專利名稱：中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本實(shí)用新型涉及中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能控制，具體是一種中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置。
背景技術(shù)：
中央空調(diào)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)等組成。其中，制冷機(jī) 由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器及冷媒(制冷劑)等組成，首先低壓氣態(tài)冷媒被壓縮機(jī)加壓進(jìn)入 冷凝器并逐漸冷凝成高壓液體，在冷凝過程中冷媒會(huì)釋放出大量熱能，這部分熱能被冷凝 器中的冷卻水吸收并送到室外的冷卻塔上，最終釋放到大氣中去；隨后冷凝器中的高壓液 態(tài)冷媒在流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)，因?yàn)閴毫Φ耐蛔兌鴼饣?，形成氣液混合物進(jìn)入蒸發(fā)器；冷媒在蒸發(fā) 器中不斷氣化，同時(shí)會(huì)吸收冷凍水中的熱量使其達(dá)到較低溫度；最后，蒸發(fā)器中氣化后的冷 媒又變成了低壓氣體，重新進(jìn)入了壓縮機(jī)，如此循環(huán)往復(fù)。冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵、室內(nèi)風(fēng)機(jī)及冷凍水管道等組成，從制冷機(jī)蒸發(fā)器流出 的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道(出水)，進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的 熱量，最后回到制冷機(jī)蒸發(fā)器(回水)；室內(nèi)風(fēng)機(jī)用于將空氣吹過冷凍水管道，降低空氣溫 度，加速室內(nèi)熱交換。此時(shí)，回水的溫度將高于出水的溫度形成溫差。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻塔及冷凝器等組成，冷凍水循環(huán)系統(tǒng) 進(jìn)行室內(nèi)熱交換的同時(shí)，必將帶走室內(nèi)大量的熱能；該熱能通過制冷機(jī)內(nèi)的冷媒傳遞給冷 卻水，使冷卻水溫度升高；冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻水塔(出水)，使之與大氣進(jìn) 行熱交換，降低溫度后再送回制冷機(jī)冷凝器(回水)。此時(shí)，出水的溫度將高于回水的溫度 形成溫差。而中央空調(diào)作為現(xiàn)代化大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常之 大，是用電大戶，幾乎占了用電量的50%以上，日常開支費(fèi)用很大。由于中央空調(diào)都是按最 大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)的，實(shí)際在一年中，滿負(fù)載運(yùn)行最多只有十多天，甚至十多個(gè)小 時(shí)，幾乎絕大多數(shù)時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行；另一方面，空調(diào)負(fù)荷又具有變動(dòng)性。由于季 節(jié)交替、氣候變幻、晝夜輪回、使用變化(如旅游旺、淡季)及人流量增減(如賓館入住率的 變化)等各種因素變化的影響，中央空調(diào)的負(fù)荷具有起伏變化和不恒定的特點(diǎn)，如果中央 空調(diào)的運(yùn)行方式不能根據(jù)負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)，始終在額定容量(即滿負(fù)荷狀態(tài))下運(yùn)行，勢(shì) 必造成巨大的能源浪費(fèi)。通常中央空調(diào)中制冷機(jī)的負(fù)荷能自動(dòng)調(diào)節(jié)，而冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷 凍水循環(huán)系統(tǒng)中的冷凍泵、冷卻泵卻不能根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)，幾乎長(zhǎng)期在滿負(fù)載 下運(yùn)行，造成了極大的浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決中央空調(diào)內(nèi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中的冷凍泵、 冷卻泵不能根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)的問題，提供了一種中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié) 能控制裝置。[0007]本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置，包括可編程邏輯器件PLC、用于設(shè)定參數(shù)的觸摸屏、用于驅(qū)動(dòng)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)水泵 運(yùn)行的變頻器、用于檢測(cè)變頻器電源狀況的多功能電力儀表、分別用于檢測(cè)中央空調(diào)水循 環(huán)系統(tǒng)回水溫度和出水溫度的溫度傳感器、與溫度傳感器輸出端相連的信號(hào)采集模塊、以 及觸點(diǎn)動(dòng)作受可編程邏輯器件PLC控制的接觸器和入電開關(guān)，入電開關(guān)串聯(lián)于變頻器的供 電線路上，接觸器的觸點(diǎn)串聯(lián)于變頻器的輸出線路上；觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及 信號(hào)采集模塊分別與可編程邏輯器件PLC連接，且可編程邏輯器件PLC與觸摸屏、多功能電 力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊之間皆采用RS485通訊協(xié)議。且由于可編程邏輯器件PLC 與觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊之間皆采用RS485通訊協(xié)議，成本低， 抗干擾能力強(qiáng)，傳輸距離長(zhǎng)，使得可編程邏輯器件PLC與觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器 及信號(hào)采集模塊之間的信號(hào)傳輸無(wú)誤差，能精確、可靠地保證可編程邏輯器件PLC對(duì)中央 空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的控制精度。其中，入電開關(guān)具備漏電保護(hù)功能，在本實(shí)用新型所 述裝置工作過程中，實(shí)時(shí)地對(duì)變頻器的供電電源狀況進(jìn)行檢測(cè)，如供電電源不正常，則反饋 可編程邏輯器件PLC，在可編程邏輯器件PLC控制下，斷開變頻器的供電電源，保護(hù)變頻器， 延長(zhǎng)變頻器的使用壽命。另外，觸摸屏與變頻器直接相連，且觸摸屏與變頻器之間亦采用RS485通訊協(xié)議。 這樣，可通過觸摸屏直接設(shè)定變頻器參數(shù)，控制中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)水泵運(yùn)行狀況。本實(shí)用新型工作原理如下以溫度傳感器分別檢測(cè)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的回水 溫度和出水溫度，經(jīng)由信號(hào)采集模塊采集后，傳輸至可編程邏輯器件PLC，由可編程邏輯器 件PLC計(jì)算出中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)回水溫度和出水溫度的溫差值，并根據(jù)溫差值來控制變 頻器的輸出，進(jìn)而改變中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水循環(huán)系統(tǒng)中的水循環(huán)流量， 控制熱交換的速度。其中，中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)回水溫度和出水溫度的溫差值與變頻器輸 出間的關(guān)系可以由工作人員按照能達(dá)到的最佳節(jié)能效果計(jì)算獲得，并載入可編程邏輯器件 PLC,由可編程邏輯器件PLC精確控制執(zhí)行；或者控制人員根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)，通過觸摸屏進(jìn) 行設(shè)定，來達(dá)到節(jié)能控制的目的。本實(shí)用新型可同時(shí)應(yīng)用于中央空調(diào)的冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。1、針對(duì)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)來說，如經(jīng)由溫度傳感器檢測(cè)到的中央空調(diào)冷凍水循環(huán)系 統(tǒng)回水溫度和出水溫度的溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，則提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快 冷凍水的循環(huán)速度，加大流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù) 荷小，則降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，減小流量，降低熱交換的速度以節(jié)約 電能。2、針對(duì)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)來說，工作原理同上，同樣經(jīng)由溫度傳感器檢測(cè)到的中央 空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)回水溫度和出水溫度的溫差，如溫差大，說明冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷凝器 負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說 明冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷凝器負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循 環(huán)量，以節(jié)約電能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)潔，動(dòng)態(tài)控制輸出能量，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào) 水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行狀況跟隨末端負(fù)荷的需求供應(yīng)，使中央空調(diào)在各種負(fù)荷情況下，都能既保 證末端用戶的舒適性，又最大限度地節(jié)省中央空調(diào)的能量消耗。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理方框具體實(shí)施方式
如圖1所示，中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置，包括可編程邏輯器件 PLC、用于設(shè)定參數(shù)的觸摸屏、用于驅(qū)動(dòng)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)水泵運(yùn)行的變頻器、用于檢測(cè) 變頻器電源狀況的多功能電力儀表、分別用于檢測(cè)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)回水溫度和出水 溫度的溫度傳感器、與溫度傳感器輸出端相連的信號(hào)采集模塊、以及觸點(diǎn)動(dòng)作受可編程邏 輯器件PLC控制的接觸器和入電開關(guān)，入電開關(guān)串聯(lián)于變頻器的供電線路上，接觸器的觸 點(diǎn)串聯(lián)于變頻器的輸出線路上；觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊分別與 可編程邏輯器件PLC連接，且可編程邏輯器件PLC與觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及 信號(hào)采集模塊之間皆采用RS485通訊協(xié)議。另外，觸摸屏與變頻器直接相連，且觸摸屏與 變頻器之間亦采用RS485通訊協(xié)議。具體實(shí)施時(shí)，變頻器采用中達(dá)電通公司生產(chǎn)的節(jié)能型 VFD150F43A變頻器，其軟件可以最大限度地提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率；可編程邏輯 器件PLC采用DELTA-SS系列的小型PLC，體積小巧，成本低，14點(diǎn)主機(jī)設(shè)計(jì)，8點(diǎn)數(shù)字輸入和 6點(diǎn)繼電器輸出，內(nèi)建RS232和RS485雙通訊端口，可以運(yùn)用通訊方式來讀取觸摸屏、PLC、 智能儀表設(shè)定參數(shù)、報(bào)警參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)；多功能電力儀表采用歐科電(北京)工程技術(shù)有 限公司生產(chǎn)的PEC910型多功能電力儀表，該款儀表是應(yīng)用于中低壓電力系統(tǒng)的高性能儀 表，集遙測(cè)、遙信、遙控于一體，性價(jià)比高，附帶高清晰IXD液晶大顯示屏，除了具備電流、狀 態(tài)及報(bào)警測(cè)量功能以外，全部帶有RS485通訊功能，可以集成到中低壓電力監(jiān)控系統(tǒng)中；溫 度傳感器采用香港昌暉公司生產(chǎn)的PT100型溫度傳感器；觸摸屏采用HMI觸摸屏，具有支持 雙通訊聯(lián)機(jī)功能，可同時(shí)連接2種不同協(xié)議的控制器，本實(shí)用新型中HMI觸摸屏與可編程邏 輯器件PLC進(jìn)行RS485通訊，用來設(shè)定可編程邏輯器件PLC運(yùn)行程序中的各項(xiàng)參數(shù)，并可將 可編程邏輯器件PLC的運(yùn)行狀態(tài)反饋在觸摸屏上；同時(shí)，還直接與變頻器進(jìn)行RS485通訊， 用來直接和變頻器交換數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求一種中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置，其特征在于包括可編程邏輯器件PLC、用于設(shè)定參數(shù)的觸摸屏、用于驅(qū)動(dòng)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)水泵運(yùn)行的變頻器、用于檢測(cè)變頻器電源狀況的多功能電力儀表、分別用于檢測(cè)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)回水溫度和出水溫度的溫度傳感器、與溫度傳感器輸出端相連的信號(hào)采集模塊、以及觸點(diǎn)動(dòng)作受可編程邏輯器件PLC控制的接觸器和入電開關(guān)，入電開關(guān)串聯(lián)于變頻器的供電線路上，接觸器的觸點(diǎn)串聯(lián)于變頻器的輸出線路上；觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊分別與可編程邏輯器件PLC連接，且可編程邏輯器件PLC與觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊之間皆采用RS485通訊協(xié)議。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置，其特征在于 觸 摸屏與變頻器直接相連，且觸摸屏與變頻器之間亦采用RS485通訊協(xié)議。
專利摘要本實(shí)用新型涉及中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能控制，具體是一種中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)用變頻節(jié)能控制裝置。解決了中央空調(diào)內(nèi)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中的冷凍泵、冷卻泵不能根據(jù)負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)的問題，包括可編程邏輯器件PLC、溫度傳感器、觸點(diǎn)串聯(lián)于變頻器的供電線路上的接觸器、分別與可編程邏輯器件PLC連接的觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊，可編程邏輯器件PLC與觸摸屏、多功能電力儀表、變頻器及信號(hào)采集模塊之間皆采用RS485通訊協(xié)議。動(dòng)態(tài)控制輸出能量，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行狀況跟隨末端負(fù)荷的需求供應(yīng)，使中央空調(diào)在各種負(fù)荷情況下，保證末端用戶的舒適性，最大限度地節(jié)省中央空調(diào)的能量消耗。
文檔編號(hào)F24F11/00GK201569109SQ20092025503
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者柴新元, 梁波 申請(qǐng)人:山西省工業(yè)設(shè)備安裝公司;柴新元;梁波