專利名稱：中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，具體是一種中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)包括供、回水干管壓差保持恒定的壓差控制方式和末端環(huán)路壓差控制方式，其缺點(diǎn)是能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的能耗較高的問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括入口溫度傳感器、出口溫度傳感器、控制器和變頻器，入口溫度傳感器和出口溫度傳感器分別與控制器的兩個(gè)輸入端連接，控制器的輸出端與變頻器的控制端連接。
所述的控制器采用可編程控制器PLC。
所述的控制器包括單片機(jī)、可編程計(jì)數(shù)器、脈沖信號形成電路和變頻器驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)的兩個(gè)輸入端分別與所述的入口溫度傳感器和出口溫度傳感器連接，單片機(jī)的輸出端連接可編程計(jì)數(shù)器后與脈沖信號形成電路的輸入端連接，后者的輸出端通過變頻器驅(qū)動(dòng)電路與所述的變頻器的控制端連接。
本實(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)將其入口和出口溫度傳感器分別置于空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的入口和出口處，通過調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速將入口和出口處的溫度差控制在一定的數(shù)值。其優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)負(fù)載改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，具有明顯的節(jié)能效果。


圖1是本實(shí)用新型的總體構(gòu)成電路框圖；
圖2是本實(shí)用新型采用PLC控制器的實(shí)施例電路框圖；圖3是本實(shí)用新型采用單片機(jī)控制器的實(shí)施例電路框圖；圖4是本實(shí)用新型的應(yīng)用示意圖；圖5是水泵在恒速下的揚(yáng)程-流量(H-Q)特性曲線；圖6是流量-轉(zhuǎn)速與電力消耗量的相對比例曲線；圖7是不同控制方式下水泵運(yùn)動(dòng)工況比較示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型包括入口溫度傳感器1、出口溫度傳感器2、控制器3和變頻器4，入口溫度傳感器1和出口溫度傳感器2分別與控制器3的兩個(gè)輸入端連接，控制器3的輸出端與變頻器4的控制端連接。
所述的控制器3采用可編程控制器PLC(圖2)。
所述的控制器也可采用單片機(jī)控制系統(tǒng)(參見圖3)，包括單片機(jī)ηPD7810、可編程計(jì)數(shù)器(8254)、脈沖信號形成電路(可采用專用SPWM芯片HEF4752)和變頻器驅(qū)動(dòng)電路(主要由專用驅(qū)動(dòng)電路MPD1203構(gòu)成)。上述個(gè)電路采用常規(guī)連接單片機(jī)的兩個(gè)輸入端分別與所述的入口溫度傳感器1和出口溫度傳感器1連接，單片機(jī)的輸出端連接可編程計(jì)數(shù)器后與脈沖信號形成電路的輸入端連接，后者的輸出端通過變頻器驅(qū)動(dòng)電路與所述的變頻器4的控制端連接。變頻器4的電壓檢測端和過流檢測端連接至但單片機(jī)的兩個(gè)對應(yīng)端。
參見圖4，本實(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)將其入口和出口溫度傳感器1和2分別置于空調(diào)系統(tǒng)冷熱源9的入口和出口處，通過調(diào)節(jié)水泵電機(jī)6轉(zhuǎn)速改變水泵7的轉(zhuǎn)速，將入口和出口處的溫度差控制在一定的數(shù)值(如5℃)。水泵7的出口通過用戶的換熱器8連接到冷熱源9的入口。
本實(shí)用新型的節(jié)能原理分析如下(參見圖5～7)通過圖5可說明其節(jié)電原理圖5中曲線1為水泵在恒速下的揚(yáng)程-流量(H-Q)特性。曲線2為恒速下功率-流量(P-Q)特性。曲線3為管阻特性(閥門開度全開)。
假設(shè)水泵在設(shè)計(jì)時(shí)工作在A點(diǎn)效率最高，輸出流量Q為100％，此時(shí)軸功率P1與Q1、H1的乘積AH10Q1成正比。根據(jù)工藝要求，當(dāng)流量需要從Q1減少到Q2(例如50％流量)，如采用調(diào)節(jié)閥門方法，相當(dāng)于增加管阻力，使管阻力特性變到曲線4，系統(tǒng)由原來工況點(diǎn)變到新的工況點(diǎn)B運(yùn)行，由圖中可以看出，揚(yáng)程反而增加，軸功率P2與面積BH20Q2成正比，水泵的軸功率減少不多。如果采用調(diào)速控制方式，轉(zhuǎn)速由n1降到n2，根據(jù)泵參數(shù)的比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速n2下的揚(yáng)程-流量(H-Q)特性，如曲線5所示。可見在滿足同樣流量Q2的情況下，揚(yáng)程H3(相當(dāng)于面積CH3OQ3，其中Q2＝Q3)隨著顯著減少，節(jié)省功率損耗ΔP＝ΔHQ2與面積BH2H3C成正比。
由流體力學(xué)原理知道，流量Q與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，揚(yáng)程H與轉(zhuǎn)速的平方成正比。當(dāng)流量減少、水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其功率降低很多。參見圖6，直線M表示機(jī)械控制水泵的耗電情況，曲線P為變頻控制的耗電情況。從圖中看出，轉(zhuǎn)速下降到80％，則軸功率P下降到51.2％。如果轉(zhuǎn)速下降到50％，功率P則下降約87％。
水泵隨負(fù)荷變化進(jìn)行變流量運(yùn)行，最佳的方式是讓水泵的轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化。根據(jù)水泵的相似定律，水泵的流量、揚(yáng)程、功率和轉(zhuǎn)速之間存在以下關(guān)系Q1/Q0＝(n1/n0) (1)H1/H0＝(n1/n0)2(2)N1/N0＝(n1/n0)3(3)式是Q0H0N0n0額定工況下水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率和轉(zhuǎn)速。
Q1H1N1n1在轉(zhuǎn)速為n1時(shí)水泵的流量、揚(yáng)程、軸功率。
從上列公式可以看出，當(dāng)Q1/Q0＝0.8時(shí)，N1/N0＝(n1/n0)3＝(Q1/Q0)3＝(0.8)3＝0.512當(dāng)Q1/Q0＝0.5時(shí)，N1/N0＝(n1/n0)3＝(Q1/Q0)3＝(0.5)3＝0.125上式計(jì)算說明，當(dāng)Q1＝0.8Q0時(shí)，水泵的軸功率僅為額定功率的50％左右，水泵運(yùn)行能耗下降50％左右。
水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝60f/p (4)式中f供電頻率(變頻器輸出頻率)；p電機(jī)的極對數(shù)。
從上式可以看出，只要改變變頻器的輸出頻率即可實(shí)現(xiàn)水泵的變轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
水泵變流量控制有以下三種方式1、供、回水干管壓差保持恒定的壓差控制(簡稱壓差控制)；2、末端(最不利)環(huán)路壓差保持恒定的末端環(huán)路壓差控制(簡稱末端壓差控制)；3、供、回水干管水溫差保持恒定(Δt＝5℃)的溫差控制(簡稱溫差控制)，是本實(shí)用新型的控制方式。
圖7是不同控制方式下水泵運(yùn)動(dòng)工況示意圖。采用不同的控制方式，所對應(yīng)的管路特性曲線各不相同。曲線A是采用溫差控制的管路特性曲線(即空調(diào)水系統(tǒng)原有的管路特性曲線)。Q＝0，水泵揚(yáng)程H＝0。曲線B是采用末端壓差控制時(shí)的管路特性曲線。H1是末端環(huán)路要求保持的壓差。Q＝0，水泵揚(yáng)程H＝H1。曲線C是采用壓差控制時(shí)的管路特性曲線，H2是要求保持的壓差。Q＝0時(shí)，水泵揚(yáng)程H＝H2。
水泵流量從Q0變化為0時(shí)，A、B、C三條曲線所對應(yīng)的水泵轉(zhuǎn)速分別為nA、nB、nC。水泵的揚(yáng)程分別為HA、HB、HC。
分析它們的節(jié)能效果，特舉例加以說明。
某空調(diào)水系統(tǒng)水泵流量Q0′＝400m3/h、揚(yáng)程H0＝33m、水泵軸功率N0＝48kw。采用壓差控制H2＝16m，采用末端壓差控制H1＝8m。當(dāng)流量變化為Q0′＝0.7Q0＝280m3/h時(shí)，計(jì)算在三種不同控制方式下水泵的節(jié)能效果。
①溫差控制Q0′＝280m3/h，HA＝16.17m，ηA＝63％，NA＝19.58kw。
②末端環(huán)路壓差控制Q0′＝280m3/h，HB＝20.25m，ηB＝68％，NB＝22.72kw。
③壓差控制Q0′＝280m3/h，HC＝24.33m，ηC＝69％，NC＝26.6kw。
NA/NC＝73.6％，NB/NC＝85.4％。
它們的節(jié)電率分別為ΦA(chǔ)＝59.1％，ΦB＝52.6％，ΦC＝44.6％。
從上面的分析可以看出，采用不同控制策略它們的節(jié)能效果是不同的。采用本實(shí)用新型的溫差控制方式的節(jié)能效果最好。
權(quán)利要求1.一種中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制裝置，其特征在于包括入口溫度傳感器(1)、出口溫度傳感器(2)、控制器(3)和變頻器(4)，入口溫度傳感器(1)和出口溫度傳感器(2)分別與控制器(3)的兩個(gè)輸入端連接，控制器(3)的輸出端與變頻器(4)的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)系統(tǒng)的接節(jié)能控制裝置，其特征在于所述的控制器(3)采用可編程控制器(PLC)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制裝置，其特征在于所述的控制器(3)包括單片機(jī)、可編程計(jì)數(shù)器、脈沖信號形成電路和變頻器驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)的兩個(gè)輸入端分別與所述的入口溫度傳感器(1)和出口溫度傳感器(2)連接，單片機(jī)的輸出端連接可編程計(jì)數(shù)器后與脈沖信號形成電路的輸入端連接，后者的輸出端通過變頻器驅(qū)動(dòng)電路與所述的變頻器(4)的控制端連接。
專利摘要一種中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制裝置，其特征在于包括入口溫度傳感器(1)、出口溫度傳感器(2)、控制器(3)和變頻器(4)，入口溫度傳感器(1)和出口溫度傳感器(2)分別與控制器(3)的兩個(gè)輸入端連接，控制器(3)的輸出端與變頻器(4)的控制端連接。本實(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)將其入口和出口溫度傳感器分別置于空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的入口和出口處，通過調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速將入口和出口處的溫度差控制在一定的數(shù)值。其優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)負(fù)載改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，具有明顯的節(jié)能效果。
文檔編號F24F11/00GK2807112SQ20052011223
公開日2006年8月16日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者范昌海, 孫一堅(jiān), 王彤會(huì), 王忠潮, 施鑫友 申請人:王忠潮