一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及中央空調系統節能領域，旨在提供一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統。該實用新型包括現場信息采集箱、輸配管網平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷凍水泵控制柜、冷卻水泵控制柜、冷卻塔風機控制箱和中央空調能源管控平臺。本實用新型的有益效果有：可以時刻檢測中央空調冷凍站系統的運行信息，并將信息反饋至中央空調能源管控平臺，基于神經網絡的自組織模糊算法和數據分析，控制冷源設備、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機及相應的閥門，確保中央空調冷凍站在控制過程中，綜合電單耗最優。
【專利說明】一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及中央空調系統節能領域，特別涉及一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統。
【背景技術】
[0002]據統計表明，中央空調的能耗占公共建筑能耗40?60%左右，在高能耗建筑逐步實現節能改造的過程中，中央空調系統的節能改造最具潛力。中央空調的高能耗原因主要來自3個方面:1)設計問題，包含設備的選型偏大、系統結構設計不合理；2)施工問題，由于在施工過程中對某些設備的誤安裝或隨意改動而無法保證設計意圖；3)運行管理問題，大型建筑一般裝有樓宇自控系統，根據監測到的數據對系統內的設備進行啟停集中控制，卻缺乏對復雜多變的中央空調系統進行協調優化控制。
[0003]目前針對中央空調的節能優化控制系統，以單個主控制器(工控機)集中控制冷凍水泵控制子系統、冷卻水泵控制子系統和冷卻塔風機控制子系統，然后各個子系統分別對冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機進行變頻或啟停控制。
[0004]在控制策略上，冷凍水泵控制子系統根據冷凍回水總管的溫度值與預設值相比計算冷凍水流量的調節量；冷卻水泵控制子系統根據冷卻水供回水總管的溫差值與預設值相比計算冷卻水流量的調節量；冷卻塔風機控制子系統根據冷卻水進塔溫度值與預設值相比計算冷卻塔風機啟停數目。
[0005]然而這種控制系統從控制策略到控制系統的組成都無法滿足更大幅度的節能要求。
實用新型內容
[0006]本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統。
[0007]為解決技術問題，本實用新型的解決方案是:
[0008]提供一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，包括現場信息采集箱、輸配管網平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷凍水泵控制柜、冷卻水泵控制柜、冷卻塔風機控制箱和中央空調能源管控平臺；所述現場信息采集箱、輸配管網平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷凍水泵控制柜、冷卻水泵控制柜和冷卻塔風機控制箱分別通過信號線與中央空調能源管控平臺雙向連接，實現數據傳遞與信號控制；其中，所述現場信息采集箱包括溫度信息采集模塊和數據信息采集模塊，且溫度信息采集模塊和數據信息采集模塊上均設有通訊端口，所述溫度信息采集模塊、數據信息采集模塊用于采集冷源設備供回水管上的溫度、壓力、流量信息；所述輸配管網平衡控制箱安裝有智能管網模塊，且智能管網模塊上設有通訊端口 ；所述冷源高效匹配控制柜包括冷源設備控制器，且冷源設備控制器上設有通訊端口 ；所述冷凍水泵控制柜和冷卻水泵控制柜內均設有水泵控制器，所述兩個水泵控制器上分別設有通訊端口 ；所述冷卻塔風機控制箱內設有冷卻塔風機控制器，所述冷卻塔風機控制器上設有通訊端口 ；所述各個通訊端口連接到中央空調能源管控平臺。
[0009]作為一種改進，所述溫度信息采集模塊上設有鉬電阻輸入端，其中鉬電阻輸入端與安裝在冷源設備冷凍水、冷卻水供回水管路上水溫傳感器相連；所述數據信息采集模塊上設有模擬量輸入端，其中模擬量輸入端與安裝在冷源設備冷凍水、冷卻水供回水管路上的流量計、分水器和集水器之間的壓差傳感器相連。
[0010]作為一種改進，所述智能管網模塊上設有的控制輸出端連接到安裝在集水器側的冷凍水回水管上的智能平衡閥，用于調節該智能平衡閥的開度。
[0011]作為一種改進，所述冷源設備控制器上還設有輸入端和控制輸出端，所述輸入端連接到冷源設備，用于接收冷源設備的啟停信息；所述控制輸出端連接到冷源設備及其冷凍水回水管路上的相應聯動蝶閥，用于輸出冷源設備的啟停控制信號和相應聯動蝶閥的開度控制信號。
[0012]作為一種改進，所述水泵控制器上還設有輸入端和控制輸出端，所述輸入端連接到安裝在冷源設備的冷凍水供回管路上的冷凍水泵上的水泵變頻器，用于采集水泵變頻器的運行信息；所述控制輸出端用于輸出頻率控制信號或啟停控制信號至水泵變頻器。
[0013]作為一種改進，所述冷卻塔風機控制器還設有輸入端和控制輸出端，所述輸入端與安裝在冷源設備的冷卻水供回水管路上的多臺冷卻塔風機相連，所述控制輸出端與冷卻塔風機及其旁通管路上的電動調節閥、兩通電動調節閥相連，用于輸出風機啟停信號控制指令、電動調節閥開度控制指令和兩通電動調節閥開停控制指令。
[0014]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0015]本實用新型可以時刻檢測中央空調冷凍站系統的運行信息，并將信息反饋至中央空調能源管控平臺，基于神經網絡的自組織模糊算法和數據分析，控制冷源設備、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機及相應的閥門，確保中央空調冷凍站在控制過程中，綜合電單耗最優。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統框圖；
[0017]圖2中央空調冷凍水系統控制通訊圖；
[0018]圖3中央空調冷卻水系統控制通訊圖；
[0019]附圖標記:1、冷源設備；2、冷凍水栗；3、集水器；4、分水器；5、冷卻水栗；6、冷卻塔風機；7、水溫傳感器；8、水溫傳感器；9、水溫傳感器；10、流量計；11、聯動蝶閥；12、壓差傳感器；13、水溫傳感器；14、流量計；15、水溫傳感器；16、電動調節閥；17、兩通電動調節閥；18、現場信息采集箱；19、輸配管網平衡控制箱；20、冷源高效匹配控制柜；21、冷凍水泵控制柜；22、冷卻水泵控制柜；23、冷卻塔風機控制箱；24、中央空調能源管控平臺；25、水泵變頻器；26、智能平衡閥。
【具體實施方式】
[0020]以下的實施例可以使本專業【技術領域】的技術人員更全面的了解本實用新型，但不以任何方式限制本實用新型。
[0021]如圖1所示，中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，它由現場信息采集箱18、輸配管網平衡控制箱19、冷源高效匹配控制柜20、冷凍水泵控制柜21、冷卻水泵控制柜22、冷卻塔風機控制箱23、中央空調能源管控平臺24組成。
[0022]本實用新型監測的冷凍水系統的控制通訊圖如圖2所示:
[0023]在冷源設備I冷凍水供水管上裝有水溫傳感器7，在冷凍水供水總管上裝有水溫傳感器8，在冷凍水回水總管上裝有水溫傳感器9、流量計10、分水器4和集水器3之間的壓差傳感器12 ;所述水溫傳感器(7、8、9)連接至現場信息采集箱18內溫度信息采集模塊右上側的鉬電阻輸入端，所述流量計10、分水器4和集水器3之間的壓差傳感器12連接至現場信息采集箱18內數據信息采集模塊右上側的模擬量輸入端。溫度信息采集模塊和數據信息采集模塊左上側為通訊端口，并通過該通訊端口，將采集的所有運行信息，通訊傳遞至中央空調能源管控平臺24。
[0024]其中所述溫度信息采集模塊具有4個PT100輸入通道，2個RS485通訊端口和I個傳感器電源輸出端口 ；所述數據信息采集模塊為4個模擬量輸入通道，2個RS485通訊端口和I個傳感器電源輸出端口。
[0025]冷源高效匹配控制柜20內的冷源設備控制器連接冷源設備I的啟動控制柜和相應的聯動蝶閥11。冷源設備控制器右上側輸入端接收冷源設備I的啟停信息，左上側為通訊端口，并通過該通訊端口將采集的啟停信息傳遞至中央空調能源管控平臺24，右下側是控制輸出端，根據控制指令，輸出冷源設備I的啟停控制信號和相應聯動蝶閥11的開度控制信號。
[0026]冷凍水泵控制柜21內的水泵控制器右上側輸入端連接到安裝在冷源設備I的冷凍水供回管路上的冷凍水泵2上的水泵變頻器25，采集水泵變頻器25的運行信息，水泵控制器左上側為通訊端口，并通過該通訊端口，將采集的信息傳遞至中央空調能源管控平臺24，右下側是控制輸出端，根據中央空調能源管控平臺24的控制指令，輸出頻率控制信號或啟停控制信號至水泵變頻器25。
[0027]輸配管網平衡控制箱19內的智能管網模塊左上側為通訊端口，并通過該通訊端口，將采集在集水器3側的冷凍水回水管上智能平衡閥26所檢測到的參數信息傳遞至中央空調能源管控平臺24。
[0028]右下側是控制輸出端，根據控制指令，智能管網模塊輸出輸配管網中的智能平衡閥26的開度控制信號，調節該智能平衡閥26的開度，來調整冷凍水輸配管網的運行狀態，以期獲得最低的能耗，確保輸配管網的水力平衡和熱力平衡。
[0029]其中所述智能管網模塊均為8個RS485通訊端口。
[0030]本實用新型監測的冷卻水系統的控制通訊圖如圖3所示:
[0031]在冷源設備I冷卻水供水總管上裝有水溫傳感器13、流量計14，在冷卻水回水總管上裝有水溫傳感器15，所述水溫傳感器13、15連接至現場信息采集箱18內溫度信息采集模塊右上側的鉬電阻輸入端，所述流量計14連接至現場信息采集箱18內數據信息采集模塊右上側的模擬量輸入端。溫度信息采集模塊和數據信息采集模塊左上側為通訊端口，并通過該通訊端口，將采集的所有運行信息，傳遞至中央空調能源管控平臺24。
[0032]冷卻水泵控制柜22內的水泵控制器右上側輸入端連接到安裝在冷源設備I的冷卻水供回管路上的冷卻水泵5上的水泵變頻器25，采集水泵變頻器25的運行信息，水泵控制器左上側為通訊端口，并通過該通訊端口的通訊接口，將采集的信息傳遞至中央空調能源管控平臺24，右下側是控制輸出端，根據中央空調能源管控平臺24的控制指令，輸出頻率控制信號或啟停控制信號至水泵變頻器25。
[0033]冷卻塔風機控制箱23內的冷卻塔風機控制器右上側輸入端連接多臺冷卻塔風機6，采集冷卻塔風機6的運行信息，經左上側通訊端口，并通過該通訊端口，將采集的信息傳遞至中央空調能源管控平臺24。右下側是控制輸出端，根據根據中央空調能源管控平臺24的控制指令，輸出風機啟停信號控制指令至冷卻塔風機6，冷卻塔電動調節閥16開度控制指令、旁通管上的兩通電動調節閥17開停控制指令。
[0034]當中央空調系統負荷發生變化時，現場信息采集箱18采集冷凍站內冷凍水系統和冷卻水系統的運行信息，冷源高效匹配控制柜20采集冷源設備I的運行信息，輸配管網平衡控制箱19采集智能平衡閥26的狀態信息，冷凍水泵控制柜21和冷卻水泵控制柜22采集水泵的運行信息，冷卻塔風機控制箱23采集冷卻塔風機6的運行信息。
[0035]經通訊將信息傳遞至中央空調能源管控平臺24，中央空調能源管控平臺24基于神經網絡的自組織模糊控制算法，經計算后，將冷源設備I啟停及其相應聯動蝶閥11的控制指令下發給冷源高效匹配控制柜20 ;將集水器3側的冷凍水回水管上智能平衡閥26的開度控制信號下發給輸配管網平衡控制箱19 ;將水泵的頻率控制信號或啟停控制信號下發給冷凍水泵控制柜21和冷卻水泵控制柜22。將冷卻塔風機6的啟停控制信號及其相應閥門開度的控制信號下發給冷卻塔風機控制箱23。冷源高效匹配控制柜20根據下發的控制指令，啟停控制對應的冷源設備I和調節相應聯動蝶閥11的開度；輸配管網平衡控制箱19根據下發的控制指令，調節集水器3側的冷凍水回水管上智能平衡閥26的開度；冷凍水泵控制柜21和冷卻水泵控制柜22根據下發的控制指令，啟停控制對應的水泵或調節水泵頻率；冷卻塔風機控制箱23根據下發的控制指令，啟停控制對應的冷卻塔風機6和調節相應閥門的開度。
[0036]該實用新型可根據中央空調系統末端反饋的負荷需求，自適應調節冷凍站內所有設備的運行狀態，使當前中央空調冷凍站系統的綜合電單耗為之最優。
【權利要求】
1.一種中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，包括現場信息采集箱、輸配管網平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷凍水泵控制柜、冷卻水泵控制柜、冷卻塔風機控制箱和中央空調能源管控平臺；其特征在于，所述現場信息采集箱、輸配管網平衡控制箱、冷源高效匹配控制柜、冷凍水泵控制柜、冷卻水泵控制柜和冷卻塔風機控制箱分別通過信號線與中央空調能源管控平臺雙向連接，實現數據傳遞與信號控制； 其中，所述現場信息采集箱安裝有溫度信息采集模塊和數據信息采集模塊，且溫度信息采集模塊和數據信息采集模塊上均設有通訊端口，所述溫度信息采集模塊、數據信息采集模塊用于采集冷源設備供回水管上的溫度、壓力、流量信息；所述輸配管網平衡控制箱安裝有智能管網模塊，且智能管網模塊上設有通訊端口 ；所述冷源高效匹配控制柜安裝有冷源設備控制器，且冷源設備控制器上設有通訊端口 ；所述冷凍水泵控制柜和冷卻水泵控制柜內均設有水泵控制器，所述兩個水泵控制器上分別設有通訊端口 ；所述冷卻塔風機控制箱內設有冷卻塔風機控制器，所述冷卻塔風機控制器上設有通訊端口 ；所述各個通訊端口連接到中央空調能源管控平臺。
2.根據權利要求1中所述的中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，其特征在于，所述溫度信息采集模塊上設有鉬電阻輸入端，其中鉬電阻輸入端與安裝在冷源設備冷凍水、冷卻水供回水管路上的水溫傳感器相連；所述數據信息采集模塊上設有模擬量輸入端，其中模擬量輸入端與安裝在冷源設備冷凍水、冷卻水供回水管路上的流量計、分水器和集水器之間的壓差傳感器相連。
3.根據權利要求1中所述的中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，其特征在于，所述智能管網模塊上設有的控制輸出端連接到安裝在集水器側的冷凍水回水管上的智能平衡閥，用于調節該智能平衡閥的開度。
4.根據權利要求1中所述的中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，其特征在于，所述冷源設備控制器上設有輸入端和控制輸出端，所述輸入端連接到冷源設備，用于接收冷源設備的啟停信息；所述控制輸出端連接到冷源設備及其冷凍水回水管路上的聯動蝶閥，用于輸出冷源設備的啟停控制信號和相應聯動蝶閥的開度控制信號。
5.根據權利要求1中所述的中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，其特征在于，所述水泵控制器上設有輸入端和控制輸出端，所述輸入端連接到安裝在冷源設備的冷凍水供回水管路上的冷凍水泵連接的水泵變頻器，用于采集水泵變頻器的運行信息；所述控制輸出端用于輸出頻率控制信號或啟停控制信號至水泵變頻器。
6.根據權利要求1中所述的中央空調冷凍站綜合電單耗最優控制系統，其特征在于，所述冷卻塔風機控制器設有輸入端和控制輸出端，所述輸入端與安裝在冷源設備的冷卻水供回水管路上的多臺冷卻塔風機相連，所述控制輸出端與冷卻塔風機及其旁通管路上的電動調節閥、兩通電動調節閥相連，用于輸出風機啟停信號控制指令、電動調節閥開度控制指令和兩通電動調節閥開停控制指令。
【文檔編號】F24F11/02GK203824002SQ201420173557
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2014年4月11日
【發明者】沈岑, 麻劍鋒, 郁輝球, 章威軍, 章程, 楊峰, 徐煜來 申請人:杭州哲達科技股份有限公司