專利名稱：中央空調變水量變風量整體群控節能系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及暖通行業領域、電氣自動化和自動控制領域，具體是一種中央空 調變水量變風量按需調節整體群控節能系統。
背景技術：
國內常用的傳統的中央空調系統都是定水量和定風量的系統，因此不能隨著負荷 的變化而變化，從而導致能源的大量浪費；缺乏群控，由操作工人人為操作，很容易出現人 為故障和人為能源浪費。根據中央空調的冷卻水系統和冷凍水系統的壓力差和溫度差以 及送風系統的溫度和壓力，適當的調節水系統的水流量和送風系統的送風量，可以節省大 量能源的浪費。應用自動控制系統做整體的運算，按照季節、早晚和人流的變化，來按照建 筑物的整體需求來調節整個中央空調的運行負荷，即我們所說的變風量變水量按需自動調 節，達到節能的目的。單獨的中央空調變水量系統和變風量系統已經出現，但常常因為單 獨調節會比較容易破壞整個水系統和風系統的動態平衡，而破壞設備良好的運行工況從而 損壞空調設備和破壞舒適的環境，如果把中央空調的做個整體的考慮，并且根據整個空調 系統的能量守恒定律和空調系統各種保護參數來做整體的群控，則可以有效的解決這個問 題，保護了系統設備不會損壞、延長設備的使用壽命和高效長時間運轉，同時節約能源和保 證了環境的舒適度。
實用新型內容針對上述問題，本實用新型旨在提供一種能使得中央空調循環水系統和送風系統 的負荷和能耗可以跟隨室外溫度、室內負荷的變化而變化，保證舒適性的同時減少能源浪 費的中央空調變水量變風量整體群控節能系統。為實現該技術目的，本實用新型的方案是一種中央空調變水量變風量整體群控 節能系統，所述中央空調由五大子系統組成，分別是熱泵系統、風系統、水蓄冷系統、空調循 環水變水量系統和機房空調風系統，所述五大子系統都設置有相應的I/O模塊；所述I/O模 塊均通過控制器CPU模塊接駁在RS-485控制網絡上，再由控制器網絡接口模塊通過TCP/IP 網絡連接至總控中心。所述空調循環水變水量系統包括的冷卻泵和冷凍泵和所述機房空調風系統包括 的空調風機和排風機，均設置有變頻器，所述變頻器與空調循環水變水量系統和機房空調 風系統的I/O模塊相連接。采用本方案，使得傳統的中央空調系統每年可達到節約電費20%以上，節能環保； 全系統自動控制，無需人為管理和調節，節能和減少管理人員；全系統設備軟啟動，減低設 備傳統啟動方式的電流沖擊、設備運行噪音和損耗，節能和延長設備使用壽命，減少維護人 員；全系統自動調節，設備運行狀態更加合理，節能和延長設備使用壽命；全系統群控，優 化起停，優化空調系統設備之間的運行工況，降低系統損耗，節能和提高設備利用率；配合 雙工況熱泵替代傳統的電鍋爐或者燒油、燒煤鍋爐作為熱源，有效的提高了能效比，節能和大大降低了二氧化碳的排放；可配合水蓄冷蓄熱，有效的平抑了峰平谷的用電量，減少了供電峰值時段的變配電設備的負荷，延長變配電設備使用壽命。
圖1為本實用新型的結構框圖。
具體實施方式
本實用新型的節能系統可在已安裝完成的傳統中央空調系統上進行加裝和改造， 也可以在大樓新建的中央空調系統的設計中整合進去。其具體實施過程如下1、在循環冷卻水管道上安裝供回水溫度傳感器、流量傳感器在冷卻塔開關電箱附 近安裝節能控制器控制起停回路，在冷卻泵開關電箱附近安裝節能控制箱和變頻器，根據 供回水溫度和流量控制冷卻泵的控制水泵順序啟停、變頻軟啟動和變水量運行，根據負荷 變化而調整功率，從而減少了能源浪費；根據冷凍主機的運行臺數和狀況控制最小流量保 護，再控制冷卻塔的起停臺數，如果冷卻塔功率大于4KW，也可以安裝變頻器進行調節。在 各冷卻水設備出水管道上安裝水流開關，檢測設備運行狀態。各控制邏輯做好空調設備的 運行保護、優化各設備的起停邏輯，根據冷凍水溫度和流量狀況，設定好冷卻水的流量和溫 度。2、在循環各臺冷凍主機的出水口安裝溫度傳感器和水流開關，檢測出水溫度，在 冷凍水回水總管上安裝流量傳感器和溫度傳感器，在冷凍主機的各個出水口安裝水溫度傳 感器和水流開關，在分水器和集水器上安裝壓差傳感器，同時在冷凍主機的電氣控制箱附 近安裝XA-JN節能系統的冷凍主機起停控制箱，控制冷凍主機的起停順序和起停臺數，實 現冷凍主機的自動加減載；在各個水泵電氣控制箱附近安裝XA-JN節能系統變頻器控制 箱，控制水泵順序啟停、變頻軟啟動和變水量運行控制；做好運行時間保護、最小流量保護 和最低溫度保護。3、在新風空調機和新風回風空調機以及送排風機附近安裝節能控制箱和變頻控 制箱，系統見原理圖。在出風口安裝溫濕度傳感器，在新風口和回風口安裝溫濕度傳感器， 同時在室內安裝二氧化碳傳感器和溫濕度傳感器，在室外安裝溫濕度傳感器；根據上述傳 感器的信號，總體分析和模糊計算，找到最佳控制方式。從而一起調節盤管的比例積分調節 閥的開度控制冷凍水流過盤管的流量，同時調節送風機的運行功率，進行變風量調節。同時 在室外溫濕度合適的情況下以及室內二氧化碳的含量，開大新風風閥的開度，從室外大量 引進新風；根據室內空氣壓差的狀態，調節送排風機的運行功率，進行變風量調節，保持室 內的微正壓狀態。對于干燥的季節，則加濕閥開啟，對進入室內的空氣進行加濕處理。根據 室內外氣溫和濕度以及二氧化碳含量的狀態，調節新風閥和回風閥的比例，保證環境舒適 的情況下，進行節能控制。整個風系統，既有變頻軟啟動、減少了噪音，又有變風量運行有效 的節省了能源，同時根據二氧化碳的含量調節新風，保證了室內的空氣清新。同時，整個系 統完全可以按照時間表自動運行或者按照室內外氣溫濕度和二氧化碳狀態全自動運行，無 需人為參與，大量的節省了人力。4、在上述節能系統的基礎上，加上雙工況熱泵系統，在夏天，熱泵輔助制冷進入空 調冷凍水循環系統，減少冷凍主機的開啟臺數和運行負荷，減低冷凍主機的運行功率；同時產生熱水，對于有熱水需要的建筑物例如酒店、辦公樓等環境，又可減少鍋爐的運行臺數 和功率，大大減低了能耗。由于熱泵的運行效率COP值可達到5 7左右，比熱水鍋爐的運 行效率COP值小于1的狀態下(燃煤鍋爐0. 3-0. 7 ；燃油、燃氣鍋爐0. 6-08 ；電鍋爐0. 95)， 大大提高了 5 10倍以上，因此用熱泵產生熱水可以大量的節省能源；同時熱泵的制冷 水進入空調的冷凍水循環，又節省了中央空調系統運行費用，一舉兩得。在冬季，熱泵制熱 水進入空調水循環系統，作為中央空調的熱源，減少使用鍋爐作為熱源的時間，大大減低能 耗。在熱泵的電氣控制箱附近安裝節能系統啟停控制箱，在熱泵的循環泵附近安裝變頻控 制器，同時在供水管安裝流量傳感器和溫度傳感器以及水流開關，在回水管上安裝溫度傳 感器，檢測熱泵系統的運行狀態和調節熱泵和循環泵的運行臺數和功率，也改造成了變水 量系統，同樣軟啟動降低了設備的磨損、減低了運行噪音、節約了能源，全自動運行，減少了 人力和人為能源損失和人為操作失誤造成的設備損壞。整套熱泵系統需在傳統的中央空調 的基礎上加裝，加裝費用無需一年的時間就可在節省的電費中收回。5、對于有峰平谷電價的地區，安裝水蓄冷系統是最好的節省電費的方式。在夏天的夜間，也就是低谷電價的時段，開啟冷凍主機或者熱泵，把蓄水池的水通過板式換熱器降 溫到適合空調冷凍循環水使用的溫度儲存起來；等到夏天的白天使用空調的高峰期，也是 電價的峰值時段，則通過板式換熱器換熱進入空調冷凍水循環系統，作為峰值時段的冷源 補充，大大降低峰值時段的運行冷凍主機的運行臺數和運行功率，減低了電費支出。在冬天 的夜間，同樣是用電的低谷電價時段，則可用熱泵通過板式換熱器把蓄水池的水加熱到空 調循環水合適使用的溫度，儲存起來，等到白天用電高峰期，則開啟蓄熱系統通過板式換熱 器進入空調水循環系統，大大降低峰值時段的空調系統的運行電費。整套蓄冷系統也需在 傳統的中央空調系統上加裝，所有費用無需一年的時間就可在節省的電費中收回。系統需 要建設一個蓄水池或者使用消防水池的水，這是不方便的地方；同時水蓄冷蓄熱系統需安 裝雙向循環泵、在供水管道上安裝流量計和溫度儀、在回水管道上也許安裝溫度傳感器，同 時安裝啟停控制箱和變頻器，在節能控制系統的控制下自動運行。6、整個系統通過安裝上位機、自動控制器、各類傳感器和控制通訊網絡有機的聯 接起來，變成一個全空調系統的自動群控系統，同時本節能系統加裝電量檢測和統計平臺， 對所有空調系統的設備用電量進行監控，可以統計出節能前和節能后的用電情況和各設備 的累計用電情況，做到節能系統的節能量有據可查，符合了歌本赫根節能減排環保會議的 精神“可檢測、可檢查”。整個群控系統通過精確的計算負荷、動態的按需調節模式、優化的 控制邏輯、專家控制模塊和模糊控制原理、以及通過XA-JN節能系統的實時監測和實時統 計有機的形成一個全自動全系統按需調節的群控整體。本實用新型的整體群控節能系統經實踐檢驗取得以下技術優點1、對中央空調的整體運行室內外空氣溫度和濕度、冷凍水和冷卻水的溫度、壓力、 流量、壓差和起停、變頻運行狀態進行檢測，采用最優化的控制邏輯、圖形和表格，對中央空 調水系統和風系統進行整體監控和管理，為節能服務提供數據和監測的保障。2、對制冷主機加裝節能監測和自動控制系統，采用最優化的控制邏輯，可以監測 整體空調負荷的變化，同時自動跟隨變化，根據負荷調整啟停臺數和使主機實現自動加減 載達到最佳COP負載率的運行狀態，達到節省能源的目的。3、對冷凍水泵加裝節能自動控制和變頻系統，采用最優化的控制邏輯，使冷凍水泵的運行功率跟隨末端負荷變化而變化，改變定頻泵恒定運行功率的能源浪費，把定流量 冷凍水系統改造成變流量冷凍水系統，大大降低能耗。4、對冷卻水泵同樣加裝節能自動控制和變頻系統，采用最優化的控制邏輯，使冷 卻泵的運行功率跟隨冷凍主機所需的制冷量的變化而變化，改變定頻泵恒定運行功率的能 源浪費，把定流量冷卻水系統改造成變流量冷卻水系統，大大降低能耗。5、對冷卻塔加裝節能自動監測和自動控制系統，采用最優化的控制邏輯，使冷卻 塔的運行臺數和啟停跟隨冷凍主機的需要進行變化。完全減少了冷卻塔做無用功的時間和 降低了能耗。6、對新風機組和空調送風回風機組同樣加裝肖安自主研發節 能自動控制和變頻 系統，采用最優化的控制邏輯，根據室外和室內的溫度、濕度以及微正壓，自動調節冷水閥 的開度和送風電機的送風量，使得原來的定風量、定水量送風系統改造成變風量和變水量 送風系統。大大降低送風機組的能耗。7、配合地源、水源和空氣源雙工況熱泵，采用最優化的控制邏輯，為空調系統在夏 天補充供冷源和在冬天補充供熱源，提高整個空調系統的使用效率，大大降低過度季節的 能耗。同時可為建筑物提供額外的熱水。8、在有峰平谷電價、電費分時收費的地區，配合進行電費低谷時段的水蓄冷和蓄 熱，在電費峰值時段的釋放，作為補充冷源和熱源，可大大降低系統電費。有效的平抑了峰 平谷的用電量，減少了供電峰值時段的變配電設備的負荷，延長變配電設備使用壽命。9、全系統采用節能自動監測和自動控制系統，對整個中央空調系統進行有效的檢 測和監控，調節和管理，采用最優化的控制邏輯，保證系統始終運行在最優化的工況狀態 下。同時根據最優化起停程序，按照動態工況，嚴格控制整個系統設備的起停順序和起停時 間，同時配合設備的軟啟動程序，達到全系統優化群控的狀態。通過精確的計算負荷、動態 的按需調節模式、優化的控制邏輯、專家控制模塊和模糊控制原理、以及通過XA-JN節能系 統的實時監測和實時統計有機的形成一個全自動全系統按需調節的群控整體。完全自動控 制，無需人為參與，減少了人為破壞和減少了管理維修人員，降低了設備的損耗，大大優化 了設備的運行工況，大大延長了設備的使用壽命。嚴格記錄設備的運行時間，可預報設備的 使用壽命和狀態，降低了維修成本。中央空調系統經過節能改造后，經濟效益和社會效益都非常明顯。為傳統的中央 空調系統帶來顯著的技術進步。
權利要求一種中央空調變水量變風量整體群控節能系統，所述中央空調由五大子系統組成，分別是熱泵系統、風系統、水蓄冷系統、空調循環水變水量系統和機房空調風系統，其特征在于，所述五大子系統都設置有相應的I/O模塊；所述I/O模塊均通過控制器CPU模塊接駁在RS-485控制網絡上，再由控制器網絡接口模塊通過TCP/IP網絡連接至總控中心。
2.根據權利要求1所述的中央空調變水量變風量整體群控節能系統，其特征在于，所 述空調循環水變水量系統包括的冷卻泵和冷凍泵和所述機房空調風系統包括的空調風機 和排風機，均設置有變頻器，所述變頻器與空調循環水變水量系統和機 房空調風系統的I/O 模塊相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種能使得中央空調循環水系統和送風系統的負荷和能耗可以跟隨室外溫度、室內負荷的變化而變化，保證舒適性的同時減少能源浪費的中央空調變水量變風量整體群控節能系統。所述中央空調由五大子系統組成，分別是熱泵系統、風系統、水蓄冷系統、空調循環水變水量系統和機房空調風系統，都設置有相應的I/O模塊；所述I/O模塊均通過控制器CPU模塊接駁在RS-485控制網絡上，再由控制器網絡接口模塊通過TCP/IP網絡連接至總控中心。本系統自動控制、無需人為，提高設備利用率，整體群控，使得系統始終運行在合理和最優化的狀態。
文檔編號F24F11/00GK201589376SQ200920296839
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者肖安 申請人:肖安