专利名称：一种中央空调系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及中央空调系统平衡调控技术，尤其是涉及一种暖通空调系统水平衡调控技术。
背景技术：
设置中央空调系统的主要目的是为了获得舒适的室内环境，常见的中央空调系统多采用异程式输配布置循环水管线，在使用中往往会出现以下几种问题1、不能总是在所有的末端房间内获得所需的温度，特别是当局部末端热负荷出现变化后，不能及时调整至所需的温度；2、即使冷量或热量产出装置有足够的容量的情形下，系统中还是会出现冷热不均的现象；3、当室温达到需要值时，末端的输出仍会不断发生振荡；4、在离供水主管道近的房间时常出现水锤声；5、室内有时会有过冷或令人讨厌的吹风感。出现这些问题不仅会导致舒适性欠佳，而且还导致系统能耗增加。运行情况较为满意的系统也会多耗能40%。究其原因，主要是连接在管路上的末端装置所需要的流量以及管路中各处的水阻不尽相同，对实际的流量分配有很大的影响，使水流量未能合理地分配到整个水循环系统中，存在水流不平衡的问题，靠近供水主管道的设备的“过流”现象导致远离供水主管道的设备内“欠流”现象的发生。因此，为了提升舒适性，取得最大限度的节能效果，对循环水回路必须进行流量平衡调控。为了补偿循环水管路中的压降，达到平衡系统压力的效果，出现了采用同程输配方式(有三根输配管)的水循环回路。虽然该方式使得供、回水干管所路经的距离基本相等，即消耗的沿程阻力基本相同，因此各环路的阻力基本平衡，但这种布置方式相对异程式输配而言，增加了回水干管的长度，耗时费工费料，增加了部分投资费用，而且增加的管道也势必产生能量损失。此外，由于施工的实际工程中是不可能保证所有的管段都具有相同的压降的，因此实际上的压差还是会不一致。针对上述问题，出现了利用压差平衡方法控制中央空调水系统循环的方法，该方法是在异程式输配的基础上，加装压差平衡阀，利用压差作用来调节阀门的开度，利用阀芯的压降变化来弥补管路阻力的变化，在一定的流量范围内，可以有效地控制被控系统的压差恒定，从而使工况变化时仍能保持压差基本不变。采用这种方式，压差平衡阀内部容易出现阻塞，而且每个压差平衡阀都需要调试，整个系统的调试工作相对复杂，对调试者的经验要求高，而且调试工作均是在静态状态下进行的，调试完成后，每个压差平衡阀的阻力相对固定，并不能随时适应系统负荷的变化，不能始终保证系统的平衡。此外通常是以20°C的水来进行系统调试的，在供冷时，普通的水在7°C _12°C的正常运行下，原来获得的水力平衡是可以维持的；但对于含有30%乙二醇的水，在TC -12°C的工况下，管道压力损失比20°C时大4%;在采暖时，平均水温达到60°C，管道压力损失大约下降15%，管道水力阻力减小，原有的平衡会被打破。针对压差平衡法存在的问题，近年来出现了流量平衡控制方法，在异程式输配系统中的末端增设流量平衡阀，可直接根据设计来设定流经末端的流量，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，无论系统压力怎样变化均可保持末端设定流量不变，使管网流量调节一次完成，把调试工作变为简单的流量分配，有效地解决管网的水力平衡失调问题。而且设置流量平衡阀可以使每个末端单元的流量保持一致，从而解决原先因为管路较多、静态平衡不准确以及水温的影响造成系统平衡困难的问题。在系统末端设置流量平衡阀时，阀门控制的设定值是按照该末端单元的设计负荷来选取的，即流量平衡阀的最大流量是所处末端单元在最大设计负荷条件下的可流通流量，在实际使用中流量平衡阀主要起到限流的作用，一旦末端单元的负荷需求超过原设计最大负荷时，就无法再去增加流经该末端单元的冷媒流量了，导致舒适性下降，无法实现在一个区域内能量的调配。由此可见，选择一种合适的中央空调装置及控制方法，对于同时满足舒适性和节 能效果起到重要的作用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可以兼顾舒适性和节能要求的中央空调系统。本实用新型的技术解决方案是一种中央空调系统，包括冷冻机组、冷却水回路、设置在冷却水回路上的冷却水泵、冷却水泵变频器、循环水回路、设置在循环水回路上的循环水泵、循环水泵变频器、并联设置在循环水回路上的若干循环水支路以及设置在各房间内的温控器、末端风机盘管、新风机组和空气处理机组，其中循环水回路包括进水总管和回水总管，循环水支路包括进水支管和回水支管，末端风机盘管、新风机组和空气处理机组分别并联设置在循环水支路上，在各所述回水支管上分别设有用于控制回水支管流量的区域流量平衡阀，在各所述末端风机盘管的回水管上分别设有能量平衡阀，该能量平衡阀分别接收设置在所述末端风机盘管回水管上的末端回水温度传感器和所述温控器输出的信号。循环水回路上会并联很多循环水支路，例如多层的酒店、办公室等使用中央空调系统的场所，每层均会设置有循环水支路，各房间内的末端风机盘管、新风机组和空气处理机组均并联在循环水支路上，不同的循环水支路到循环水泵出口的的距离不同，通过在循环水支路上设置区域流量平衡阀，可以自动检测流经该循环水支路的回水流量，根据支管设定流量值调节区域流量平衡阀开度，从而控制循环水支路的流量不超过支管设定流量值，达到在一定区域范围内最大量定量供给的效果，而且可以有效解决近端压差大、远端压差小的矛盾，从而在整体上减少系统循环水用量，能及时对循环水泵进行变频，有效节约能量；在末端风机盘管上设置的能量平衡阀可以根据末端回水设定温度值和室温设定值及时调节该末端处的能量供给，无论该末端内热负荷如何变化，都可以恒定末端风机盘管的回水温度达到设计要求，从而保证末端处换热效率最高，既能恰好满足负荷需求，又能及时将热量供需进行转移，从而提高该末端处的舒适性。将区域流量平衡阀和末端能量平衡阀相结合，既能保证末端处舒适性的要求，又能适应末端处负荷变化多样的特点，及时将热负荷在一定区域内转移，同时还能保证分配给该区域内的流量不超过设计值，达到兼顾舒适性和节能的效果。在各所述新风机组和空气处理机组的回水管上分别设有能量平衡阀，该能量平衡阀分别接收设置在所述新风机组、空气处理机组回水管上的末端回水温度传感器以及所述温控器输出的信号。可以根据末端回水温度和室温要求及时调节新风机组和空气处理机组处的能量供给，无论该末端内热负荷如何变化，都可以恒定新风机组和空气处理机组的回水温度达到设计要求，从而保证末端处换热效率最高，既能恰好满足负荷需求，又能及时将热量供需进行转移。在所述回水支管上设有支管回水温度传感器，所述区域流量平衡阀接收该支管回水温度传感器输出的信号。区域流量平衡阀可以在限流的基础上，进一步接受水温调节，当热负荷在不同循环水支路间转移时，可以提高调节效率，缩短达到平衡的时间，进而节约能量。在各所述新风机组和空气处理机组的回水管上分别设有用于控制回水流量的末端流量平衡阀，该末端流量平衡阀分别接收设置在所述新风机组、空气 处理机组回水管上的末端回水温度传感器以及所述温控器输出的信号。新风机组和空气处理机组属于大型机组，用水量大，存在严重的静态水力不平衡问题，的回水管上设置末端流量平衡阀，可以限制流经这些大型末端设备的最大流量，节约多余的水量，在最大限量的基础上，进行回水温度的调节，从而实现最好的平衡效果。本实用新型的优点是1、解决了静态和动态不平衡导致的冷热不均问题，使系统更稳定，直接控制到单元末端的换热效率和送风效果，提升舒适度；2、由于整个水系统得到平衡及进行了变频控制，保证了制冷机组及水泵以最高效的工作状态运行，实现最大限度的节能效果；3、减少设计工作量，使用异程式输送官网，不需要对管网进行繁琐的水力平衡计算，降低设计难度，把复杂的调试工作简化为简单的流量分配和能量调配。4、对施工单位而言，不需要安装同程管道，不需要进行系统调试，节约项目成本、大量时间、使用的面积和空间，减小能耗，提高经济效益。5、由于水系统的流量平衡和能量平衡是自动进行，冷暖工况也是自动转换，变频节能运行也是自动完成调节，杜绝了人为误操作的可能性。
附图I为本实用新型实施例I的结构示意图；附图2为本实用新型实施例I中能量平衡阀的控制原理图；附图3为本实用新型实施例2的结构示意图；附图4为本实用新型实施例2中区域流量平衡阀的控制原理图；附图5为本实用新型实施例3的结构示意图；附图6为本实用新型实施例3中末端流量平衡阀的控制原理图；I、冷冻机组，2、蒸发器，3、冷凝器，4、循环水泵，5、冷却水泵，6、循环水回水温度传感器，7、循环水进水温度传感器，8、冷却水进水温度传感器，9、冷却水回水温度传感器，10、区域流量平衡阀，11、集水器，12、分水器，13、空气处理机组，14、房间，15、能量平衡阀，16、末端风机盘管，17、新风机组，18、冷却水泵变频器，19、循环水泵变频器，20、冷却塔，21、压差传感器，22、旁通阀，23、温控器，24、分流保护装置，25、进水总管，26、回水总管，27、进水支管，28、回水支管，29、末端回水温度传感器，30、支管回水温度传感器，31、末端流量平衡阀。
具体实施方式
由于中央空调系统已经非常常见，如风机盘管、空气处理机组、冷冻机组、水泵等设备均为现有技术常见设备，本实用新型内容中不做进一步详细描述。实施例I :参阅图1，一种中央空调系统，包括冷冻机组I、冷却水回路、设置在冷却水回路上的冷却水泵5、冷却水泵变频器18、循环水回路、设置在循环水回路上的循环水泵4、循环水泵变频器19、并联设置在循环水回路上的若干循环水支路以及设置在各房间14内的温控器23、末端风机盘管16、新风机组17和空气处理机组13，其中循环水回路包括进水总管25和回水总管26，循环水支路包括进水支管27和回水支管28，末端风机盘管16、新风机组17和空气处理机组13分别并联设置在循环水支路上，在各所述回水支管28上分别设有用于控制回水支管流量的区域流量平衡阀10，在各所述末端风机盘管16的回水管上分别设有 能量平衡阀15，该能量平衡阀15分别接收设置在所述末端风机盘管16发回水管上的末端回水温度传感器29和所述温控器23输出的信号。应用在制冷工况中，根据建筑物的特点，划分不同区域，例如以不同建筑物分别划区，或以同一建筑物的不同楼层划分区域，在区域的回水支管上设置区域流量平衡阀10，通过其内置的流量传感器检测回水支管流量，并与设定流量值相比较调节阀门的开度，使支管流量限制在设计值以内。在各区域房间14内的各个末端风机盘管16、空气处理机组13、新风机组17的回水管上分别设置能量平衡阀15，在各末端设备的回水管上设置末端回水温度传感器29，能量平衡阀15首先根据末端回水温度传感器29检测到的回水温度与设置值相比较，调节阀门开度，使末端设备回水管路的回水温度大于或等于设置值，保证末端风机盘管16、空气处理机组13、新风机组17的换热供给与负荷需求一致，此时效率最高，然后按照房间温控器23给出的指令微调阀门开度，使末端流量满足舒适性要求。参阅图2，为能量平衡阀15的调节原理图，其中包括以下步骤Al、末端回水水温检测，通过末端回水温度传感器获取实际水温，进入下一步；A2、判断冷热工况，进入下一步；A3、根据冷热工况选择回水温度设置值，进入下一步；A4、比较实际水温和回水温度设置值，并进入下一步；A5、判断实际水温是否小于或等于设置值，如是，进入A6步，如否，进入A7步；A6、输出指令减小阀门开度，返回Al步；A7、接受房间温控器信号控制，重置回水温度设置值为温控器设定值，并进入下一
I K
少；A8、判断实际水温是否大于设置值，如是，进入A9步，如否，进入AlO步；A9、输出指令增加阀门开度，并返回Al步；A10、输出指令减小阀门开度，并返回Al步。设置在循环水回路上的冷冻机组I中主要包括蒸发器2和冷凝器3。插入在冷凝器3进水管路上的冷却水进水温度传感器8和插入在冷凝器3出水管路上的冷却水回水温度传感器9把检测到的水温信号发送到变频控制器18，再由变频控制器18输出控制位于循环水回路上与冷凝器3连接的冷却水泵5，控制冷却水泵5的工作频率。同样的，插入在蒸发器2进水管路上的循环水回水温度传感器6和插入在蒸发器2出水管路上的循环水进水温度传感器7把检测到的水温信号发送到变频控制器19，再由变频控制器19输出控制位于循环水回路上与蒸发器2连接的循环水泵4，控制循环水泵4的工作频率。连接在冷却水回路上的冷却塔20将冷凝器换热后的水冷却。连接在循环水回路上的集水器11和分水器12之间接有压差传感器21，分流保护装置24接受压差传感器21和温度传感器7的信号，输出控制在供回水路之间设置的旁通阀22，保证主机的安全使用和管路的正常运行。实施例2参阅图3，一种中央空调系统，包括冷冻机组I、冷却水回路、设置在冷却水回路上的冷却水泵5、冷却水泵变频器18、循环水回路、设置在循环水回路上的循环水泵4、循环水泵变频器19、并联设置在循环水回路上的若干循环水支路以及设置在各房间14内的温控器23、末端风机盘管16、新风机组17和空气处理机组13，其中循环水回路包括进水总管25和回水总管26，循环水支路包括进水支管27和回水支管28，末端风机盘管16、新风机组17 和空气处理机组13分别并联设置在循环水支路上，在各所述回水支管28上分别设有用于控制回水支管流量的区域流量平衡阀10，在各所述末端风机盘管16的回水管上分别设有能量平衡阀15，该能量平衡阀15分别接收设置在所述末端风机盘管16发回水管上的末端回水温度传感器29和所述温控器23输出的信号。在回水支管28上设有支管回水温度传感器30，区域流量平衡阀10接收该支管回水温度传感器30输出的信号。应用在制冷工况中，根据建筑物的特点，划分不同区域，例如以不同建筑物分别划区，或以同一建筑物的不同楼层划分区域，在区域的回水支管上设置区域流量平衡阀10，通过其内置的流量传感器检测回水支管流量，并与设定流量值相比较调节阀门的开度，使支管流量限制在设计值以内。参阅图3，为区域流量平衡阀的控制原理图，其包括以下步骤BI、检测回水支管内回水水温，通过支管回水温度传感器获取实际水温，进入下一
I K
少；B2、判断冷热工况设定是否发生变化，如是，进入B3步，如否，进入B4步；B3、根据当前冷热工况选择回水温度设置值，进入B7步；B4、检测实际回水流量值，并进入下一步；B5、比较实际回水流量值是否小于或等于设置值，如是，进入B7步，如否，进入B6
I K
少；B6、输出指令减小阀门开度，并返回B4步；B7、比较实际水温是否大于或等于回水温度设置值，如否，进入B6步，如是，进入B8步；B8、输出指令增加阀门开度，并返回BI步。在各区域房间14内的各个末端风机盘管16、空气处理机组13、新风机组17的回水管上分别设置能量平衡阀15，在各末端设备的回水管上设置末端回水温度传感器29，能量平衡阀15首先根据末端回水温度传感器29检测到的回水温度与设置值相比较，调节阀门开度，使末端设备回水管路的回水温度大于或等于设置值，保证末端风机盘管16、空气处理机组13、新风机组17的换热供给与负荷需求一致，此时效率最高，然后按照房间温控器23给出的指令微调阀门开度，使末端流量满足舒适性要求。[0057]能量平衡阀15的调节原理与实施例I相同，在此不予赘述。设置在循环水回路上的冷冻机组I中主要包括蒸发器2和冷凝器3。插入在冷凝器3进水管路上的冷却水进水温度传感器8和插入在冷凝器3出水管路上的冷却水回水温度传感器9把检测到的水温信号发送到变频控制器18，再由变频控制器18输出控制位于循环水回路上与冷凝器3连接的冷却水泵5，控制冷却水泵5的工作频率。同样的，插入在蒸发器2进水管路上的循环水回水温度传感器6和插入在蒸发器2出水管路上的循环水进水温度传感器7把检测到的水温信号发送到变频控制器19，再由变频控制器19输出控制位于循环水回路上与蒸发器2连接的循环水泵4，控制循环水泵4的工作频率。连接在冷却水回路上的冷却塔20将冷凝器换热后的水冷却。连接在循环水回路上的集水器11和分水器
12之间接有压差传感器21，分流保护装置24接受压差传感器21和温度传感器7的信号， 输出控制在供回水路之间设置的旁通阀22，保证主机的安全使用和管路的正常运行。实施例3 参阅图5，为又一种中央空调系统，包括冷冻机组I、冷却水回路、设置在冷却水回路上的冷却水泵5、冷却水泵变频器18、循环水回路、设置在循环水回路上的循环水泵4、循环水泵变频器19、并联设置在循环水回路上的若干循环水支路以及设置在各房间14内的温控器23、末端风机盘管16、新风机组17和空气处理机组13，其中循环水回路包括进水总管25和回水总管26,循环水支路包括进水支管27和回水支管28,末端风机盘管16、新风机组17和空气处理机组13分别并联设置在循环水支路上，在各所述回水支管28上分别设有用于控制回水支管流量的区域流量平衡阀10，在各所述末端风机盘管16的回水管上分别设有能量平衡阀15，该能量平衡阀15分别接收设置在所述末端风机盘管16发回水管上的末端回水温度传感器29和所述温控器23输出的电信号。应用在制冷工况中，根据建筑物的特点，划分不同区域，例如以不同建筑物分别划区，或以同一建筑物的不同楼层划分区域，在区域的回水支管上设置区域流量平衡阀10，通过其内置的流量传感器检测回水支管流量，并与设定流量值相比较调节阀门的开度，使支管流量限制在设计值以内。在各区域房间14内的各个末端风机盘管16的回水管上分别设置能量平衡阀15，在空气处理机组13、新风机组17的回水管上分别设置末端流量平衡阀31，在各末端设备的回水管上设置末端回水温度传感器29，能量平衡阀15首先根据末端回水温度传感器29检测到的回水温度与设置值相比较，调节阀门开度，使末端设备回水管路的回水温度大于或等于设置值，保证末端风机盘管16换热供给与负荷需求一致，此时效率最高，然后按照房间温控器23给出的指令微调阀门开度，使末端流量满足舒适性要求。参阅图6，为末端流量平衡阀31的控制原理图，其包括以下步骤Cl、检测回水管内回水水温，通过末端回水温度传感器获取实际水温，进入下一
I K
少；C2、判断冷热工况设定是否发生变化，如是，进入C3步，如否，进入C4步；C3、根据当前冷热工况选择回水温度设置值，进入C7步；C4、检测实际回水流量值，并进入下一步；C5、比较实际回水流量值是否小于或等于设置值，如是，进入C7步，如否，进入C6
I K
少；[0069]C6、输出指令减小阀门开度，并返回C4步；C7、比较实际水温是否小于或等于回水温度设置值，如否，进入C6步，如是，进入CS步；CS、接受房间温控器信号控制，重置回水温度设置值为温控器设定值，并进入下一
I K
少；C9、判断实际水温是否大于设置值，如是，进入ClO步，如否，进入Cll步；C10、输出指令增加阀门开度，并返回Cl步；CU、输出指令减小阀门开度，并返回Cl步。设置在循环水回路上的冷冻机组I中主要包括蒸发器2和冷凝器3。插入在冷凝器3进水管路上的冷却水进水温度传感器8和插入在冷凝器3出水管路上的冷却水回水温度传感器9把检测到的水温信号发送到变频控制器18，再由变频控制器18输出控制位于循环水回路上与冷凝器3连接的冷却水泵5，控制冷却水泵5的工作频率。同样的，插入在蒸发器2进水管路上的循环水回水温度传感器6和插入在蒸发器2出水管路上的循环水进水温度传感器7把检测到的水温信号发送到变频控制器19，再由变频控制器19输出控制位于循环水回路上与蒸发器2连接的循环水泵4，控制循环水泵4的工作频率。连接在冷却水回路上的冷却塔20将冷凝器换热后的水冷却。连接在循环水回路上的集水器11和分水器12之间接有压差传感器21，分流保护装置24接受压差传感器21和温度传感器7的信号，输出控制在供回水路之间设置的旁通阀22，保证主机的安全使用和管路的正常运行。以下通过实验进一步说明本实用新型的有益效果测试环境为两层商用写字楼，包括大厅、会议室、办公室和小型仓库，中央空调系统主要为满足夏季制冷需求，供冷面积为1740m2，常驻人员151名。将上述环境分成三个区域，大厅和会议室为一区，办公室为二区，仓库为三区，每个区域分别设置循环水支管，各房间内的末端风机盘管分别并联在各区域的循环水支管上。在区域的回水支管上设置广州新菱(佛R)空调冷冻设备有限公司生产的SPV020F80型区域流量平衡阀，数量三个；在每个末端设备的回水管道上设置广州新菱(佛R)空调冷冻设备有限公司生产的SEV01G20型能量平衡阀，数量24个；房间内温温控器设置温度25°C，末端供冷水温按照进水7°C，回水12°C设置；在循环水主管上设置总流量计检测供冷所用水量，循环水泵和冷却水泵为广一泵业生产的⑶65-30型水泵，电能表为上海哈仪生产的DT862型三相四线有功电能表，计时器使用欣灵电气股份有限公司生产的型号为(欣灵)ZN4896的多功能时间继电器。以下选取运行数据进行说明实验I :环境(干、湿球)温度11点记录为30°〇、26.91，16点记录为33.51、271，
权利要求1.一种中央空调系统,包括冷冻机组、冷却水回路、设置在冷却水回路上的冷却水泵、冷却水泵变频器、循环水回路、设置在循环水回路上的循环水泵、循环水泵变频器、并联设置在循环水回路上的若干循环水支路以及设置在各房间内的温控器、末端风机盘管、新风机组和空气处理机组，其中循环水回路包括进水总管和回水总管，循环水支路包括进水支管和回水支管，末端风机盘管、新风机组和空气处理机组分别并联设置在循环水支路上，其特征在于在各所述回水支管上分别设有用于控制回水支管流量的区域流量平衡阀，在各所述末端风机盘管的回水管上分别设有能量平衡阀，该能量平衡阀分别接收设置在所述末端风机盘管回水管上的末端回水温度传感器和所述温控器输出的信号。
2.根据权利要求I所述的一种中央空调系统，其特征在于在各所述新风机组和空气处理机组的回水管上分别设有能量平衡阀，该能量平衡阀分别接收设置在所述新风机组、空气处理机组回水管上的末端回水温度传感器以及所述温控器输出的信号。
3.根据权利要求I或2所述的一种中央空调系统，其特征在于在所述回水支管上设有支管回水温度传感器，所述区域流量平衡阀接收支管回水温度传感器输出的信号。
4.根据权利要求I所述的一种中央空调系统，其特征在于在各所述新风机组和空气处理机组的回水管上分别设有用于控制回水流量的末端流量平衡阀，该末端流量平衡阀分别接收设置在所述新风机组、空气处理机组回水管上的末端回水温度传感器以及所述温控器输出的信号。
专利摘要本实用新型公开了一种中央空调系统，包括循环水回路、并联设置在循环水回路上的若干循环水支路以及设置在各房间内的温控器、末端风机盘管、新风机组和空气处理机组，其中循环水回路包括进水总管和回水总管，循环水支路包括进水支管和回水支管，末端风机盘管、新风机组和空气处理机组分别并联设置在循环水支路上，在各所述回水支管上分别设有用于控制回水支管流量的区域流量平衡阀，在各所述末端风机盘管的回水管上分别设有能量平衡阀，该能量平衡阀分别接收设置在所述末端风机盘管回水管上的末端回水温度传感器和所述温控器输出的信号。本实用新型的优点是各末端冷热均匀，系统稳定，平衡调节方便，能耗小，兼顾舒适性和节能的要求。
文档编号F24F11/02GK202581682SQ20122014592
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者谭仲禧 申请人:谭仲禧