转速的第一变频器8和用于控制冷却塔电机转速的第二变频器9，所述执行控制器4通过控制第一变频器8来控制冷水主机、水栗协同高效运行，所述冷却塔控制器5通过控制第二变频器9来调节风机转速。
[0028]其中，所述第一温度采集装置包括用于采集冷冻水供水温度的第一温度传感器12、用于采集冷冻水回水温度的第二温度传感器13、用于采集冷却水进水温度的第三温度传感器14以及用于采集冷却水回水温度的第四温度传感器15。所述流量采集装置包括用于采集冷冻水流量的第一流量传感器16以及用于采集冷却水流量的第二流量传感器17。所述压差采集装置包括用于检测冷冻水栗扬程的第一压差传感器18以及用于检测冷却水栗扬程的第二压差传感器19。所述压差装置还包括用于采集冷冻水主管最不利压差的第三压差传感器20。第一温度传感器12、第二温度传感器13、第三温度传感器14、第四温度传感器15、第一流量传感器16、第二流量传感器17、第一压差传感器18、第二压差传感器19和第三压差传感器20通过模拟量数据采集线路与执行控制器4连接;第一电力采集装置7采用网络电表，网络电表、用于控制及监测采集冷水主机运行数据的监控装置6和第一变频器8通过RS485总线采用Modbus RTU通讯协议与执行控制器4通讯连接。
[0029]其中，所述第二温度采集装置包括用于采集冷却塔进水温度的第五温度传感器21和用于采集冷却塔出水温度的第六温度传感器22。温湿度采集装置23具体为用于采集室外温湿度的气象传感器，第二电力采集装置10为网络电表，耗水量采集装置11为网络水表。第五温度传感器21、第六温度传感器22和气象传感器通过模拟量数据采集线路与冷却塔控制器5连接；第二变频器9、第二电力采集装置10和耗水量采集装置11通过RS485总线采用Modbus RTU通讯协议与冷却塔控制器5连接。执行控制器4、冷却塔控制器5通过局域网与机房控制器I连接。
[0030]本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统还包括用于记录存储所有数据的服务器2和用于人机交互的工作站3。服务器2通过局域网与机房控制器I连接;工作站3通过局域网服务器2连接。
[0031]第一压差传感器18安装在冷冻水栗进出水管二侧，并最靠近栗体。第二压差传感器19安装在冷却水栗进出水管二侧，并最靠近栗体。第三压差传感器20安装在冷冻水主管路最远端的供回水管二侧。第五温度传感器21和第六温度传感器22安装在冷却塔的进出水管靠近冷却塔侧。温湿度采集装置23安装在离冷却塔进风侧3米内，空气流通好阳光不能直接照射的位置。
[0032]机房控制器I根据温湿度采集装置23采集的环境空气状态，自动转换冷热源机房的运行模式。机房控制器I根据第一温度传感器12、第二温度传感器13和第一流量传感器16采集到的数据，计算出末端需求负荷，根据温湿度采集装置23采集的环境空气状态，修正冷水主机的出水温度，提高冷热源机房系统的运行效率，计算出最佳效率的运行机组搭配数量，搭配出最佳运行效率的机组数量及输出负荷。实现冷热源机房系统在全负荷段均在高效率下运行，维持全年综合运行效率多设计满负荷效率。
[0033]第一温度传感器12、第二温度传感器13、第三温度传感器14和第四温度传感器15检测冷水主机的冷冻、冷却水进出水温度，第一流量传感器16检测冷水主机冷冻水流量，第二流量传感器17检测冷水主机冷却水流量，动态采集温度、流量数据，传送到机组执行控制器4上，用于计算冷水机组实时输出冷量、热量，根据实时输出冷、热量计算出最佳水量调节冷冻、冷却水栗运行频率，实现机组最佳运行效率的搭配运行。第一压差传感器18和第二压差传感器19检测水栗在不同频率流量运行工况下的扬程，同时检测末端系统在不同负荷工况下的水阻值，通过数据线与执行控制器4连接，检测水栗最佳效率运行数据，为控制逻辑提供优化水栗运行效率提供依据。
[0034]执行控制器4根据检测到的冷水主机的冷冻水供回水温度和冷却水进出水温度以及冷水主机的冷冻水、冷却水流量数据，计算机组实现输出的冷/热功率，动态调节冷却、冷冻水栗的运行状态，实现冷却、冷冻水量与机组输出功率相匹配，避免大流量小温度的能源浪费。
[0035]冷却塔控制器5根据第二流量传感器17采集到的冷却水流量、第五温度传感器21和第六温度传感器22检测的冷却塔进出水温度、温湿度采集装置23检测的环境空气温湿度数据，计算出冷却塔启动台数，再根据冷却塔出水温度与环境温湿度差值计算出最佳冷却风量，控制冷却塔风机运行频率，实现为冷水主机提供最佳冷却温度的同时冷却塔最高效率运行。
[0036]机房控制器I根据第一网络电表和第二网络电表采集每台设备的实时耗电量，第一温度传感器12、第二温度传感器13和第一流量传感器16采集到的数据，自动运算评测出冷/源机房系统的实时、日、月、年累计耗电量、输出功率、运行效率、热平衡等数据。
[0037]其中，执行控制器4，冷却塔控制器5，第一网络电表、第二网络电表、第一变频器8、第二变频器9、网络水表、各个温度传感器、流量传感器、压差传感器以及气象传感器根据冷/热源机房系统的设备数量配置不同的数量，但是其对应的功能作用相同。
[0038]全自动模式运行下，首先根据室外空气状态的检测值与空调区域的热平衡计算临界值进行比较判断，确定冷/热源系统的运行模式，运行模式分为夏季供冷模式、过渡季节同时供冷/供热运行模式、冬季供热模式和值班模式。过渡季节运行模式为:同时需要供冷和供热季节;冬季运行模式为:单独需要供热季节;值班运行模式为:室外温度低于预设值、或系统休息时段。以上运行模式根据室外空所状态的变化或末端控制系统信号，自动执行模式转换。半自动运行模式，机组执行控制器4采集冷水主机、变频器、网络电表数据，冷水主机冷冻、冷却进出水的温度、流量采集，针对单机组内的冷水主机、水栗、阀门等联锁控制，水栗运行频率调节，恒定单机组在各负荷段均在最佳综合效率条件下运行。同时根据室外空气状态的变化动态修正冷水主机的出水温度，提高冷水主机运行效率。实现单机组自动高效协同运行。根据负荷自调节机组运行数量，运行效率最优为目标的设备优化配置运行管理，同时根据累计运行时间自动平衡各机组的优先运行(针对相同功率机组有效)。根据室外空气状态的变化动态修正机房出水温度，提高机房运行效率。
[0039 ]根据冷水主机生产商提供的最佳部分负荷率电子表格或曲线，对应冷却水的进水温度及冷冻水出水温度设定值确定机组的最佳负荷值，如果厂家无法提供也可以根据冷却水进水温度与冷冻水出水设定值计算确定最佳负荷值，根据末端负荷实测需求，计算需要投入的机组规格和台数，实现最优台数控制;通过冷冻、冷却水的等百分比流量控制，保证冷/热源机房系统的全自动高效协同运行。实现全自动化控制的无人值守机房，继节约大量的管理成本，又大幅提高冷/热源机房系统的运行效率，节约中央空调系统的运行成本。
[0040]直观、精准地记录每台设备的运行效率，对设备更新提供科学、准确的数据，有效避免盲目更新设备造成的资源浪费，让管理人员科学、准确的判断设备更新必要性，减少高耗能设备继续运行导致的能源浪费，同时科学、直观的评测更新设备的节能效果。
[0041]持续记录系统综合运行效率，实现动态分析系统的不合理耗能点，为持续提高中央空调系统的节能高效运行，提供了真实、精确的运行数据，通过不间断的数据更新和节能措施，实现真正的持续高效节能运行。
[0042]提供冷/热源机房系统保养提示信息，同时通过所提供的实时数据与历史数据比对，对每项保养、维护的效果实现真实、可靠的评测和监督。
[0043]本实用新型所取得的有益效果是:
[0044]1、本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统实现动态采集中央空调冷/热源机房系统的各种数据，并对冷/热机房系统内的所有参与运行的所有设备，实行过程动态调节控制，实现精确高效运行控制，并对运行效率结果进行动态评测，系统数据评测准确度高达±5%。实现整个冷/热源机房系统协同高效运行，达到冷/热源机房系统全年最佳效率的节能控制目标。让设计效率在实际运行中有效、真实的实现，解决现时节能评估只停留在设计图上无法在实际系统运行上实现的行业难点。让中央空调系统节能评估深入到项目实际运行结果中，并且能对系统寿命期内均实现持续的节能评估。
[0045]2、冷/热源机房系统应用本高效控制系统装置，让冷/热源系统管理者，在有动态、累计综合运行能效数据为依据，科学、合理、轻松、持续地实现中央空调系统的高效节能运行；
[0046]3、冷/热源机房系统应用高效控制系统装置后，对中央空调设备、系统维护保养工作提示及评测，对维护保养效果做出科学、公正、直观的评测并记录。
[0047]4、冷/热源机房系统应用高效控制系统装置后，能自动记录每台设备及机房的运行历史数据，能直观、合理地记录每台设备的运行效率，对设备更新提供科学、精准的数据，有效避免盲目更新设备造成的资源浪费。让管理人员科学、准确的判断设备更新必要性，减少高耗能设备继续运行导致的能源浪费，同时科学、公正的评测更新设备后的节能效果。
[0048]5、冷/热源机房系统应用高效控制系统装置后，能有效的保持冷/热源机房系统持续稳定地高效运行，从系统设备启动运行之日起，就记录保存所有关键的数据，让进一步的节能降耗提供科学、准确的评估依据，为实现精准的节能降耗提供保障，让每一项节能降耗投入均是效果显著的。
[0049]6、本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统的推广应用，可采集存储大量的冷/热源机房系统动态运行数据，为行业设备生产厂提高设备运行效率、设计院设计高效节能中央空调系统和开发高效新型设备、政府制定建筑节能政策提供大量真实、准确、科学的宝贵原始运行数据。所以本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统为节能降耗带来积极的提高、促进功能，社会效益经济效益均相当显著。在建筑节能实施过程，冷/热源系统节能的投入更加精准、科学，让节能投入与产出成正比，避免当前节能不节钱及既不节能又不节钱的不良现象。提高业主、投资方在节能降耗的投资积极性，有助于国家倡导的建筑节能减排政策，更有效的执行、落实、监督。
[0050]最后应说明的是:以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:包括用于采集冷冻水的供回水温度和冷却水的进出水温度的第一温度采集装置，用于采集冷冻水和冷却水的流量的流量采集装置，用于采集冷冻水栗扬程和冷却水栗扬程的压差采集装置，用于采集冷却塔进出水温度的第二温度采集装置，用于检测室外温湿度的温湿度采集装置，用于采集冷水主机和水栗的实时功率的第一电力采集装置，用于采集冷却塔实时功率的第二电力采集装置，用于采集冷/源机房系统耗水量的耗水量采集装置，用于控制第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置进行数据采集，并控制冷水主机、水栗协同高效运行的执行控制器，用于控制第二温度采集装置、温湿度采集装置进行数据采集，并控制冷却塔运行数量及调节冷却塔风机电机转速的冷却塔控制器，用于根据采集到的温度、流量、压差、温湿度、电力和耗水量数据控制各个设备协同运行的机房控制器;所述第一电力采集装置、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置均与所述执行控制器连接;所述第二电力采集装置、耗水量采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置均与所述冷却塔控制器连接，所述执行控制器和冷却塔控制器均与机房控制器连接。2.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:还包括用于控制水栗转速的第一变频器和用于控制冷却塔电机转速的第二变频器，所述执行控制器通过控制第一变频器来控制冷水主机、水栗协同高效运行，所述冷却塔控制器通过控制第二变频器来调节风机转速。3.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述第一温度采集装置包括用于采集冷冻水供水温度的第一温度传感器、用于采集冷冻水回水温度的第二温度传感器、用于采集冷却水进水温度的第三温度传感器以及用于采集冷却水回水温度的第四温度传感器。4.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述流量采集装置包括用于采集冷冻水流量的第一流量传感器以及用于采集冷却水流量的第二流量传感器。5.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述压差采集装置包括用于检测冷冻水栗扬程的第一压差传感器以及用于检测冷却水栗扬程的第二压差传感器。6.根据权利要求5所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述压差采集装置还包括用于采集冷冻水主管最不利压差的第三压差传感器。7.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述第二温度采集装置包括用于采集冷却塔进水温度的第五温度传感器和用于采集冷却塔出水温度的第六温度传感器。8.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:还包括用于记录存储所有数据的服务器。9.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:还包括用于人机交互的工作站。10.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述系统包括全自动无人值守、半自动高效运行、手动单独控制模式。
【文档编号】F24F11/00GK205717751SQ201620381294
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】刘定华
【申请人】刘定华
【专利摘要】本实用新型提供了一种中央空调冷热源机房高效控制系统，包括第一温度采集装置，流量采集装置，压差采集装置，第二温度采集装置，温湿度采集装置，第一电力采集装置，第二电力采集装置，耗水量采集装置，执行控制器，冷却塔控制器，机房控制器；所述第一电力采集装置、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置均与所述执行控制器连接；所述第二电力采集装置、耗水量采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置均与所述冷却塔控制器连接，所述执行控制器和冷却塔控制器均与机房控制器连接。本实用新型提供的中央空调冷热源机房高效控制系统，能实现对冷热源机房系统进行全过程的协同高效率运行控制。
【专利说明】
一种中央空调冷热源机房高效控制系统
技术领域
[0001]本实用新型提供了一种中央空调冷热源机房高效控制系统。
【背景技术】
[0002]中央空调冷/热机房系统占整个中央空调系统耗能的70%左右，因此冷/热源机房系统的综合运行效率高低，是反映整个中央空调系统是否节能高效的一个重要指标，现有的中央空调冷/热源机房系统在实际运行状态下，不能结合实际环境温、湿度，室内实际负荷值，自动控制机房内设备运行数量及供冷/热的温度变化，不能直观动态地监测、记录整个中央空调系统的各项运行数据、评测实时的冷/热源机房系统综合运行效率，不能动态修正冷/热源机房系统的各种设备协同高效运行，同时不能恒定冷/热源机房系统在全年的综合运行效率多设计满负荷效率值，只有系统内设备的联锁运行控制。
[0003]由于中央空调冷/热源机房系统在全年运行过程中，满负荷运行的时间占10%左右，部分负荷运行的时间占90%之多，因此系统设计满负荷效率值，不能真实的反映冷/热源机房系统实际运行时的综合效率值。但是现时的中央空调系统节能指标评估均是采用设计图纸数据，不能深入到系统实际运行的效率进行节能指标评估，更不可能在系统寿命期内持续评估。
[0004]所以现时的机房群控系统只针对冷/热源机房系统内设备联锁控制，冷冻水栗单独变频调节的控制系统，无法实现冷/热源机房系统的所有设备动态优化控制调节，不能实现冷/热原机房系统全年综合效率值多设计满负荷效率值的主要原因。
[0005]现有的中央空调机房群控系统使用中有以下不足:
[0006]1、只对冷/热源机房系统的设备做联锁运行控制，设置的控制器、传感器点数不足不合理，不能实现系统内每台设备的综合数据采集及控制，因此在实际运行过程中，不能实现对每台设备的动态协同控制，无法维持整个系统在任何负荷段均运行在最高效率工作下。无法动态、精准的控制、记录、评测冷/热源机房系统的运行效率；
[0007]2、由于没有采集足够的冷/热源机房系统的综合运行数据为依据，所以日常管理和控制均是参考经验值来实施，导致管理不当的能源消耗严重，同时需投入大量的管理人力，同时不能对冷/热源机房系统的综合运行效率进行精准、科学、针对性的评测，只能根据经验值进行估算，因此也无法对冷/热源机房系统的节能性进行合理、准确的控制。
[0008]3、只能实现自动、手动二种控制模式，不能实现全自动、半自动、手动的三种运行模式，不能深分的发挥出冷/热源机房系统的节能效率，节能效果并不显著，不能有效的起到节能降耗作用，严重的打击了用户、投资者在中央空调节能降耗上的投入信心和决心。
【实用新型内容】
[0009]基于以上不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种中央空调冷热源机房高效控制系统，其能实现对冷热源机房系统进行全过程的协同高效率运行控制，实现冷热源机房系统全年运行效率多设计满负荷效率。
[0010]为了解决以上技术问题，本实用新型采用了以下技术方案:
[0011]—种中央空调冷热源机房高效控制系统，包括用于采集冷冻水的供回水温度和冷却水的进出水温度的第一温度采集装置，用于采集冷冻水和冷却水的流量的流量采集装置，用于采集冷冻水栗扬程和冷却水栗扬程的压差采集装置，用于采集冷却塔进出水温度的第二温度采集装置，用于检测室外温湿度的温湿度采集装置，用于采集冷水主机和水栗的实时功率的第一电力采集装置，用于采集冷却塔实时功率的第二电力采集装置，用于采集冷/源机房系统耗水量的耗水量采集装置，用于控制第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置进行数据采集，并控制冷水主机、水栗协同高效运行的执行控制器，用于控制第二温度采集装置、温湿度采集装置进行数据采集，并控制冷却塔运行数量及调节冷却塔风机电机转速的冷却塔控制器，用于根据采集到的温度、流量、压差、温湿度、电力和耗水量数据控制各个设备协同运行的机房控制器;所述第一电力采集装置、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置均与所述执行控制器连接;所述第二电力采集装置、耗水量采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置均与所述冷却塔控制器连接，所述执行控制器和冷却塔控制器均与机房控制器连接。
[0012]还包括用于控制水栗转速的第一变频器和用于控制冷却塔电机转速的第二变频器，所述执行控制器通过控制第一变频器来控制冷水主机、水栗协同高效运行，所述冷却塔控制器通过控制第二变频器来调节风机转速。
[0013]所述第一温度采集装置包括用于采集冷冻水供水温度的第一温度传感器、用于采集冷冻水回水温度的第二温度传感器、用于采集冷却水进水温度的第三温度传感器以及用于采集冷却水回水温度的第四温度传感器。
[0014]所述流量采集装置包括用于采集冷冻水流量的第一流量传感器以及用于采集冷却水流量的第二流量传感器。
[0015]所述压差采集装置包括用于检测冷冻水栗扬程的第一压差传感器以及用于检测冷却水栗扬程的第二压差传感器。
[0016]所述压差装置还包括用于采集冷冻水主管最不利压差的第三压差传感器。
[0017]所述第二温度采集装置包括用于采集冷却塔进水温度的第五温度传感器和用于采集冷却塔出水温度的第六温度传感器。
[0018]还包括用于记录存储所有数据的服务器。
[0019]还包括用于人机交互的工作站。
[0020]采用以上技术方案，本实用新型取得了以下技术效果:
[0021](I)本实用新型中央空调冷/热源机房高效控制系统装置，可以全方位的实时监测、记录冷/热源机房系统内每台主机的冷冻水进出水温度、冷却水进出水温度、风冷主机的进风温度、环境干湿球温度、冷冻水流量、冷却水流量、每台主机及系统总的输出冷热量、每台主机、水栗、冷却塔等设备的耗电量，根据以上采集所得数据，自动评测并记录每台主机的实时运行效率、每台水栗的输送效率、每台冷却塔的冷却效率以及整个机房的综合效率，真正实现有实际动态数据为依据的动态全过程跟踪及控制，对冷/热源机房系统内的所有设备进行动态运行过程实时效率进行评测并记录，为不断的提高系统运行效率提供准确、完善的数据支持，其能够动态采集中央空调系统运行过程中的各种数据，并对整个中央空调系统的综合运行能效数据进行评测并累计记录。因为采集到冷/热源机房系统的全方位的数据信息，才能实现对冷/热源机房系统进行全过程的协同高效率运行控制，实现冷/热源机房系统全年运行效率多设计满负荷效率。
[0022](2)冷冻水栗设变频控制，根据实测末端冷冻水流量需求、最不利环路的压差变化和冷冻水进出水温差变化，精准控制流量分配和水栗的运行频率，确保冷冻水的供回水温差大于或等于设计值，杜绝大流量小温差的不节能现象。
[0023](3)冷却水栗设变频控制，根据实测水流量需求和冷却水进出水温差变化精确控制制冷主机并联回路的动态压力平衡和水栗运行频率，确保冷却水的供回水温差大于或等于设计值，杜绝大流量小温差的不节能现象，并能保证冷水主机在最高效率区间运行。
[0024](4)根据实测冷却水流量自动控制投入运行的冷却塔台数;根据出水温度与室外湿球温度的差值变化分别控制风机的运行频率，确保冷却塔的冷幅在最优水平，确保每台冷却塔的出水温度的平衡以削减冷却的不平衡而造成的冷却能力的下降，为冷水主机提供最佳的冷却效果，维持冷/热源机房系统高效运行。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型中央空调冷热源高效控制系统的系统架构图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型提供了一种中央空调冷热源机房高效控制系统，包括机房控制器1、执行控制器4、冷却塔控制器5、第一电力采集装置7、第二电力采集装置10、耗水量采集装置11、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置23，其中:第一温度采集装置，用于采集冷冻水的供回水温度和冷却水的进出水温度;流量采集装置，用于采集冷冻水和冷却水的流量;压差采集装置，用于采集冷冻水栗扬程和冷却水栗扬程;第二温度采集装置，用于采集冷却塔进出水温度;温湿度采集装置23，用于检测室外温湿度;第一电力采集装置7，用于采集冷水主机和水栗的实时功率;第二电力采集装置10，用于采集冷却塔实时功率;耗水量采集装置11，用于采集冷/源机房系统耗水量;执行控制器4，用于控制第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置进行数据采集，并控制冷水主机、水栗协同高效运行;冷却塔控制器5，用于控制第二温度采集装置、温湿度采集装置23进行数据采集，并控制冷却塔运行数量及调节冷却塔风机电机转速;机房控制器I，用于评测冷热源机房系统综合效率，计算末端实时负荷需求，自动调节冷水主机运行台数，自动动态修正冷热源机房系统供冷热温度设定，控制冷热源机房设备协同高效运行。其中，机房控制器的型号为AEE-963SL，执行控制器的型号为AEE-963EL，冷却塔控制器的型号为AEE-963CS。
[0027]其中，本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统还包括用于控制水栗转速的第一变频器8和用于控制冷却塔电机转速的第二变频器9，所述执行控制器4通过控制第一变频器8来控制冷水主机、水栗协同高效运行，所述冷却塔控制器5通过控制第二变频器9来调节风机转速。
[0028]其中，所述第一温度采集装置包括用于采集冷冻水供水温度的第一温度传感器12、用于采集冷冻水回水温度的第二温度传感器13、用于采集冷却水进水温度的第三温度传感器14以及用于采集冷却水回水温度的第四温度传感器15。所述流量采集装置包括用于采集冷冻水流量的第一流量传感器16以及用于采集冷却水流量的第二流量传感器17。所述压差采集装置包括用于检测冷冻水栗扬程的第一压差传感器18以及用于检测冷却水栗扬程的第二压差传感器19。所述压差装置还包括用于采集冷冻水主管最不利压差的第三压差传感器20。第一温度传感器12、第二温度传感器13、第三温度传感器14、第四温度传感器15、第一流量传感器16、第二流量传感器17、第一压差传感器18、第二压差传感器19和第三压差传感器20通过模拟量数据采集线路与执行控制器4连接;第一电力采集装置7采用网络电表，网络电表、用于控制及监测采集冷水主机运行数据的监控装置6和第一变频器8通过RS485总线采用Modbus RTU通讯协议与执行控制器4通讯连接。
[0029]其中，所述第二温度采集装置包括用于采集冷却塔进水温度的第五温度传感器21和用于采集冷却塔出水温度的第六温度传感器22。温湿度采集装置23具体为用于采集室外温湿度的气象传感器，第二电力采集装置10为网络电表，耗水量采集装置11为网络水表。第五温度传感器21、第六温度传感器22和气象传感器通过模拟量数据采集线路与冷却塔控制器5连接；第二变频器9、第二电力采集装置10和耗水量采集装置11通过RS485总线采用Modbus RTU通讯协议与冷却塔控制器5连接。执行控制器4、冷却塔控制器5通过局域网与机房控制器I连接。
[0030]本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统还包括用于记录存储所有数据的服务器2和用于人机交互的工作站3。服务器2通过局域网与机房控制器I连接;工作站3通过局域网服务器2连接。
[0031]第一压差传感器18安装在冷冻水栗进出水管二侧，并最靠近栗体。第二压差传感器19安装在冷却水栗进出水管二侧，并最靠近栗体。第三压差传感器20安装在冷冻水主管路最远端的供回水管二侧。第五温度传感器21和第六温度传感器22安装在冷却塔的进出水管靠近冷却塔侧。温湿度采集装置23安装在离冷却塔进风侧3米内，空气流通好阳光不能直接照射的位置。
[0032]机房控制器I根据温湿度采集装置23采集的环境空气状态，自动转换冷热源机房的运行模式。机房控制器I根据第一温度传感器12、第二温度传感器13和第一流量传感器16采集到的数据，计算出末端需求负荷，根据温湿度采集装置23采集的环境空气状态，修正冷水主机的出水温度，提高冷热源机房系统的运行效率，计算出最佳效率的运行机组搭配数量，搭配出最佳运行效率的机组数量及输出负荷。实现冷热源机房系统在全负荷段均在高效率下运行，维持全年综合运行效率多设计满负荷效率。
[0033]第一温度传感器12、第二温度传感器13、第三温度传感器14和第四温度传感器15检测冷水主机的冷冻、冷却水进出水温度，第一流量传感器16检测冷水主机冷冻水流量，第二流量传感器17检测冷水主机冷却水流量，动态采集温度、流量数据，传送到机组执行控制器4上，用于计算冷水机组实时输出冷量、热量，根据实时输出冷、热量计算出最佳水量调节冷冻、冷却水栗运行频率，实现机组最佳运行效率的搭配运行。第一压差传感器18和第二压差传感器19检测水栗在不同频率流量运行工况下的扬程，同时检测末端系统在不同负荷工况下的水阻值，通过数据线与执行控制器4连接，检测水栗最佳效率运行数据，为控制逻辑提供优化水栗运行效率提供依据。
[0034]执行控制器4根据检测到的冷水主机的冷冻水供回水温度和冷却水进出水温度以及冷水主机的冷冻水、冷却水流量数据，计算机组实现输出的冷/热功率，动态调节冷却、冷冻水栗的运行状态，实现冷却、冷冻水量与机组输出功率相匹配，避免大流量小温度的能源浪费。
[0035]冷却塔控制器5根据第二流量传感器17采集到的冷却水流量、第五温度传感器21和第六温度传感器22检测的冷却塔进出水温度、温湿度采集装置23检测的环境空气温湿度数据，计算出冷却塔启动台数，再根据冷却塔出水温度与环境温湿度差值计算出最佳冷却风量，控制冷却塔风机运行频率，实现为冷水主机提供最佳冷却温度的同时冷却塔最高效率运行。
[0036]机房控制器I根据第一网络电表和第二网络电表采集每台设备的实时耗电量，第一温度传感器12、第二温度传感器13和第一流量传感器16采集到的数据，自动运算评测出冷/源机房系统的实时、日、月、年累计耗电量、输出功率、运行效率、热平衡等数据。
[0037]其中，执行控制器4，冷却塔控制器5，第一网络电表、第二网络电表、第一变频器8、第二变频器9、网络水表、各个温度传感器、流量传感器、压差传感器以及气象传感器根据冷/热源机房系统的设备数量配置不同的数量，但是其对应的功能作用相同。
[0038]全自动模式运行下，首先根据室外空气状态的检测值与空调区域的热平衡计算临界值进行比较判断，确定冷/热源系统的运行模式，运行模式分为夏季供冷模式、过渡季节同时供冷/供热运行模式、冬季供热模式和值班模式。过渡季节运行模式为:同时需要供冷和供热季节;冬季运行模式为:单独需要供热季节;值班运行模式为:室外温度低于预设值、或系统休息时段。以上运行模式根据室外空所状态的变化或末端控制系统信号，自动执行模式转换。半自动运行模式，机组执行控制器4采集冷水主机、变频器、网络电表数据，冷水主机冷冻、冷却进出水的温度、流量采集，针对单机组内的冷水主机、水栗、阀门等联锁控制，水栗运行频率调节，恒定单机组在各负荷段均在最佳综合效率条件下运行。同时根据室外空气状态的变化动态修正冷水主机的出水温度，提高冷水主机运行效率。实现单机组自动高效协同运行。根据负荷自调节机组运行数量，运行效率最优为目标的设备优化配置运行管理，同时根据累计运行时间自动平衡各机组的优先运行(针对相同功率机组有效)。根据室外空气状态的变化动态修正机房出水温度，提高机房运行效率。
[0039 ]根据冷水主机生产商提供的最佳部分负荷率电子表格或曲线，对应冷却水的进水温度及冷冻水出水温度设定值确定机组的最佳负荷值，如果厂家无法提供也可以根据冷却水进水温度与冷冻水出水设定值计算确定最佳负荷值，根据末端负荷实测需求，计算需要投入的机组规格和台数，实现最优台数控制;通过冷冻、冷却水的等百分比流量控制，保证冷/热源机房系统的全自动高效协同运行。实现全自动化控制的无人值守机房，继节约大量的管理成本，又大幅提高冷/热源机房系统的运行效率，节约中央空调系统的运行成本。
[0040]直观、精准地记录每台设备的运行效率，对设备更新提供科学、准确的数据，有效避免盲目更新设备造成的资源浪费，让管理人员科学、准确的判断设备更新必要性，减少高耗能设备继续运行导致的能源浪费，同时科学、直观的评测更新设备的节能效果。
[0041]持续记录系统综合运行效率，实现动态分析系统的不合理耗能点，为持续提高中央空调系统的节能高效运行，提供了真实、精确的运行数据，通过不间断的数据更新和节能措施，实现真正的持续高效节能运行。
[0042]提供冷/热源机房系统保养提示信息，同时通过所提供的实时数据与历史数据比对，对每项保养、维护的效果实现真实、可靠的评测和监督。
[0043]本实用新型所取得的有益效果是:
[0044]1、本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统实现动态采集中央空调冷/热源机房系统的各种数据，并对冷/热机房系统内的所有参与运行的所有设备，实行过程动态调节控制，实现精确高效运行控制，并对运行效率结果进行动态评测，系统数据评测准确度高达±5%。实现整个冷/热源机房系统协同高效运行，达到冷/热源机房系统全年最佳效率的节能控制目标。让设计效率在实际运行中有效、真实的实现，解决现时节能评估只停留在设计图上无法在实际系统运行上实现的行业难点。让中央空调系统节能评估深入到项目实际运行结果中，并且能对系统寿命期内均实现持续的节能评估。
[0045]2、冷/热源机房系统应用本高效控制系统装置，让冷/热源系统管理者，在有动态、累计综合运行能效数据为依据，科学、合理、轻松、持续地实现中央空调系统的高效节能运行；
[0046]3、冷/热源机房系统应用高效控制系统装置后，对中央空调设备、系统维护保养工作提示及评测，对维护保养效果做出科学、公正、直观的评测并记录。
[0047]4、冷/热源机房系统应用高效控制系统装置后，能自动记录每台设备及机房的运行历史数据，能直观、合理地记录每台设备的运行效率，对设备更新提供科学、精准的数据，有效避免盲目更新设备造成的资源浪费。让管理人员科学、准确的判断设备更新必要性，减少高耗能设备继续运行导致的能源浪费，同时科学、公正的评测更新设备后的节能效果。
[0048]5、冷/热源机房系统应用高效控制系统装置后，能有效的保持冷/热源机房系统持续稳定地高效运行，从系统设备启动运行之日起，就记录保存所有关键的数据，让进一步的节能降耗提供科学、准确的评估依据，为实现精准的节能降耗提供保障，让每一项节能降耗投入均是效果显著的。
[0049]6、本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统的推广应用，可采集存储大量的冷/热源机房系统动态运行数据，为行业设备生产厂提高设备运行效率、设计院设计高效节能中央空调系统和开发高效新型设备、政府制定建筑节能政策提供大量真实、准确、科学的宝贵原始运行数据。所以本实用新型中央空调冷热源机房高效控制系统为节能降耗带来积极的提高、促进功能，社会效益经济效益均相当显著。在建筑节能实施过程，冷/热源系统节能的投入更加精准、科学，让节能投入与产出成正比，避免当前节能不节钱及既不节能又不节钱的不良现象。提高业主、投资方在节能降耗的投资积极性，有助于国家倡导的建筑节能减排政策，更有效的执行、落实、监督。
[0050]最后应说明的是:以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:包括用于采集冷冻水的供回水温度和冷却水的进出水温度的第一温度采集装置，用于采集冷冻水和冷却水的流量的流量采集装置，用于采集冷冻水栗扬程和冷却水栗扬程的压差采集装置，用于采集冷却塔进出水温度的第二温度采集装置，用于检测室外温湿度的温湿度采集装置，用于采集冷水主机和水栗的实时功率的第一电力采集装置，用于采集冷却塔实时功率的第二电力采集装置，用于采集冷/源机房系统耗水量的耗水量采集装置，用于控制第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置进行数据采集，并控制冷水主机、水栗协同高效运行的执行控制器，用于控制第二温度采集装置、温湿度采集装置进行数据采集，并控制冷却塔运行数量及调节冷却塔风机电机转速的冷却塔控制器，用于根据采集到的温度、流量、压差、温湿度、电力和耗水量数据控制各个设备协同运行的机房控制器;所述第一电力采集装置、第一温度采集装置、流量采集装置、压差采集装置均与所述执行控制器连接;所述第二电力采集装置、耗水量采集装置、第二温度采集装置、温湿度采集装置均与所述冷却塔控制器连接，所述执行控制器和冷却塔控制器均与机房控制器连接。2.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:还包括用于控制水栗转速的第一变频器和用于控制冷却塔电机转速的第二变频器，所述执行控制器通过控制第一变频器来控制冷水主机、水栗协同高效运行，所述冷却塔控制器通过控制第二变频器来调节风机转速。3.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述第一温度采集装置包括用于采集冷冻水供水温度的第一温度传感器、用于采集冷冻水回水温度的第二温度传感器、用于采集冷却水进水温度的第三温度传感器以及用于采集冷却水回水温度的第四温度传感器。4.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述流量采集装置包括用于采集冷冻水流量的第一流量传感器以及用于采集冷却水流量的第二流量传感器。5.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述压差采集装置包括用于检测冷冻水栗扬程的第一压差传感器以及用于检测冷却水栗扬程的第二压差传感器。6.根据权利要求5所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述压差采集装置还包括用于采集冷冻水主管最不利压差的第三压差传感器。7.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述第二温度采集装置包括用于采集冷却塔进水温度的第五温度传感器和用于采集冷却塔出水温度的第六温度传感器。8.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:还包括用于记录存储所有数据的服务器。9.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:还包括用于人机交互的工作站。10.根据权利要求1所述的中央空调冷热源机房高效控制系统，其特征在于:所述系统包括全自动无人值守、半自动高效运行、手动单独控制模式。
【文档编号】F24F11/00GK205717751SQ201620381294
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】刘定华
【申请人】刘定华
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