一种中央空调节能控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种中央空调节能控制系统，用以解决现有技术中中央空调节能控制系统结构不合理，节能效率低，故障概率高，维修困难的问题。本实用新型的中央空调节能控制系统由至少三套独立运行的执行模块，每套执行模块包括一变频器和由所述变频器控制的水泵，各套执行模块分别作为主泵、辅助泵和备用泵。各套变频泵的动力回路及控制回路没有任何直接的横向联系，每套变频泵都可以不依赖控制器及其它控制回路独立运行，每套变频泵是系统的一个基础模块，各套变频泵在正常工作时统一接受中央处理器的控制。本实用新型的中央空调节能控制系统结构设计合理，节能效率高，维修方便。
【专利说明】一种中央空调节能控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及中央空调【技术领域】，特别涉及中央空调节能控制系统。
【背景技术】
[0002]我国目前建筑物消耗的能量中，室内空调系统能耗占的比例约为50%，照明所占比例为33%，可见空调系统能耗非常大；随着空调迅速普及，用电负荷逐年猛增，空调能耗已占全国耗电量的15%左右。
[0003]中央空调水循环系统采用变流量控制是实现系统节能运行的最佳方式，在当前新设计的系统中，变流量控制已被做为基本要求提出，在对老旧的系统进行节能改造时，变流量控制亦是首选方案。循环系统采用变流量控制的节能效果早已被理论和实践证实，但依然存在一些问题。
[0004]有相当一部分用户及节能设备供应商简单的认为变频就是节能，故直接把变频供水系统用于中央空调的循环系统，结果导致节能效果不明显，严重时甚至导致中央空调系统无法正常工作，这是因为变频供水系统一般采取恒压控制，根据用户扬程设定供水压力，而中央空调水循环系统的流量与压力无关，与系统的给水和回水之间的压差相关，当中央空调水循环系统采取压力控制时，如果设定值偏高，系统尚可勉强维持运行，但节能效果大打折扣，如果降低设定值，大气压力、膨胀水箱水位、循环水温度等对水压的影响将非常明显，直接结果是影响中央空调系统运行的稳定，严重时会导致中央空调系统无法正常工作，此类用户，在经过短暂使用发现问题后，一般采取弃用处理，造成严重浪费。
[0005]比较成熟的循环水变流量控制系统大多采取变频、工频混合运行模式，既当负荷较轻时，由一台水泵变频运行，当运行频率达到50赫兹仍不能满足流量需求时，采取加一台工频运行水泵，变频泵用来弥补不足部分的运行模式，这种运行模式的特点是能够较好的解决中央空调系统低负荷运行时的节能问题，但是，当两台以上水泵同时运行时节能效率下降，原因是工频运行水泵不节能，同时运行的变频水泵在低频运行时，当泵头压力不足以推开单流阀时，对系统没有贡献，即使这时只需要变频泵补充很小流量，变频泵也需要在接近工频运行时才开始对系统有贡献，而对变频泵来讲，高频率低流量的运行模式显然是低效率的，而当系统需要较大流量时，往往是峰、谷、平电价的峰值期，此时段节电的经济效益不可忽视。
[0006]目前在用的中央空调节能控制系统普遍采取集中控制模式，既，将与中央空调有关的设备、传感器、控制器作为一个整体来设计，成品的一次主回路、二次控制回路、传感器、控制器等组成一个繁琐、庞杂的控制系统，结果导致系统的运行稳定性差，故障概率较高,且维修人员技术要求高。
[0007]目前中央空调节能控制系统的主控制器普遍采用PLC，这种控制器属于工业通用设备，其特点是通用性、适应性强但专业性差，将其用于中央空调节能控制系统虽然从技术上没问题，但由于不专业，实现起来比较麻烦，使得成品控制回路较复杂，故障隐患相对较多，维修也比较困难。实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的在于提供一种中央空调节能控制系统，用以解决现有技术中的中央空调节能控制系统结构不合理节能效率低、故障概率高维修困难的问题。
[0009]为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是:
[0010]一种中央空调节能控制系统，包括中央处理器，还包括:
[0011 ] 至少三套相互独立的执行模块，每套所述执行模块均包括一变频器和由所述变频器控制的水泵；所述变频器通过电动机带动水泵运行，所述中央处理器通过控制指令输出接口分别与各变频器相接，并控制各变频器完成节能变流量控制。
[0012]优选的，还包括:
[0013]设定模块，与所述中央处理器交互连接，用于设定中央空调的工作任务；
[0014]输入接口，通过所述设定模块与所述中央处理器相接；用于实时采集系统的总流量、总功率、供水温度、供水压力、回水温度、回水压力及各所述变频器的反馈信息；
[0015]编组模块，与所述中央处理器交互连接，用于分配各变频器担任主泵、辅助泵、备用泵中的一种；任一执行模块发生故障后，所述中央处理器将故障信息传送至所述编组模块，由编组模块安排其他执行模块接替故障执行模块运行；
[0016]启动控制模块，与所述中央处理器交互连接，用于控制所述中央空调节能控制系统的启动或停止；
[0017]控制柜盘面，与各变频器交互连接，所述控制柜上设置频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮，所述频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮与变频器--对应。
[0018]其中，所述设定模块的主要任务是设定系统的工作任务，如果执行冷冻水循环任务，系统采取参考给、回水温差的稳压差控制模式。正常情况下，系统压差稳定在系统允许的最小值，当系统的流量需求发生变化时，通过改变频率达到稳定压差改变流量的目的。如果在运行中出现给、回水温差偏离冷源最佳工况，系统自动修正压差设定值，系统以修正后的压差稳定运行，使冷源始终保持在最佳工况高效率运行。当系统流量需求过低时，变频泵在达到设定的最低频率后停止减速，由平衡阀实现稳压差调节，以保证冷冻机所需最小流量。如果是控制冷却系统循环，一般采取给、回水温差控制，此时平衡阀用于解决因冷却水温度过低导致冷冻机无法正常启动的问题。在季节转换期，由于冷却水室外部分温度偏低，有时可导致冷冻机启动困难，这时系统自动将平衡阀开启，使冷却水在室内部分短路循环，直到冷却水温度达到正常值，再逐步关闭平衡阀，缓慢加入冷塔凉水直到整个冷却水系统温度达到正常值。其它如热交换系统等，需根据具体情况决定控制方式。因本系统采取模块化设计，可随时按用户需求开发各种专用设定模块。
[0019]启动控制模块，作为系统的启动及停止控制，可根据用户的要求灵活设置，常用的备选方案有:1)由控制器内存的时间表自动启、停控制，时间表可按需要任意调整；2)与冷冻机或锅炉联动控制(需要冷冻机及锅炉提供起停命令点);3)中央站直接控制；4)在设备现场简单的手动控制(只控制系统起停，系统启动后的变频节能控制仍由控制器自动完成)；5)其他起停模式。
[0020]优选的，所述中央处理器连接有用于检测系统即时效率的系统效率检测模块；所述系统效率检测模块与所述中央处理器交互连接；所述系统效率检测模块与所述控制柜盘面相接，所述系统效率检测模块将系统的即时效率传送至所述控制柜盘面上的显示仪表。
[0021]进一步的，所述系统效率检测模块具有监视效率值变化的功能，效率值变化异常时，所述系统效率检测模块将自动报警，并将报警信息发送至所述中央处理器；所述中央处理器上连接有计算机，所述中央处理器将报警信息传送至所述计算机。此模块根据系统即时流量和即时功率计算出系统的即时效率(立方米/千瓦时)，一方面将此效率值折算成标准信号送控制柜盘面仪表显示，同时自动监视效率值变化信息，发现异常自动报警。
[0022]优选的，还包括系统自检模块，所述系统自检模块分别与所述输入接口、所述设定模块、所述控制指令输出接口和所述中央处理器相接；所述系统自检模块接收所述输入接口、所述设定模块和所述控制指令输出接口的信息，收集输出指令及执行情况、系统温度、压力、流量、功率信息，经过逻辑判断和设定值的对比分析，判定系统各部分工作是否正常，如有异常自动报警，并将预设的处理方案发送至所述中央处理器以调整控制指令；所述系统自检模块的报警信息通过所述中央处理器传送至所述计算机。系统在运行中检测到主泵异常，除自动报警外，还将自动停止主泵运行，同时命令辅助泵接替主泵任务，备用泵升格为辅助泵。同理，如果在运行中发现辅助泵异常，备用泵接替辅助泵运行。
[0023]优选的，所述中央处理器为DDC程序控制器。采用中央空调控制系统的专用控制器DDC程序控制器，可以使得本实用新型的中央空调控制系统在动力回路不设接触器，这就使得一次布线极其简练，既减少系统自身能耗又减少了故障点。本系统控制回路由变频器直接连接DDC控制器，没有中间继电器等过渡控制回路，各个执行模块之间无横向互锁回路，系统简单直观，安装、检修十分方便。
[0024]优选的，所述控制柜盘面上设置有检修及应急旋钮开关。由于本系统的特殊设计，系统维修十分方便。例如，工作人员在系统运行中发现某台水泵有异常噪音，可以直接将该台水泵的控制钮旋至(停止)位置，在该泵逐渐减速停车的同时，接替泵自动启动并逐渐提速，两泵平滑交接，系统在故障自动处理状态保持稳定运行。当该泵维修完毕，可将控制钮旋至(手动启动)位置，旋转调频钮检验维修结果，如无异常，可将控制钮直接旋至(自动)位置，系统将自动恢复到正常编组运行状态。
[0025]优选的，所述控制柜盘面上设置有用于指示电源电压值的电压表、用于指示系统即时总流量的流量表和用于指示系统即时效率的效率表。
[0026]优选的，系统包括三套所述执行模块。
[0027]本实用新型中央空调节能控制系统的有益效果为:
[0028]本实用新型的中央空调节能控制系统由至少三套变频水泵组成相互独立的各执行模块。各套变频泵的动力回路及控制回路没有任何直接的横向联系，每套变频泵都可以不依赖控制器及其它控制回路独立运行，每套变频泵是系统的一个基础模块，各套变频泵在正常工作时统一接受中央处理器的控制；结构设计合理，节能效率高。本系统控制回路由变频器直接连接DDC控制器，没有中间继电器等过渡控制回路，各个执行模块之间无横向互锁回路，系统简单直观，安装、检修十分方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本实用新型中央空调节能控制系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0031]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，本领域普通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。
[0032]【具体实施方式】
[0033]一种中央空调节能控制系统，包括中央处理器，还包括:
[0034]至少三套相互独立的执行模块，每套执行模块均包括一变频器和由变频器控制的水泵；变频器通过电动机带动水泵运行，中央处理器通过控制指令输出接口分别与各变频器相接，并控制各变频器完成节能变流量控制。
[0035]作为优选实施方式，还包括:
[0036]设定模块，与中央处理器交互连接，用于设定中央空调的工作任务；
[0037]输入接口，通过 设定模块与中央处理器相接；用于实时采集系统的总流量、总功率、供水温度、供水压力、回水温度、回水压力及各变频器的反馈信息；
[0038]编组模块，与中央处理器交互连接，用于分配各变频器担任主泵、辅助泵、备用泵中的一种；任一执行模块发生故障后，中央处理器将故障信息传送至编组模块，由编组模块安排其他执行模块接替故障执行模块运行；
[0039]启动控制I旲块，与中央处理器交互连接，用于控制中央空调节能控制系统的启动或停止；
[0040]控制柜盘面，与各变频器交互连接，控制柜上设置频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮，频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮与变频器--对应。
[0041]作为优选实施方式，中央处理器连接有用于检测系统即时效率的系统效率检测模块；系统效率检测模块与中央处理器交互连接；系统效率检测模块与控制柜盘面相接，系统效率检测模块将系统的即时效率传送至控制柜盘面上的显示仪表。
[0042]进一步的，系统效率检测模块具有监视效率值变化的功能，效率值变化异常时，系统效率检测模块将自动报警，并将报警信息发送至中央处理器；中央处理器上连接有计算机，中央处理器将报警信息传送至计算机。
[0043]作为优选实施方式，还包括系统自检模块，系统自检模块分别与输入接口、设定模块、控制指令输出接口和中央处理器相接；系统自检模块接收输入接口、设定模块和控制指令输出接口的信息，收集输出指令及执行情况、系统温度、压力、流量、功率信息，经过逻辑判断和设定值的对比分析，判定系统各部分工作是否正常，如有异常自动报警，并将预设的处理方案发送至中央处理器以调整控制指令；系统自检模块的报警信息通过中央处理器传送至计算机。
[0044]作为优选实施方式，中央处理器为DDC程序控制器。
[0045]作为优选实施方式，控制柜盘面上设置有检修及应急旋钮开关。[0046]作为优选实施方式，控制柜盘面上设置有用于指示电源电压值的电压表、用于指示系统即时总流量的流量表和用于指示系统即时效率的效率表。
[0047]作为优选实施方式，系统包括三套执行模块。
[0048]实施例1
[0049]如图1所示，一种中央空调节能控制系统，包括中央处理器，还包括:
[0050]三套相互独立的执行模块，每套执行模块均包括一变频器和由变频器控制的水泵；变频器通过电动机带动水泵运行，中央处理器通过控制指令输出接口分别与各变频器相接，并控制各变频器完成节能变流量控制；
[0051]设定模块，与中央处理器交互连接，用于设定中央空调的工作任务；
[0052]输入接口，通过设定模块与中央处理器相接；用于实时采集系统的总流量、总功率、供水温度、供水压力、回水温度、回水压力及各变频器的反馈信息；
[0053]编组模块，与中央处理器交互连接，用于分配各变频器担任主泵、辅助泵、备用泵中的一种；任一执行模块发生故障后，中央处理器将故障信息传送至编组模块，由编组模块安排其他执行模块接替故 障执行模块运行；
[0054]启动控制I旲块，与中央处理器交互连接，用于控制中央空调节能控制系统的启动或停止；
[0055]控制柜盘面，与各变频器交互连接，控制柜上设置频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮，频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮与变频器--对应。
[0056]本实用新型的中央空调节能控制系统由独立的三套变频水泵组成相互独立的三个执行模块。三套变频泵的动力回路及控制回路没有任何直接的横向联系，每套变频泵都可以不依赖控制器及其它控制回路独立运行，每套变频泵是系统的一个基础模块，三套变频泵在正常工作时统一接受中央处理器的控制。
[0057]其中，设定模块的主要任务是设定系统的工作任务，如果执行冷冻水循环任务，系统采取参考给、回水温差的稳压差控制模式。正常情况下，系统压差稳定在系统允许的最小值，当系统的流量需求发生变化时，通过改变频率达到稳定压差改变流量的目的。如果在运行中出现给、回水温差偏离冷源最佳工况，系统自动修正压差设定值，系统以修正后的压差稳定运行，使冷源始终保持在最佳工况高效率运行。当系统流量需求过低时，变频泵在达到设定的最低频率后停止减速，由平衡阀实现稳压差调节，以保证冷冻机所需最小流量。如果是控制冷却系统循环，一般采取给、回水温差控制，此时平衡阀用于解决因冷却水温度过低导致冷冻机无法正常启动的问题。在季节转换期，由于冷却水室外部分温度偏低，有时可导致冷冻机启动困难，这时系统自动将平衡阀开启，使冷却水在室内部分短路循环，直到冷却水温度达到正常值，再逐步关闭平衡阀，缓慢加入冷塔凉水直到整个冷却水系统温度达到正常值。其它如热交换系统等，需根据具体情况决定控制方式。因本系统采取模块化设计，可随时按用户需求开发各种专用设定模块。
[0058]启动控制模块，作为系统的启动及停止控制，可根据用户的要求灵活设置，常用的备选方案有:1)由控制器内存的时间表自动启、停控制，时间表可按需要任意调整；2)与冷冻机或锅炉联动控制(需要冷冻机及锅炉提供起停命令点);3)中央站直接控制；4)在设备现场简单的手动控制(只控制系统起停，系统启动后的变频节能控制仍由控制器自动完成)；5)其他起停模式。[0059]中央处理器还连接有用于检测系统即时效率的系统效率检测模块；系统效率检测模块与中央处理器交互连接；系统效率检测模块与控制柜盘面相接，系统效率检测模块将系统的即时效率传送至控制柜盘面上的显示仪表。
[0060]系统效率检测模块具有监视效率值变化的功能，效率值变化异常时，所述系统效率检测模块将自动报警，并将报警信息发送至所述中央处理器；所述中央处理器上连接有计算机，所述中央处理器将报警信息传送至所述计算机。此模块根据系统即时流量和即时功率计算出系统的即时效率(立方米/千瓦时)，一方面将此效率值折算成标准信号送控制柜盘面仪表显示，同时自动监视效率值变化信息，发现异常自动报警。
[0061]本实用新型的中央空调节能控制系统还包括系统自检模块，系统自检模块分别与输入接口、设定模块、控制指令输出接口和中央处理器相接；系统自检模块接收输入接口、设定模块和控制指令输出接口的信息，收集输出指令及执行情况、系统温度、压力、流量、功率信息，经过逻辑判断和设定值的对比分析，判定系统各部分工作是否正常，如有异常自动报警，并将预设的处理方案发送至中央处理器以调整控制指令；系统自检模块的报警信息通过中央处理器传送至计算机。系统在运行中检测到主泵异常，除自动报警外，还将自动停止主泵运行，同时命令辅助泵接替主泵任务，备用泵升格为辅主泵。同理，如果在运行中发现辅助泵异常，备用泵接替辅助泵运行。
[0062]其中，中央处理器为DDC程序控制器。采用中央空调控制系统的专用控制器DDC程序控制器，可以使得本实用新型的中央空调控制系统在动力回路不设接触器，这就使得一次布线极其简练，既减少系统自身能耗又减少了故障点。本系统控制回路由变频器直接连接DDC控制器，没有中间继电器等过渡控制回路，各个执行模块之间无横向互锁回路，系统简单直观，安装、检修十分方便。
[0063]控制柜盘面上设置有检修及应急旋钮开关。由于本系统的特殊设计，系统维修十分方便。例如，工作人员在系统运行中发现某台水泵有异常噪音，可以直接将该台水泵的控制钮旋至(停止)位置，在该泵逐渐减速停车的同时，接替泵自动启动并逐渐提速，两泵平滑交接，系统在故障自动处理状态保持稳定运行。当该泵维修完毕，可将控制钮旋至(手动启动)位置，旋转调频钮检验维修结果，如无异常，可将控制钮直接旋至(自动)位置，系统将自动恢复到正常编组运行状态。
[0064]控制柜盘面上设置还有用于指示电源电压值的电压表、用于指示系统即时总流量的流量表和用于指示系统即时效率的效率表。
[0065]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。
【权利要求】
1.一种中央空调节能控制系统，包括中央处理器，其特征在于，还包括: 至少三套相互独立的执行模块，每套所述执行模块均包括一变频器和由所述变频器控制的水泵；所述变频器通过电动机带动水泵运行，所述中央处理器通过控制指令输出接口分别与各变频器相接，并控制各变频器完成节能变流量控制。
2.如权利要求1所述的中央空调节能控制系统，其特征在于，还包括: 设定模块，与所述中央处理器交互连接，用于设定中央空调的工作任务； 输入接口，通过所述设定模块与所述中央处理器相接；用于实时采集系统的总流量、总功率、供水温度、供水压力、回水温度、回水压力及各所述变频器的反馈信息； 编组模块，与所述中央处理器交互连接，用于分配各变频器担任主泵、辅助泵、备用泵中的一种；任一执行模块发生故障后，所述中央处理器将故障信息传送至所述编组模块，由编组模块安排其他执行模块接替故障执行模块运行； 启动控制模块，与所述中央处理器交互连接，用于控制所述中央空调节能控制系统的启动或停止； 控制柜盘面，与各变频器交互连接，所述控制柜上设置频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮，所述频率显示表、上电指示灯、手动调频旋钮与变频器--对应。
3.如权利要求2所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:所述中央处理器连接有用于检测系统即时效率的系统效率检测模块；所述系统效率检测模块与所述中央处理器交互连接；所述系统效率检测模块与所述控制柜盘面相接，所述系统效率检测模块将系统的即时效率传送至所述控制柜盘面上的显示仪表。
4.如权利要求3所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:所述系统效率检测模块具有监视效率值变化的功能，效率值变化异常时，所述系统效率检测模块将自动报警，并将报警信息发送至所述中央处理器；所述中央处理器上连接有计算机，所述中央处理器将报警信息传送至所述计算机。
5.如权利要求4所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:还包括系统自检模块，所述系统自检模块分别与所述输入接口、所述设定模块、所述控制指令输出接口和所述中央处理器相接；所述系统自检模块接收所述输入接口、所述设定模块和所述控制指令输出接口的信息，收集输出指令及执行情况、系统温度、压力、流量、功率信息，经过逻辑判断和设定值的对比分析，判定系统各部分工作是否正常，如有异常自动报警，并将预设的处理方案发送至所述中央处理器以调整控制指令；所述系统自检模块的报警信息通过所述中央处理器传送至所述计算机。
6.如权利要求1所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:所述中央处理器为DDC程序控制器。
7.如权利要求2所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:所述控制柜盘面上设置有检修及应急旋钮开关。
8.如权利要求4所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:所述控制柜盘面上设置有用于指示电源电压值的电压表、用于指示系统即时总流量的流量表和用于指示系统即时效率的效率表。
9.如权利要求1所述的中央空调节能控制系统，其特征在于:系统包括三套所述执行模块。
【文档编号】F24F11/00GK203771628SQ201420063255
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】徐连鸣 申请人:天津市聚晶自动化新技术有限公司