一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置制造方法
【專利摘要】一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置，涉及中央空調。所述裝置設有智慧能效管理控制器，傳感器，溫度壓力流量閥門、冷卻塔能效、冷卻水泵能效、冷凍主機能效、冷凍水泵能效和末端空調能效分析單元。采集中央空調的溫度等參數(shù)，分析當前系統(tǒng)狀態(tài)是否滿足用戶需求，系統(tǒng)能效比是否最高；分析出當前狀態(tài)下冷卻塔的能效點、當前狀態(tài)下冷卻水泵的能效點、當前狀態(tài)下冷凍主機的能效點、當前狀態(tài)下冷凍水泵的能效點和當前狀態(tài)下末端設備的能效點；控制器分析各單元能效點得出最優(yōu)控制策略，控制各設備運行，保證系統(tǒng)一直運行在最節(jié)能狀態(tài)。
【專利說明】—種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及中央空調，尤其是涉及一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]中央空調系統(tǒng)作為建筑系統(tǒng)的重要組成部分，其占整個建筑系統(tǒng)耗電量的比重很大，建筑行業(yè)的能源消耗占國家總能耗的30%，而中央空調占整個建筑物耗能的70%，隨著建筑人性化服務的需求，這個數(shù)字還在不斷增長。中央空調系統(tǒng)的節(jié)能對降低建筑系統(tǒng)耗能，節(jié)省企業(yè)用電支持，優(yōu)化國家電力結構有著極其重要的意義和作用。
[0003]中央空調在設計時，為了保證中央空調在全年任何時候都能保證建筑物內部的冷量需求，往往在設計時都是按照最熱天氣的冷量需求的115%來設計中央空調系統(tǒng)。由于在天氣正常的情況下，主機、水泵、冷卻塔等都沒有任何負荷隨動能力，這就導致中央空調都是運行在較高的工況下，這樣就會造成很大的能源浪費。特別是在氣象條件變化的情況下，比如夏天下雨，氣溫不高時，冷量需求很小，但中央空調又運行在額定工況附近，這種浪費就更明顯。
[0004]現(xiàn)有中央空調節(jié)能的主要手段是通過在冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵設備上增加變頻裝置，根據冷卻水進水和出水的溫差、冷凍水供水和回水的溫差等來控制電機的轉速，從而實現(xiàn)中央空調系統(tǒng)節(jié)能。這樣的節(jié)能控制方法，雖然能夠保證系統(tǒng)具有一定的節(jié)能效率。但是忽視了冷凍主機的節(jié)能，導致節(jié)能效果不能達到總體最優(yōu)。
[0005]王開軍等(王開軍等.中央空調系統(tǒng)能量審計和節(jié)能控制研究，智能建筑，2006，09)報道了中央空調系統(tǒng)能量審計和節(jié)能控制研究；沈世平等(沈世平等.中央空調冷凍水干管壓差及溫差控制節(jié)能研究，建筑熱能通風空調，2012，02)報道了中央空調冷凍水干管壓差及溫差控制節(jié)能研究；朱士榮等(朱士榮等.中央空調系統(tǒng)冷負荷模型分析研究與節(jié)能設計，合肥師范學院學報，2010，06)報道了中央空調系統(tǒng)冷負荷模型分析研究與節(jié)能設計；陳良等(陳良等.中央空調系統(tǒng)節(jié)能技術分析，科技信息，2011，35)報道了中央空調系統(tǒng)節(jié)能技術分析。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有中央空調節(jié)能方法的不足，提供一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置。
[0007]本實用新型設有智慧能效管理控制器、傳感器、溫度壓力流量閥門分析單元、冷卻塔能效分析單元、冷卻水泵能效分析單元、冷凍主機能效分析單元、冷凍水泵能效分析單元、末端空調能效分析單元；所述傳感器的輸入端接中央空調系統(tǒng)，溫度壓力流量閥門分析單元的輸入端接傳感器的輸出端；溫度壓力流量閥門分析單元、冷卻塔能效分析單元、冷卻水泵能效分析單元、冷凍主機能效分析單元、冷凍水泵能效分析單元和末端空調能效分析單元的輸出端接智慧能效管理控制器的輸入端，智慧能效管理控制器的冷卻塔控制指令輸出端接冷卻塔，智慧能效管理控制器的冷卻水泵控制指令輸出端接冷卻水泵，智慧能效管理控制器的冷凍主機控制指令輸出端接冷凍主機，智慧能效管理控制器的冷凍水泵控制指令輸出端接冷凍水泵，智慧能效管理控制器的末端空調控制指令輸出端接末端空調；冷卻塔能效分析單元的輸入端接冷卻塔的輸出端，冷卻水泵能效分析單元的輸入端接冷卻水泵的輸出端，冷凍主機能效分析單元的輸入端接冷凍主機的輸出端，冷凍水泵能效分析單元的輸入端接冷凍水泵的輸出端、末端空調能效分析單元的輸入端接末端空調的輸出端。
[0008]所述傳感器可設有溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
[0009]所述智慧能效管理控制器可采用單片機、DDC、PLC或工控機等計算運行硬件，智慧能效管理控制器主要在硬件基礎上，通過計算機編程的方式，實現(xiàn)控制功能。
[0010]采用本實用新型進行控制的方法如下:
[0011]I)通過溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器采集中央空調系統(tǒng)的溫度、壓力、流量、各個設備運行狀態(tài)，來分析當前系統(tǒng)狀態(tài)是否滿足用戶需求，系統(tǒng)能效比是否最高；
[0012]2)通過冷卻塔能效分析單元分析從冷卻塔采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷卻塔的能效點；
[0013]3)通過冷卻水泵能效分析單元分析從冷卻水泵采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷卻水泵的能效點；
[0014]4)通過冷凍主機能效分析單元分析從冷凍主機采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷凍主機的能效點；
[0015]5)通過冷凍水泵能效分析單元分析從冷凍水泵采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷凍水泵的能效點；
[0016]6)通過末端設備能效分析單元分析從末端設備采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下末端設備的能效點；
[0017]7)智慧能效管理控制器分析各個單元的能效點，得出最優(yōu)的控制策略，控制各個設備運行，保證系統(tǒng)一直運行在最節(jié)能狀態(tài)。
[0018]在保證末端用戶用冷需求的情況下，計算得到中央空調系統(tǒng)的總能效比EER最低，保證系統(tǒng)運行在最節(jié)能狀態(tài)。
[0019]智慧能效管理控制器，主要采集分析傳感器數(shù)據、末端設備運行狀態(tài)、冷凍水泵運行狀態(tài)、冷凍主機運行狀態(tài)、冷卻水泵運行狀態(tài)、冷卻塔運行狀態(tài)，通過計算系統(tǒng)當前冷負荷需求下，分析系統(tǒng)最優(yōu)能效比，通過下發(fā)控制指令，控制末端設備、冷凍水泵、冷凍主機、冷卻水泵、冷卻塔運行，使系統(tǒng)運行在能效比最高的點上。
[0020]通過提出中央空調系統(tǒng)各個能耗設備的能效點控制，來計算中央空調系統(tǒng)的節(jié)能最優(yōu)點，控制冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、冷凍主機等中央空調設備運行，而從保證系統(tǒng)運行在當前冷量需求最佳節(jié)能點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實施例的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0022]以下實施例將結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0023]參見圖1，本實用新型實施例設有智慧能效管理控制器1、傳感器21、溫度壓力流量閥門分析單元22、冷卻塔能效分析單元3、冷卻水泵能效分析單元4、冷凍主機能效分析單元5、冷凍水泵能效分析單元6、末端空調能效分析單元7 ;所述傳感器21的輸入端接中央空調系統(tǒng)，溫度壓力流量閥門分析單元22的輸入端接傳感器21的輸出端；溫度壓力流量閥門分析單元22、冷卻塔能效分析單元3、冷卻水泵能效分析單元4、冷凍主機能效分析單元5、冷凍水泵能效分析單元6和末端空調能效分析單元7的輸出端接智慧能效管理控制器I的輸入端，智慧能效管理控制器I的冷卻塔控制指令輸出端接冷卻塔30，智慧能效管理控制器I的冷卻水泵控制指令輸出端接冷卻水泵40，智慧能效管理控制器I的冷凍主機控制指令輸出端接冷凍主機50，智慧能效管理控制器I的冷凍水泵控制指令輸出端接冷凍水泵60，智慧能效管理控制器I的末端空調控制指令輸出端接末端空調70 ;冷卻塔能效分析單元3的輸入端接冷卻塔30的輸出端，冷卻水泵能效分析單元4的輸入端接冷卻水泵40的輸出端，冷凍主機能效分析單元5的輸入端接冷凍主機50的輸出端,冷凍水泵能效分析單元6的輸入端接冷凍水泵60的輸出端、末端空調能效分析單元7的輸入端接末端空調70的輸出端。
[0024]所述傳感器可設有溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
[0025]所述智慧能效管理控制器I可采用單片機、DDC、PLC或工控機等計算運行硬件，智慧能效管理控制器I主要在硬件基礎上，通過計算機編程的方式，實現(xiàn)控制功能。
[0026]采用本實用新型進行控制的方法如下:
[0027]I)通過溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器采集中央空調系統(tǒng)的溫度、壓力、流量、各個設備運行狀態(tài)，來分析當前系統(tǒng)狀態(tài)是否滿足用戶需求，系統(tǒng)能效比是否最高；
[0028]2)通過冷卻塔能效分析單元分析從冷卻塔采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷卻塔的能效點；
[0029]3)通過冷卻水泵能效分析單元分析從冷卻水泵采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷卻水泵的能效點；
[0030]4)通過冷凍主機能效分析單元分析從冷凍主機采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷凍主機的能效點；
[0031]5)通過冷凍水泵能效分析單元分析從冷凍水泵采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下冷凍水泵的能效點；
[0032]6)通過末端設備能效分析單元分析從末端設備采集回來的數(shù)據，分析出當前狀態(tài)下末端設備的能效點；
[0033]7)智慧能效管理控制器分析各個單元的能效點，得出最優(yōu)的控制策略，控制各個設備運行，保證系統(tǒng)一直運行在最節(jié)能狀態(tài)。
[0034]以下給出本實用新型的工作原理及流程:
[0035]末端設備是向用戶供冷的設備，冷凍水泵和冷卻水泵是用于提供動力，冷凍主機通過做功和熱交換，降低從末端設備回來的冷凍水的溫度，冷卻塔用于冷卻從主機出來的冷卻水的溫度。
[0036]中央空調中各個設備之間是有一定的內部聯(lián)系，冷卻塔的運行效率會影響冷凍主機冷卻介質的進入溫度，冷卻介質的進入溫度會影響冷凍主機的制冷效率，影響主機的能效比，冷冷凍水泵和冷卻水泵的輸送效率會影響末端設備的制冷效果。整個空調系統(tǒng)是一個復雜的熱交換系統(tǒng)。[0037]采用本實用新型給出一種中央空調能效比最優(yōu)化控制方法，來提高系統(tǒng)的節(jié)電效率。
[0038]通過溫度傳感器測得溫度差XI，水流量傳感器測得介質流量Yl，電量計量設備測得設備運行功率。
[0039]末端設備的能效比為EER1，占中央空調系統(tǒng)的能耗比重為Kl ；
[0040]EERl=Fl (XI, Yl, Zl)---------------------------------------------(I)
[0041]Fl表示以XI，Yl，Zl為變量的函數(shù)；
[0042]Xl表示進出末端設備介質的溫度差；
[0043]Yl表示進出末端設備介質的流量；
[0044]Zl表示末端設備的運行功率。
[0045]冷凍水泵的能效比為EER2，占中央空調系統(tǒng)的能耗比重為K2 ；
[0046]EER2=F2 (X2, Y2)------------------------------------------------(2)
[0047]F2表示以X2，Y2為變量的函數(shù)；
[0048]Χ2表示經過冷凍水泵的水流量；
[0049]Υ2表示冷凍水泵的運 行功率。
[0050]冷凍主機的能效比為EER3，占中央空調系統(tǒng)的能耗比重為Κ3 ；
[0051]EER3=F3 (X3, Y3, Z3)---------------------------------------------(3)
[0052]F3表示以X3，Y3，Z3為變量的函數(shù)；
[0053]Χ3表示進出冷凍主機冷凍水的溫度差；
[0054]Υ3表示進出冷凍主機冷凍水的水流量；
[0055]Ζ3表示冷凍主機的運行功率。
[0056]冷卻水泵的能效比為EER4，占中央空調系統(tǒng)的能耗比重為Κ4 ；
[0057]EER4=F4 (X4, Y4)------------------------------------------------(4)
[0058]F4表示以X4，Y4為變量的函數(shù)；
[0059]Χ4表示經過冷卻水泵的水流量；
[0060]Υ4表示冷卻水泵的運行功率。
[0061]冷卻塔的能效比為EER5，占中央空調系統(tǒng)的能耗比重為Κ5 ；
[0062]EER5=F5 (X5, Y5, Z5)---------------------------------------------(5)
[0063]F5表示以X5，Y5，Z5為變量的函數(shù)；
[0064]Χ5表示進出冷卻塔冷凍水的溫度差；
[0065]Υ5表示進出冷卻塔冷凍水的水流量；
[0066]Ζ5表示冷卻塔的運行功率。
[0067]中央空調系統(tǒng)的總能效比為:
[0068]+Κ4 X F4 (Χ4, Υ4) +Κ5 X F5 (Χ5, Υ5, Ζ5)----------------------------(6)
[0069]EER表示中央空調的總能效；
[0070]Kn表示設備η的能耗比比重；
[0071]EERn表示設備η的能效比；
[0072]在保證末端用戶用冷需求的情況下，計算得到中央空調系統(tǒng)的總能效比EER最低，保證系統(tǒng)運行在最節(jié)能狀態(tài)。[0073]智慧能效管理控制器，主要采集分析傳感器數(shù)據、末端設備運行狀態(tài)、冷凍水泵運行狀態(tài)、冷凍主機運行狀態(tài)、冷卻水泵運行狀態(tài)、冷卻塔運行狀態(tài)，通過計算系統(tǒng)當前冷負荷需求下，分析系統(tǒng)最優(yōu)能效比，通過下發(fā)控制指令，控制末端設備、冷凍水泵、冷凍主機、冷卻水泵、冷卻塔運行，使系統(tǒng)運行在能效比最高的點上。
[0074]通過提出中央空調系統(tǒng)各個能耗設備的能效點控制，來計算中央空調系統(tǒng)的節(jié)能最優(yōu)點，控制冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、冷凍主機等中央空調設備運行，而從保證系統(tǒng)運行在當前冷量需求最佳節(jié)能點。
【權利要求】
1.一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置，其特征在于設有智慧能效管理控制器、傳感器、溫度壓力流量閥門分析單元、冷卻塔能效分析單元、冷卻水泵能效分析單元、冷凍主機能效分析單元、冷凍水泵能效分析單元、末端空調能效分析單元；所述傳感器的輸入端接中央空調系統(tǒng)，溫度壓力流量閥門分析單元的輸入端接傳感器的輸出端；溫度壓力流量閥門分析單元、冷卻塔能效分析單元、冷卻水泵能效分析單元、冷凍主機能效分析單元、冷凍水泵能效分析單元和末端空調能效分析單元的輸出端接智慧能效管理控制器的輸入端，智慧能效管理控制器的冷卻塔控制指令輸出端接冷卻塔，智慧能效管理控制器的冷卻水泵控制指令輸出端接冷卻水泵，智慧能效管理控制器的冷凍主機控制指令輸出端接冷凍主機，智慧能效管理控制器的冷凍水泵控制指令輸出端接冷凍水泵，智慧能效管理控制器的末端空調控制指令輸出端接末端空調；冷卻塔能效分析單元的輸入端接冷卻塔的輸出端，冷卻水泵能效分析單元的輸入端接冷卻水泵的輸出端，冷凍主機能效分析單元的輸入端接冷凍主機的輸出端，冷凍水泵能效分析單元的輸入端接冷凍水泵的輸出端、末端空調能效分析單元的輸入端接末端空調的輸出端。
2.如權利要求1所述一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置，其特征在于所述傳感器設有溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
3.如權利要求1所述一種基于中央空調的智慧節(jié)能控制裝置，其特征在于所述智慧能效管理控制器采用單片機、DDC、PLC或工控機。
【文檔編號】F24F11/00GK203385145SQ201320427397
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權日:2013年7月15日
【發(fā)明者】肖圳杰, 譚毅, 張豐, 任義成, 羅漢權 申請人:廈門立思科技有限公司