专利名称：冷热电联动集成节能智能控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种节能控制装置，具体来说涉及一种冷热电联动集成节能控制装置。
背景技术：
目前中央空调系统运行时，空调室内和空调主机内的大量热量由冷却水带出。冷却水需要用风机耗电吹风，通过蒸发一部分冷却水，将热量排入大气。这种传统的处置方法，既消耗了电能和水资源，又浪费了可以利用的热能，还加剧了城市中心地区热季的热岛效应。既不利于生态环境，也不利于用冷却水即空调系统自身的热量排解。
同时，城市居民必需的卫生热水，多数是用燃烧燃油、燃气等加热相对低温自来水制取的，燃烧加热消耗了一次能源，还排放了大量的二氧化碳等温室气体。
冷热电联动是一种冷热联供和面向过程的控制方式相结合的综合系统。冷热联供基于分布式冷热电联产系统，利用同一套设备同时供冷供热，具有能量的梯级利用、提高设备利用率和降低废物排放等积极效益。面向过程的控制通过实时监控外部需冷量、需热量和环境温度等因素的动态变化，在非额定工作状况下，利用热量调节装置适时贮热和放热，并快速自寻最优化的节电运行方式。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种对建筑中的制冷、废热回收利用、制热和电能消耗等能量运行过程实施系统集成，实现能量运行的动态平衡和高效优化节能，向用户同时提供冷量和卫生热水的冷热电联动集成节能智能控制装置。
本发明提出的一种冷热电联动集成节能智能控制装置，包括工业控制计算机，通信接口、智能电量传感器，模拟量输入模块、输入模块、PC机、输出模块，冷水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、循环泵A变频器、循环泵B变频器，其中智能电量传感器接在电流互感器与通信接口之间，模拟量输入模块接在燃料流量计与通信接口之间，输入模块接在冷水供水温度传感器、冷水回水温度传感器、冷却水出水温度传感器、冷却水进水温度传感器、卫生热水补水温度传感器、热泵机组二次侧进水温度传感器、卫生热水供水温度传感器与PC机之间，输出模块接在PC机与冷水泵变频器、冷却水泵变频器、冷却塔风机变频器、循环泵A变频器、循环泵B变频器之间，工业控制计算机与通信接口、通信接口与PC机、PC机与输入模块、PC机与输出模块之间分别通过通信总线连接。
板式换热器的一次侧进水端与热泵机组的一次侧进水端并联后经电动调节阀与冷却水出水管连接，板式换热器的一次侧出水端与热泵机组的一次侧出水端并联后与冷却水进水管连接，卫生热水补水管和循环泵A的出水端并联后与板式换热器的二次侧进水端连接，板式换热器的二次侧出水端与储热罐的进水端连接，储热罐的低位出水端与循环泵A的进水端连接，储热罐的高位出水端和循环泵B的出水端并联后与热泵机组的二次侧进水端连接，热泵机组的二次侧出水端与热水箱的进水端连接，热水箱的低位出水端与循环泵B的进水端连接，热水箱的高位出水端与卫生热水供水管连接，冷却塔的进水端与冷却水出水管连接，冷却塔的出水端与冷却水进水管连接，吸收式制冷机的一次侧出水端与冷却水出水管连接，吸收式制冷机的一次侧进水端与冷却水泵的出水端连接，冷却水泵的进水端与冷却水进水管连接，吸收式制冷机的二次侧进水端与冷水回水管连接，吸收式制冷机的二次侧出水端与冷水泵的进水端连接，冷水泵的出水端与冷水出水管连接，吸收式制冷机的燃料输入端与燃料输入管连接，冷水泵的控制端与冷水泵变频器的输出端连接，冷水泵变频器的输入端与输出模块的冷水泵变频器输出端连接，冷却水泵的控制端与冷却水泵变频器的输出端连接，冷却水泵变频器的输入端与输出模块的冷却水泵变频器输出端连接，冷却塔风机的控制端与冷却塔风机变频器的输出端连接，冷却塔风机变频器的输入端与输出模块的冷却塔风机变频器输出端连接，循环泵A的控制端与循环泵A变频器的输出端连接，循环泵A变频器的输入端与输出模块的循环泵A变频器输出端连接，循环泵B的控制端与循环泵B变频器的输出端连接，循环泵B变频器的输入端与输出模块的循环泵B变频器输出端连接，电动调节阀控制端与输出模块的电动调节阀输出端连接，卫生热水补水温度传感器的输入端与卫生热水补水管连接，卫生热水补水温度传感器的输出端与输入模块的卫生热水补水温度输入端连接，热泵机组二次侧进水温度传感器的输入端与热泵机组二次侧进水端连接，热泵机组二次侧进水温度传感器的输出端与输入模块的热泵机组二次侧进水温度输入端连接，卫生热水供水温度传感器的输入端与卫生热水供水管连接，卫生热水供水温度传感器的输出端与输入模块的卫生热水供水温度输入端连接，冷水供水温度传感器的输入端与冷水出水管连接，冷水供水温度传感器的输出端与输入模块的冷水供水温度输入端连接，冷水回水温度传感器的输入端与冷水回水管连接，冷水回水温度传感器的输出端与输入模块的冷水回水温度输入端连接，冷却水出水温度传感器的输入端与冷却水出水管连接，冷却水出水温度传感器的输出端与输入模块的冷却水出水温度输入端连接，冷却水进水温度传感器的输入端与冷却水进水管连接，冷却水进水温度传感器的输出端与输入模块的冷却水进水温度输入端连接，燃料(热量)流量计的输入端与燃料输入管连接，燃料(热量)流量计的输出端与模拟量输入模块的输入端连接，电流互感器的输入端与系统总电流输入连接，电流互感器的输出端与智能电量传感器的输入端连接，工业控制计算机、通信接口、智能电量传感器、模拟量输入模块组成中央控制器，输入模块、PC机、输出模块组成智能控制器。智能电量传感器通过通信总线与通信接口连接，模拟量输入模块通过通信总线与通信接口连接，PC机通过通信总线与通信接口连接，输入模块通过通信总线与PC机连接，输出模块通过通信总线与PC机连接。
本发明与现有技术相比具有以下明显的优点和有益效果本发明将板式换热器和热泵机组的二次侧串联使用，两次利用了冷却水废热的能量梯级，相对只用热泵机组而不用换热器的装置而言，大幅度提高了建筑中能量的利用效率和冷热量需求不平衡时的调控能力，同时也减少了废热的有害排放；对两个循环水泵实施了跟踪外界需冷量、需热量的变化的变频调速控制运行，相对固定工频状态运行循环水泵的装置而言，由于动态调整了两个吸热和贮热环节的流量，保证了冷热需求量失衡状态下卫生热水供水温度的允差要求，同时使两个循环水泵都在最优节能状态下运行；相对只作各子系统优化节能运行的装置而言，本发明从全系统热功动态平衡出发，跟踪冷量和热量的不同需求，实现了全局性的节能自寻优，综合节能效果更为显著。
本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1为本发明的冷热电联动集成节能智能控制装置的结构示意图。
图2热功转移简化模型图中标记1工业控制计算机，2通信接口，3智能电量传感器，4模拟量输入模块；5输入模块，6PC机，7输出模块，8冷水泵变频器，9冷却水泵变频器，10冷却塔风机变频器，11循环泵A变频器，12循环泵B变频器；13吸收式制冷机，14冷水泵，15冷水供水温度传感器，16冷水回水温度传感器，17冷却水泵，18冷却水出水温度传感器，19冷却水进水温度传感器，20冷却塔，21冷却塔风机，22电动调节阀，23板式换热器，24卫生热水补水温度传感器，25储热罐，26循环泵A，27热泵机组，28热泵机组二次侧进水温度传感器，29热水箱，30循环泵B，31，卫生热水供水温度传感器，32燃料流量计，33电流互感器。
具体实施例方式
以下结合图及较佳实施例，对依据本发明提出的冷热电联动集成节能智能控制装置其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后参见图1，智能电量传感器3接在电流互感器33与通信接口2之间，模拟量输入模块4接在燃料流量计32与通信接口2之间，输入模块5接在冷水供水温度传感器15、冷水回水温度传感器16、冷却水出水温度传感器18、冷却水进水温度传感器19、卫生热水补水温度传感器24、热泵机组二次侧进水温度传感器28、卫生热水供水温度传感器31与PC机6之间，输出模块7接在PC机6与冷水泵变频器8、冷却水泵变频器9、冷却塔风机变频器10、循环泵A变频器11、循环泵B变频器12之间，工业控制计算机1与通信接口2、通信接口2与PC机6、PC机6与输入模块5、PC机6与输出模块7之间分别通过通信总线连接。
板式换热器23的一次侧进水端与热泵机组27的一次侧进水端并联后经电动调节阀22与冷却水出水管连接，板式换热器23的一次侧出水端与热泵机组27的一次侧出水端并联后与冷却水进水管连接，卫生热水补水管和循环泵A26的出水端并联后与板式换热器23的二次侧进水端连接，板式换热器23的二次侧出水端与储热罐25的进水端连接，储热罐25的低位出水端与循环泵A26的进水端连接，储热罐25的高位出水端和循环泵B30的出水端并联后与热泵机组27的二次侧进水端连接，热泵机组27的二次侧出水端与热水箱29的进水端连接，热水箱29的低位出水端与循环泵B30的进水端连接，热水箱29的高位出水端与卫生热水供水管连接，冷却塔20的进水端与冷却水出水管连接，冷却塔20的出水端与冷却水进水管连接，吸收式制冷机13的一次侧出水端与冷却水出水管连接，吸收式制冷机13的一次侧进水端与冷却水泵17的出水端连接，冷却水泵17的进水端与冷却水进水管连接，吸收式制冷机13的二次侧进水端与冷水回水管连接，吸收式制冷机13的二次侧出水端与冷水泵14的进水端连接，冷水泵14的出水端与冷水出水管连接，吸收式制冷机13的燃料输入端与燃料输入管连接，冷水泵14的控制端与冷水泵变频器8的输出端连接，冷水泵变频器8的输入端与输出模块7的冷水泵变频器输出端连接，冷却水泵17的控制端与冷却水泵变频器9的输出端连接，冷却水泵变频器9的输入端与输出模块7的冷却水泵变频器输出端连接，冷却塔风机21的控制端与冷却塔风机变频器10的输出端连接，冷却塔风机变频器10的输入端与输出模块7的冷却塔风机变频器输出端连接，循环泵A26的控制端与循环泵A变频器11的输出端连接，循环泵A变频器11的输入端与输出模块7的循环泵A变频器输出端连接，循环泵B30的控制端与循环泵B变频器12的输出端连接，循环泵B变频器12的输入端与输出模块7的循环泵B变频器输出端连接，电动调节阀22的开度控制端与输出模块7的电动调节阀输出端连接，卫生热水补水温度传感器24的输入端与卫生热水补水管连接，卫生热水补水温度传感器24的输出端与输入模块5的卫生热水补水温度输入端连接，热泵机组二次侧进水温度传感器28的输入端与热泵机组27二次侧进水端连接，热泵机组二次侧进水温度传感器28的输出端与输入模块5的热泵机组二次侧进水温度输入端连接，卫生热水供水温度传感器31的输入端与卫生热水供水管连接，卫生热水供水温度传感器31的输出端与输入模块5的卫生热水供水温度输入端连接，冷水供水温度传感器15的输入端与冷水出水管连接，冷水供水温度传感器15的输出端与输入模块5的冷水供水温度输入端连接，冷水回水温度传感器16的输入端与冷水回水管连接，冷水回水温度传感器16的输出端与输入模块5的冷水回水温度输入端连接，冷却水出水温度传感器18的输入端与冷却水出水管连接，冷却水出水温度传感器18的输出端与输入模块5的冷却水出水温度输入端连接，冷却水进水温度传感器19的输入端与冷却水进水管连接，冷却水进水温度传感器19的输出端与输入模块5的冷却水进水温度输入端连接，燃料(热量)流量计32的输入端与燃料输入管连接，燃料(热量)流量计32的输出端与模拟量输入模块4的输入端连接，电流互感器33的输入端与系统总电流输入连接，电流互感器33的输出端与智能电量传感器3的输入端连接，工业控制计算机1、通信接口2、智能电量传感器3、模拟量输入模块4组成中央控制器，输入模块5、PC机6、输出模块7组成智能控制器。智能电量传感器3通过通信总线与通信接口2连接，模拟量输入模块4通过通信总线通信接口2连接，PC机6通过通信总线与通信接口2连接，输入模块5通过通信总线与PC机6连接，输出模块7通过通信总线与PC机6连接。
其控制过程如下输入模块5通过冷水供水温度传感器15、冷水回水温度传感器16实时采集冷水供、回水温度，PC机6作模糊控制运算，将对用户需求冷量的动态变化进行运算后得到的冷水泵14的优化工作频率，经输出模块7输给冷水泵变频器8，冷水泵变频器8控制冷水泵14变频调速运行，使冷水循环子系统能以低耗能保证用户侧冷量的需求。输入模块5通过冷却水出水温度传感器18、冷却水进水温度传感器19实时采集冷却水出、进水温度，PC机6作模糊控制运算，将对制冷主机排热量的动态变化进行运算后得到的冷却水泵17的优化工作频率、冷却塔风机21的优化工作频率，经输出模块7分别输给冷却水泵变频器9和冷却塔风机变频器10，控制冷却水泵17和冷却塔风机21变频调速运行，使冷却水循环子系统能以低耗能保证制冷机排热的需求。输入模块5通过卫生热水补水温度传感器24、卫生热水供水温度传感器31、热泵机组二次侧进水温度传感器28实时采集卫生热水补、供水温度和热泵机组二次侧进水温度，PC机6作模糊控制运算，将对用户卫生热水用量的动态变化进行运算后得到的循环水泵A26的优化工作频率和循环水泵B30的优化工作频率以及电动调节阀22的优化开度，经输出模块7分别输给循环泵A变频器11、循环泵B变频器12和电动调节阀22，使循环水泵A26和循环水泵B30分别在循环水泵A变频器11和循环水泵B变频器12的控制下变频调速运行；使电动调节阀22自动调节开度，使卫生热水循环子系统能以低耗能保证卫生热水供水温度和用量的需求。
工业控制计算机1通过通信接口2实时采集智能电量传感器3给出的系统总消耗电功率P，模拟量输入模块4给出的燃料(或热水、蒸汽)流量F，PC机6给出的冷却水泵工作频率f1，冷水泵工作频率f2，按图2示出热功转移简化模型列出的热功平衡式，作系统节能自寻优。
Q1+Q2+Q3＝Q4＝Q41+Q42Q42+P′＝Q5+ΔQ其中，Q1系统供冷量；Q2冷水泵耗电的制热量；Q3燃料制热量；Q4冷却水排热量；Q41冷却塔排热量；Q42板式换热器与热泵机组二次侧吸热量；P′热泵机组电功率；ΔQ储热罐与热水箱热量增量；Q5卫生热水供热量。
自寻优在f1、f2的各自论域内，以f1优先f2的程序，采用启发式一维搜索法进行；自寻优以系统总消耗电功率P和折算为等价格电功率的燃料(热水、蒸汽)热量之和低于某预期值为目标，在各子系统优化运行的基础上，寻找具有全系统优化意义的f1、f2，经PC机6和输出模块7，分别输给冷却水泵变频器9和冷水泵变频器8，重新控制冷却水泵17和冷水泵14按自寻优输出变频调速运行，以实现全系统供冷、供热和耗电、耗燃料的动态平衡与最优节能运行。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种冷热电联动集成节能智能控制装置，包括工业控制计算机(1)，通信接口(2)、智能电量传感器(3)，模拟量输入模块(4)、输入模块(5)、PC机(6)、输出模块(7)，冷水泵变频器(8)、冷却水泵变频器(9)、冷却塔风机变频器(10)、循环泵A变频器(11)、循环泵B变频器(12)，其特征在于智能电量传感器(3)接在电流互感器(33)与通信接口(2)之间，模拟量输入模块(4)接在燃料流量计(32)与通信接口(2)之间，输入模块(5)接在冷水供水温度传感器(15)、冷水回水温度传感器(16)、冷却水出水温度传感器(18)、冷却水进水温度传感器(19)、卫生热水补水温度传感器(24)、热泵机组二次侧进水温度传感器(28)、卫生热水供水温度传感器(31)与PC机(6)之间，输出模块(7)接在PC机(6)与冷水泵变频器(8)、冷却水泵变频器(9)、冷却塔风机变频器(10)、循环泵A变频器(11)、循环泵B变频器(12)之间，工业控制计算机(1)与通信接口(2)、通信接口(2)与PC机(6)、PC机(6)与输入模块(5)、PC机(6)与输出模块(7)之间分别通过通信总线连接。
2.如权利要求1所述的冷热电联动集成节能智能控制装置，其特征在于板式换热器(23)的一次侧进水端与热泵机组(27)的一次侧进水端并联后经电动调节阀(22)与冷却水出水管连接，板式换热器(23)的一次侧出水端与热泵机组(27)的一次侧出水端并联后与冷却水进水管连接，卫生热水补水管和循环泵A(26)的出水端并联后与板式换热器(23)的二次侧进水端连接，板式换热器(23)的二次侧出水端与储热罐(25)的进水端连接，储热罐(25)的低位出水端与循环泵A(26)的进水端连接，储热罐(25)的高位出水端和循环泵B(30)的出水端并联后与热泵机组(27)的二次侧进水端连接，热泵机组(27)的二次侧出水端与热水箱(29)的进水端连接，热水箱(29)的低位出水端与循环泵B(30)的进水端连接，热水箱(29)的高位出水端与卫生热水供水管连接，冷却塔(20)的进水端与冷却水出水管连接，冷却塔(20)的出水端与冷却水进水管连接，吸收式制冷机(13)的一次侧出水端与冷却水出水管连接，吸收式制冷机(13)的一次侧进水端与冷却水泵(17)的出水端连接，冷却水泵(17)的进水端与冷却水进水管连接，吸收式制冷机(13)的二次侧进水端与冷水回水管连接，吸收式制冷机(13)的二次侧出水端与冷水泵(14)的进水端连接，冷水泵(14)的出水端与冷水出水管连接，吸收式制冷机(13)的燃料输入端与燃料输入管连接，冷水泵(14)的控制端与冷水泵变频器(8)的输出端连接，冷水泵变频器(8)的输入端与输出模块(7)的冷水泵变频器输出端连接，冷却水泵(17)的控制端与冷却水泵变频器(9)的输出端连接，冷却水泵变频器(9)的输入端与输出模块(7)的冷却水泵变频器输出端连接，冷却塔风机(21)的控制端与冷却塔风机变频器(10)的输出端连接，冷却塔风机变频器(10)的输入端与输出模块(7)的冷却塔风机变频器输出端连接，循环泵A(26)的控制端与循环泵A变频器(11)的输出端连接，循环泵A变频器(11)的输入端与输出模块(7)的循环泵A变频器输出端连接，循环泵B(30)的控制端与循环泵B变频器(12)的输出端连接，循环泵B变频器(12)的输入端与输出模块(7)的循环泵B变频器输出端连接，电动调节阀(22)的开度控制端与输出模块(7)的电动调节阀输出端连接，卫生热水补水温度传感器(24)的输入端与卫生热水补水管连接，卫生热水补水温度传感器(24)的输出端与输入模块(5)的卫生热水补水温度输入端连接，热泵机组二次侧进水温度传感器(28)的输入端与热泵机组(27)二次侧进水端连接，热泵机组二次侧进水温度传感器(28)的输出端与输入模块(5)的热泵机组二次侧进水温度输入端连接，卫生热水供水温度传感器(31)的输入端与卫生热水供水管连接，卫生热水供水温度传感器(31)的输出端与输入模块(5)的卫生热水供水温度输入端连接，冷水供水温度传感器(15)的输入端与冷水出水管连接，冷水供水温度传感器(15)的输出端与输入模块(5)的冷水供水温度输入端连接，冷水回水温度传感器(16)的输入端与冷水回水管连接，冷水回水温度传感器(16)的输出端与输入模块(5)的冷水回水温度输入端连接，冷却水出水温度传感器(18)的输入端与冷却水出水管连接，冷却水出水温度传感器(18)的输出端与输入模块(5)的冷却水出水温度输入端连接，冷却水进水温度传感器(19)的输入端与冷却水进水管连接，冷却水进水温度传感器(19)的输出端与输入模块(5)的冷却水进水温度输入端连接，燃料(热量)流量计(32)的输入端与燃料输入管连接，燃料流量计(32)的输出端与模拟量输入模块(4)的输入端连接，电流互感器(33)的输入端与系统总电流输入连接，电流互感器(33)的输出端与智能电量传感器(3)的输入端连接，工业控制计算机(1)、通信接口(2)、智能电量传感器(3)、模拟量输入模块(4)组成中央控制器，输入模块(5)、PC机(6)、输出模块(7)组成智能控制器。智能电量传感器(3)通过通信总线与通信接口(2)连接，模拟量输入模块(4)通过通信总线通信接口(2)连接，PC机(6)通过通信总线与通信接口(2)连接，输入模块(5)通过通信总线与PC机(6)连接，输出模块(7)通过通信总线与PC机(6)连接。
全文摘要
本发明公开了一种冷热电联动集成节能智能控制装置，输入模块采集系统耗能量和水温，计算机作智能模糊控制并将结果经输出模块送各变频器；对用板式换热器和热泵机组回收冷却水废热并制取卫生热水的中央空调冷热电联动系统，冷水泵按冷水泵变频器(8)频率运行以跟踪系统需冷量动态变化；冷却水泵和冷却塔风机分别按冷却水泵变频器(9)和冷却塔风机变频器(10)频率运行以跟踪主机需排热量动态变化；板式换热器和热泵二次侧循环泵分别按循环泵A变频器变频器(11)和循环泵B变频器(12)频率运行以跟踪卫生热水需热量动态变化；同时计算机作全局自寻优，以实现系统供冷、供热、耗能耗电的动态平衡和最经济运行，有利于提高建筑中能量的利用效率和保护环境。
文档编号G05B15/02GK1776312SQ20051000330
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者智勇, 梁春生, 史颂平, 黄臻 申请人:贵州华城楼宇科技有限公司