專利名稱：中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種制冷系統(tǒng)節(jié)電裝置，尤其涉及一種針對中央空調(diào)跟蹤調(diào)節(jié)的 節(jié)電裝置。
背景技術(shù)：
中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機(jī)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)和 散熱水塔組成。制冷機(jī)通過壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換，將冷 凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)中的冷卻盤管中，由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的 目的。經(jīng)蒸發(fā)后制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，由冷卻水泵將帶 來熱量的冷卻水泵到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇對其進(jìn)行噴淋冷卻，與大氣之間進(jìn)行熱交換， 將熱量散發(fā)到大氣中去。中央空調(diào)系統(tǒng)是一個龐大的設(shè)備群體，大量的統(tǒng)計結(jié)果表明，空調(diào)系統(tǒng)所消耗的 電能，約占樓宇電耗的40 60%。第一、就任何建筑物來說，選用空調(diào)系統(tǒng)都是按當(dāng)?shù)刈顭?天氣時所需的最大制冷量來選取擇機(jī)型的，且留有10% 15%的余量，各配套系統(tǒng)按最大 負(fù)載量配置，這種選擇不是最合理的。第二、在組成空調(diào)系統(tǒng)的各種設(shè)備中，水泵所消耗的 電能約占整個空調(diào)系統(tǒng)的四分之一左右。早期空調(diào)的水泵普遍采用定流量工作，能源浪費(fèi) 非常嚴(yán)重。而實際運(yùn)行時，中央空調(diào)的冷負(fù)荷總是在不斷變化的，冷負(fù)荷變化時所需的冷媒 水、冷卻水的流量也不同，冷負(fù)荷大時所需的冷媒水、冷卻水的流量也大，反之亦然。根據(jù)中空調(diào)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實際數(shù)據(jù)分析，中央空調(diào)機(jī)組90%的運(yùn)行時間處于非 滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。而冷凍水泵、冷卻水泵以及風(fēng)機(jī)在此90%的時間內(nèi)仍處于100%的滿負(fù) 荷運(yùn)行狀態(tài)。這樣就導(dǎo)致了“大流量小溫差”的現(xiàn)象，使大量的電能白白浪費(fèi)。現(xiàn)目前中央空調(diào)冷卻水進(jìn)出口溫度差通常為5 6°C，而根據(jù)實際情況，90%的運(yùn) 行時間冷卻水進(jìn)出口溫度差只需要2 4°C即可滿足制冷需求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠隨著外界溫度隨時變化而動態(tài)自動調(diào)節(jié)工作 負(fù)荷的中央空調(diào)跟蹤調(diào)節(jié)的節(jié)電裝置，解決了目前大部分中央空調(diào)在實際運(yùn)行中電能浪 費(fèi)嚴(yán)重的問題。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，包括安裝在冷卻系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)的溫 度傳感器和控制計算機(jī)，其特征在于在中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)口、冷凍水出口、冷卻水 出口、冷凍水進(jìn)口上的安裝有感溫探頭，感溫探頭分別通過與之對應(yīng)的溫度變送器連接后 接至CPU運(yùn)算中心，CPU運(yùn)算中心連接變頻器后接至中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻水泵電機(jī)和冷凍水 泵電機(jī)。以上所述的感溫探頭是基于電阻熱效應(yīng)原理的三線制熱電阻或者熱電偶。[0011]以上所述的溫度變送器是二線制輸出DC4-20H1電流信號且具有冷端溫度自動補(bǔ) 償和非線性校正電路功能的溫度變送器。以上所述的CPU運(yùn)算中心采用32位微處理器或64位微處理器。以上所述的CPU運(yùn)算中心上還連接有人機(jī)對話窗口。以上所述的CPU運(yùn)算中心(5)上連接有顯示器或/和打印機(jī)。以上所述的變頻器分別在CPU運(yùn)算中心的控制下，根據(jù)CPU運(yùn)算中心模糊運(yùn)算調(diào) 節(jié)進(jìn)行輸出。以上所述的變頻器采用正弦寬調(diào)變頻器，頻率調(diào)整范圍為0 50HZ。本實用新型的工作原理是主要由CPU運(yùn)算中心及電氣、電子元件構(gòu)建數(shù)字跟蹤 節(jié)電控制系統(tǒng)。利用分別安裝在中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍水、冷卻水的進(jìn)水點(diǎn)和出水點(diǎn)的四只感 溫探頭進(jìn)行動態(tài)溫度采集；采集后的溫度信號通過溫度變送器轉(zhuǎn)換為4 20mA信號輸入 CPU運(yùn)算中心，CPU運(yùn)算中心將計算出所述冷凍水、冷卻水進(jìn)水點(diǎn)和出水點(diǎn)的溫度差，并與 設(shè)定的溫度差進(jìn)行比較運(yùn)算，將所述溫度差調(diào)整為所述設(shè)定溫度差信號輸出給變頻器，變 頻器通過改變輸出頻率降低或提高所述的冷凍水泵和冷卻水泵，從而降低或增加管道內(nèi)循 環(huán)供水交換流量，從而達(dá)到節(jié)電的目的，同時，也滿足制冷環(huán)境溫度恒定的需要。在工作過程中，由于所述變頻器可實現(xiàn)軟啟動功能，可有效減小電機(jī)啟動時對電 網(wǎng)的沖擊，還可延長電機(jī)的使用壽命；由于所述變頻器自身為容性負(fù)載，可有效吸收冷凍水 泵及冷卻水泵的感性負(fù)載，從而提高冷凍水泵及冷卻水泵電機(jī)功率因數(shù)，減少了電機(jī)運(yùn)行 的無功線損，同時，所述的變頻器還可實現(xiàn)過流、過載、過壓等關(guān)斷保護(hù)和報警功能，可有效 保護(hù)中央空調(diào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本實用新型的有益效果1、解決了中央空調(diào)系統(tǒng)由于“大流量小溫差”而造成電能浪費(fèi)的問題，通過檢測冷 凍水、冷卻水進(jìn)水點(diǎn)和出水點(diǎn)的溫度差，通過改變電機(jī)運(yùn)行頻率動態(tài)調(diào)節(jié)流量，達(dá)到節(jié)約電 能的目的。2、提高了中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍水泵和冷卻水泵電機(jī)的功率因數(shù)，減少了無功線損， 達(dá)到了節(jié)約電能的目的。3、提供的過流、過載、過壓等關(guān)斷保護(hù)和報警功能，可有效保護(hù)中央空調(diào)系統(tǒng)的安 全運(yùn)行。

圖1 本實用新型中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電柜原理方框圖。圖2 水泵的軸功率與流量曲線。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步進(jìn)行說明如圖1所示所述的中央空調(diào)系統(tǒng)包括制冷主機(jī)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán) 系統(tǒng)，制冷主機(jī)是降低冷凍循環(huán)水的溫度，并將從冷凍循環(huán)水吸收到的熱能交換給冷卻循 環(huán)水；冷凍循環(huán)水系統(tǒng)包括冷凍水泵及電機(jī)；冷卻循環(huán)水系統(tǒng)包括冷卻水泵及電機(jī)。本實用新型中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電柜利用分別安裝在中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍水、冷卻水的進(jìn)水點(diǎn)和出水點(diǎn)的四只感溫探頭(9、10、11、12)進(jìn)行動態(tài)溫度采集；采集后的溫度信 號通過溫度變送器(1、2、3、4)轉(zhuǎn)換為4 20mA信號輸入CPU運(yùn)算中心(5)，CPU運(yùn)算中心 (5)將計算出所述冷凍水、冷卻水進(jìn)水點(diǎn)和出水點(diǎn)的溫度差，并與設(shè)定的溫度差進(jìn)行比較運(yùn) 算，將所述溫度差調(diào)整為所述設(shè)定溫度差信號輸出給變頻器(7、8)，變頻器(7、8)通過改 變輸出頻率降低或提高所述的冷凍水泵電機(jī)和冷卻水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，降低或增加管道內(nèi)循環(huán) 供水交換流量，從而達(dá)到節(jié)電的目的。所述調(diào)節(jié)對應(yīng)關(guān)系為實際溫度差大于設(shè)定溫度差， 則對應(yīng)降低水泵電機(jī)頻率，反之，實際實際溫度差小于設(shè)定溫度差，則對應(yīng)提高水泵電機(jī)頻 率，直至實際實際溫度差等于設(shè)定溫度差。如圖2所示從水泵的工作原理可知水泵流量與水泵(電機(jī))轉(zhuǎn)速的一次方成正 比，水泵揚(yáng)程與水泵(電機(jī))轉(zhuǎn)速的兩次方成正比，水泵軸功率與水泵轉(zhuǎn)速的三次方成正比 (既水泵的軸功率與供電頻率的三次方成正比)。圖中序號A變頻泵功率；B工頻泵功率；C節(jié)能；P%軸功率；Q%流量；圖中虛線為功率差。根據(jù)上述原理可知只要改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變水泵電機(jī)的功率。例如將 供電頻率由50Hz降為45Hz，功率只有原來的72. 9%。當(dāng)系統(tǒng)頻率在40Hz的時候，功率只 有原來的51. 2%。中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵的運(yùn)行工況由負(fù)荷情況決定，根據(jù)流體力學(xué)理論，圖2中，電 機(jī)軸功率P和流量Q、壓力H之間的關(guān)系為P = KXHXQ/η其中K為常數(shù)；n為效率。它們與轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系為Ql//Q2 =N1/N2[0038]Hl,/H2 =(N1/N2)[0039]Pl//P2 =(N1/N2) 所以，由于通過溫度傳感器將制冷主機(jī)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的溫度 通過計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算比較，在2由變頻器通過改變輸出頻率控制冷凍水泵和冷卻水泵，從 而降低或增加管道內(nèi)循環(huán)供水交換流量，從而達(dá)到節(jié)電的目的。
權(quán)利要求1.一種中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，包括安裝在冷卻系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)的溫度傳感器和 控制計算機(jī)，其特征在于在中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)口、冷凍水出口、冷卻水出口、冷凍水 進(jìn)口上安裝有感溫探頭，感溫探頭分別通過與之對應(yīng)的溫度變送器連接后接至CPU運(yùn)算中 心，CPU運(yùn)算中心連接變頻器后接至中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻水泵電機(jī)和冷凍水泵電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，其特征在于所述的感溫探頭 是基于電阻熱效應(yīng)原理的三線制熱電阻或者熱電偶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，其特征在于所述的溫度變送 器是二線制輸出DC4-20m電流信號且具有冷端溫度自動補(bǔ)償和非線性校正電路功能的溫 度變送器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，其特征在于CPU運(yùn)算中心采用 32位或64位微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，其特征在于CPU運(yùn)算中心上連 接有人機(jī)對話窗口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，其特征在于所述的變頻器采 用正弦寬調(diào)變頻器，頻率調(diào)整范圍為0 50HZ。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，其特征在于CPU運(yùn)算中心上連 接有顯示器或/和打印機(jī)。
專利摘要一種中央空調(diào)數(shù)碼智能節(jié)電裝置，包括安裝在冷卻系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)的溫度傳感器和控制計算機(jī)，其中在中央空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)口、冷凍水出口、冷卻水出口、冷凍水進(jìn)口上的安裝有感溫探頭，感溫探頭分別通過與之對應(yīng)的溫度變送器連接后接至CPU運(yùn)算中心，CPU運(yùn)算中心連接變頻器后接至中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻水泵電機(jī)和冷凍水泵電機(jī)。通過模糊控制比較算法，動態(tài)輸出調(diào)節(jié)信號，通過變頻器執(zhí)行系統(tǒng)改變冷卻水泵、冷凍水泵電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速，動態(tài)適時調(diào)整供給水泵電能，從而降低冷卻水、冷凍水的流量，使整個中央空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到節(jié)電的目的。
文檔編號F24F11/02GK201875843SQ201020269288
公開日2011年6月22日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
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