CN204902127U - 一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，风水联动智能控制器根据工况参数自动调节风水联动节能控制装置，冷却水泵、冷冻水泵智能控制器根据工况参数分别自动调节冷却水泵、冷冻水泵的运行频率及台数，冷却塔、制冷主机智能控制器根据工况参数分别自动调节冷却塔风机、制冷主机的运行台数，空调末端智能控制器根据工况参数通过送风支管末端风阀、冷冻水比例调节阀和送风机节能控制器分别调整送风支管末端风阀、冷冻水比例调节阀的开度和送风机的运行频率。本实用新型装置自动匹配符合当前系统需求的节能工况参数，对系统中用电设备及控制器进行调整，使空调系统以最佳效率运行，达到降低系统总能耗的目的。

Description

一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置

技术领域

本实用新型涉及中央空调节能技术领域，尤其涉及一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置。

背景技术

随着智能建筑技术的发展，中央空调计算机控制、恒压供水、智能照明等自动化系统为建筑物营造了舒适的工作和生活环境，同时也带来巨大的能耗需求。其中，中央空调系统作为建筑系统的重要组成部分，其占整个建筑系统能耗电量的比重很大，据统计，建筑行业的能源消耗占国家总能耗的30％，而空调系统所耗电能占整个建筑物耗能的60％～70％，占全公司总电耗18％左右，随着建筑人性化服务的需求，这个数字还会不断增长。如此巨大的电力消耗不仅给电力系统带来巨大的压力，同时也给业主带来了沉重的经济负担。因此，空调系统的节能对降低建筑系统耗能，节省企业用电支出，优化国家电力结构有着极为重要的意义和作用。就建筑设计来说，为使空调系统在全年任意时段都能保证建筑内部的冷量需求，在选用空调系统时都是按当地最热天气所需的制冷需求的115％左右来选取机型的。由于在中央空调的运行过程中，制冷主机、水泵、冷却塔等都没有任何负荷随动能力，从而导致空调长期在较高工况下运行，造成大量的能源浪费。

节能已经成为一个全球性话题，而空调节能作为其中举足轻重的一个项目，牵动着许多国家的神经。近几年，随着能源问题的日趋紧张，各国纷纷看到空调节能的重要性，采取了一系列措施鼓励节能产品入市。在取得能源节约的同时，推动了空调行业技术的升级换代。

在中央空调的运行过程中，现有的节能控制系统无法实现联动节能控制，只涉及某一种控制策略或二至三种控制策略单独运行，没有实现整个空调系统各控制环节的有机结合，实现各控制环节的联动节能控制，为此造成较多控制环节没有参与到节能控制系统中，而使得整个空调系统不能达到最佳的节能效果，使整个空调系统各控制环节联动控制对于提高整体节能非常有意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何克服现有的节能控制系统无法实现联动节能控制。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，包括中央智能控制器、风水联动智能控制器、冷却水泵智能控制器、冷却塔智能控制器、制冷主机智能控制器、冷冻水泵智能控制器和空调末端智能控制器。风水联动智能控制器、冷却水泵智能控制器、冷却塔智能控制器、制冷主机智能控制器、冷冻水泵智能控制器、空调末端智能控制器分别内嵌有风水联动节能控制装置、冷却水泵节能控制装置、冷却塔节能控制装置、制冷主机节能控制采集装置、冷冻水泵节能控制装置和空调末端节能控制装置，所述风水联动智能控制器、冷却水泵智能控制器、冷却塔智能控制器、制冷主机智能控制器、冷冻水泵智能控制器和空调末端智能控制器分别与所述的中央智能控制器连接，所述冷却水泵智能控制器、冷却塔智能控制器和制冷主机智能控制器均设置有温度传感器，冷冻水泵智能控制器设置有压差传感器，空调末端智能控制器设置有风速传感器、静压传感器和温度传感器，冷却水泵智能控制器、冷却塔智能控制器、制冷主机智能控制器、冷冻水泵智能控制器和空调末端智能控制器向所述中央智能控制器发送工况参数数据。

所述冷却水泵智能控制器的控制对象是冷却水泵，所述冷却塔智能控制器的控制对象是冷却塔风机，所述制冷主机智能控制器的控制对象是制冷主机，所述冷冻水泵智能控制器的控制对象是冷冻水泵，所述空调末端智能控制器系统包括空调末端、送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器，所述送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器内嵌有送风支管末端风阀节能控制装置、送风机节能控制装置和冷冻水比例调节阀节能控制装置，所述冷却水泵智能控制器根据工况参数数据自动调节冷却水泵的运行频率及运行台数，冷却塔智能控制器根据工况参数自动启停冷却塔风机运行台数，制冷主机智能控制器根据工况参数自动调节制冷主机的运行台数，冷冻水泵智能控制器根据工况参数数据自动调节冷冻水泵的运行频率及运行台数，所述空调末端智能控制器根据所述工况参数通过送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器分别调整送风支管末端风阀的开度、送风机的运行频率、冷冻水比例调节阀的开度。

进一步地，所述送风支管末端风阀为比例调节风阀，所述送风支管末端风阀节能控制装置内存储有风速设定值和温度设定值。

所述风速设定值根据温度传感器探测到的实际温度t与所述温度设定值t₀的差异进行比较调节，当t≥t₀时，增大所述风速设定值，当t<t₀时，减小所述风速设定值。

根据风速传感器探测到的风速的实际值与所述风速设定值的差异对各末端风阀的开度进行调节。

所述送风机节能控制装置包括静压传感器，所述送风机节能控制装置内存储有静压设定值。

所述静压设定值根据各末端风阀开度的最大值V_max进行调节，当85％<V_max<95％，所述静压设定值不变，当V_max<85％时，降低所述静压设定值，当V_max>95％时，增大所述静压设定值。

所述送风机根据静压传感器探测到的静压实际值与静压设定值的差异进行调节变频器的频率，从而改变送风量。

所述冷冻水比例调节阀节能控制装置包括送风主管内设置的温度传感器，所述冷冻水比例调节阀节能控制装置内存储有温度设定值。

根据温度传感器探测到的温度实际值与温度设定值的差异调节冷冻水比例调节阀的开度。

所述冷冻水泵节能控制装置包括冷冻水供回水主管内设置的压差传感器，所述冷冻水泵节能控制装置内存储有压差设定值。

所述压差设定值根据各冷冻水比例调节阀开度的最大值M_max进行调节，当85％<M_max<95％，所述压差设定值不变，当M_max<85％时，降低所述压差设定值，当M_max>95％时，增大所述压差设定值。

根据压差实际值与压差设定值的差异调节冷冻水泵的变频器运行频率。

在某一确定的制冷主机负荷和确定的冷却水进水温度下，所述制冷主机节能控制采集装置用于获取空调系统的包含某一组参数x的工况参数数据，所述中央智能控制器包括计算模块、存储模块、处理模块和控制模块，

所述计算模块，用于根据所述工况参数数据x计算制冷主机和冷却水泵的总功率W；

所述处理模块，用于在数据库内查找与所述参数x数值相邻的工况参数x₁和x₂所对应的制冷主机和冷却水泵的总功率W₁和W₂，并将所述总功率W₁和W₂与所述当前制冷主机和冷却水泵的总功率W进行比对：

若W≤W₁且W≤W₂，则判定当前运行状态为最佳节能状态；

若W₁<W<W₂，则判定当前运行状态不是最佳节能状态，并将所述系统总功率W₁所对应的参数x₁的数值作为最佳节能工况参数；

若W₂<W<W₁，则判定当前运行状态不是最佳节能状态，并将所述系统总功率W₂所对应的参数x₂的数值作为最佳节能工况参数；

从而，使得制冷主机和冷却水泵的总能耗最低。

所述参数x为冷却水进水温度和制冷主机的负荷率。

所述冷却塔节能控制装置包括冷却水主管内设置的温度传感器，所述冷却塔节能控制装置内存储有冷却塔风机启停温度设定值，多台冷却塔风机时可以分组分别设定启停温度设定值，

根据温度传感器探测到的制冷主机冷却水进水总管温度实际值T与冷却塔风机启停温度设定值T₀进行比较，当T≥T₀时，启动所对应的冷却塔风机，当T<T₀时，关闭所对应的冷却塔风机。

所述中央智能控制器根据制冷主机冷冻水的供水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机。

当所述制冷主机冷冻水的供水温度t_供水在一定的时间内高于出水温度设定值t_set且t_供水＞t_set+Δt℃，则增开所述制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机。

当空调系统的负荷满足Q÷[(N-1)×P]<100％时，减停所述制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机，其中，Q为实际总制冷量，N为在线运行台数，P为制冷主机额定制冷量。

相应地，所述空调水系统与空调末端联动控制的节能装置的控制方法，包括以下三部分：

1)在空调系统中，主要的控制环节有以下七部分：

①空调末端送风支管末端风阀采用压力无关型变风量控制；

②空调末端送风机采用变静压控制；

③空调末端冷冻水比例调节阀采用PID控制；

④冷冻水泵采用变压差控制；

⑤冷却水泵采用最低能耗控制；

⑥冷却塔风机采用自动启停控制；

⑦机房群控，自动加减机；

2)所述控制环节的控制策略说明

①空调末端送风支管末端风阀采用压力无关型变风量控制

各空调末端送风支管末端设有比例调节风阀和风速(风量)传感器，其控制策略如下：

根据风速的实际值与设定值的差异来调节各送风支管末端风阀的开度，采用PID调节控制；

根据所辖区域的实际温度与设定温度的差异来改变所述风速的设定值，若区域实际温度大于设定温度，则增大风速设定值，反之亦然；

由上可知，区域送风量与风管内静压P的大小无关，区域温度控制稳定无振荡；

②空调末端送风机采用变静压控制

所述空调末端送风主管设有静压传感器，其控制策略如下：

根据静压的实际值与设定值的差异来调节送风机的变频器以改变送风量，采用PID调节控制；

根据空调末端送风支管末端风阀的开度值动态调整其静压设定值。具体的控制逻辑如下：

控制系统采集各区域空调末端送风支管末端风阀开度，找出最大风阀开度V_max；

当V_max在85％～95％(上、下限值可根据项目实际情况进行调整)之间时，保持静压的设定值不变。当前所有的区域温度都受控，且送风系统的节流损失最小，阻力最低，送风机处于最佳工况；

当V_max<85％时，逐步降低静压设定值；

当V_max＞95％时，逐步增大静压设定值；

③空调末端冷冻水比例调节阀采用PID控制

所述空调末端送风主管设有温度传感器，其控制策略为：根据温度的实际值与设定值的差异来调节空调末端冷冻水比例调节阀的开度，采用PID调节控制；

④冷冻水泵采用变压差控制

冷冻水供回水主管设有压差传感器，其控制策略如下：

根据压差的实际值与设定值的差异来调节冷冻水泵的变频器运行频率，采用PID调节控制；

根据空调末端冷冻水比例调节阀的开度值动态调整其压差设定值。具体的控制逻辑如下：

控制系统采集各空调末端冷冻水比例调节阀开度，找出最大水阀开度M_max；

当M_max在85％～95％(上、下限值可根据项目实际情况进行调整)之间时，保持压差的设定值不变。当前所有的空调末端送风温度都受控，且冷冻水系统的节流损失最小，阻力最低，冷冻水泵处于最佳工况；

当M_max<85％时，逐步降低压差设定值；

当M_max＞95％时，逐步增大压差设定值；

⑤冷却水泵采用最低能耗控制

制冷系统运行中，增加冷却水的流量以增大制冷主机的冷却效果，提高制冷主机的效率系数(COP)和降低制冷主机的能耗，则冷却水泵的能耗就要增加；反之，减小冷却水流量使冷却水泵的能耗同比减少，则必然会引起制冷主机多耗能；

冷却水泵的最低能耗控制是把制冷主机和冷却水泵的总能耗作为一个重要的参数来进行控制，在各种运行工况下，使得制冷主机和冷却水泵的总能耗最低，控制策略如下：

利用数据库的处理优势，将制冷主机负荷和其冷却水进水温度的各种组合微分为若干个工况，在某一确定的工况下，通过数据库的自学习功能，自动筛选并保存当前工况运行的最佳节能工况参数。在以后系统运行中进入此工况时，若制冷主机和冷却水泵的总能耗比数据库中的最佳数值高，则系统按数据库中的最佳节能工况参数进行调节，待系统稳定后，将此时运行的工况参数替换掉数据库中的最佳节能工况参数；若制冷主机和冷却水泵的总能耗比数据库中的最佳数值还低，则系统在数据库中按此更新相关参数，实现了自优化的功能；

⑥冷却塔风机采用自动启停控制

控制策略为：比较制冷主机冷却水进水总管温度的实际值和所设定的启停温度值的大小，自动启停冷却塔风机，多台冷却塔风机可分组分别设定启停温度值；

⑦机房群控，自动加减机

控制系统根据制冷主机出水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机；

具体策略如下：

根据制冷主机冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t_供水＞t_set+Δt℃，表明制冷主机已达到或超过全负荷时的冷量，增开所述制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机；

根据空调系统的负荷满足公式Q÷[(N－1)×P]<100％，减停所述制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机，其中Q为实际总制冷量，N为在线运行台数，P为制冷主机额定制冷量；

3)风水联动控制策略

①区域空调负荷增大的风水联动控制

当区域空调负荷Q不断增大时，区域温度实际值经常超过设定值，风口风速的设定值不断增加，最不利末端的风阀经常超过控制上限，此时送风总管的静压设定值自动地不断增加，空调末端送风机运行频率不断提升以满足空调工艺需求，维持区域温度在控制范围内；

当送风机满负荷运行一段时间后，系统自动降低送风总管温度的设定值直至下限值，空调末端冷冻水比例调节阀不断开大；

当空调末端冷冻水比例调节阀不断开大，最不利末端的调节阀经常超过控制上限，此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断增加，在控制范围内冷冻水泵运行频率不断提升以满足空调末端送风温度；

空调冷负荷进一步上升，制冷主机冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t_供水＞t_set+Δt℃，自动增开一台制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机；

②区域空调负荷减小的风水联动控制

当区域空调负荷Q不断减小时，区域温度实际值经常小于设定值，风口风速的设定值不断减小，最不利末端的风阀经常小于控制下限，此时送风总管的静压设定值自动地不断减小，空调末端送风机运行频率不断降低以满足空调工艺需求，维持区域温度在控制范围内；

当送风机在最低频率运行一段时间后，系统自动增加送风总管温度的设定值直至上限值，空调末端冷冻水比例调节阀不断关小；

当空调末端冷冻水比例调节阀不断关小，最不利末端的调节阀经常小于控制下限，此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断降低，在控制范围内冷冻水泵运行频率不断下降以满足空调末端送风温度；

空调冷负荷进一步下降，空调总负荷的富余量大于一台制冷主机的额定冷量时，自动减停一台制冷主机及其配套的冷冻水泵冷却水泵和冷却塔风机。

本实用新型的空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，具有如下有益效果：

1.所述送风支管末端风阀的开度根据风速的实际值与设定值的差异来调节，所述风速的设定值根据温度传感器探测到的实际温度与温度设定值的差异进行调节，区域的送风量与风管内的静压大小无关，区域温度控制稳定无振荡。

2.所述送风机根据静压传感器探测到的静压实际值与静压设定值的差异进行调节变频器的频率，从而改变送风量，具有投入少、节能效果好的优点。

3.在某一确定的制冷主机负荷和确定的冷却水进水温度下，自动匹配符合当前系统制冷需求的最佳节能工况参数，并根据该最佳节能工况参数自动对系统中制冷主机和冷却水泵的运行状况进行调整，在保证应用性能需求的前提下，使空调系统以最佳效率运行，达到降低系统总能耗的目的。

4.通过判断空调系统制冷主机出水温度和其负荷的大小自动判断是否增开或减停制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机，从而使得能源有效利用并实现节能的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型的空调水系统与空调末端联动控制的节能装置的系统框图；

图2为本实用新型的空调水系统与空调末端联动控制的节能装置的控制系统示意图；

图中：1-中央智能控制器，2-风水联动智能控制器，3-冷却水泵智能控制器，4-冷却塔智能控制器，5-制冷主机智能控制器，6-冷冻水泵智能控制器，7-空调末端智能控制器，8-冷却水泵，9-冷却塔风机，10-制冷主机，11-冷冻水泵，12-空调末端，13-送风支管末端风阀，14-送风机，15-冷冻水比例调节阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，包括中央智能控制器1、风水联动智能控制器2、冷却水泵智能控制器3、冷却塔智能控制器4、制冷主机智能控制器5、冷冻水泵智能控制器6和空调末端智能控制器7。所述风水联动智能控制器2、冷却水泵智能控制器3、冷却塔智能控制器4、制冷主机智能控制器5、冷冻水泵智能控制器6、空调末端智能控制器7分别内嵌有风水联动节能控制装置、冷却水泵节能控制装置、冷却塔节能控制装置、制冷主机节能控制采集装置、冷冻水泵节能控制装置和空调末端节能控制装置，风水联动智能控制器2、冷却水泵智能控制器3、冷却塔智能控制器4、制冷主机智能控制器5、冷冻水泵智能控制器6和空调末端智能控制器7分别与所述的中央智能控制器1连接，所述冷却水泵智能控制器3、冷却塔智能控制器4和制冷主机智能控制器5均设置有温度传感器，冷冻水泵智能控制器6设置有压差传感器，空调末端智能控制器7设置有风速传感器、静压传感器和温度传感器，冷却水泵智能控制器3、冷却塔智能控制器4、制冷主机智能控制器5、冷冻水泵智能控制器6和空调末端智能控制器7向所述中央智能控制器1发送工况参数数据，

所述冷却水泵智能控制器3的控制对象是冷却水泵8，所述冷却塔智能控制器4的控制对象是冷却塔风机9，所述制冷主机智能控制器5的控制对象是制冷主机10，所述冷冻水泵智能控制器6的控制对象是冷冻水泵11，所述空调末端智能控制器7系统包括空调末端12、送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器，所述送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器内嵌有送风支管末端风阀节能控制装置、送风机节能控制装置和冷冻水比例调节阀节能控制装置，所述冷却水泵智能控制器3根据工况参数数据自动调节冷却水泵8的运行频率及运行台数，冷却塔智能控制器3根据工况参数自动启停冷却塔风机9运行台数，制冷主机智能控制器5根据工况参数自动调节制冷主机10的运行台数，冷冻水泵智能控制器6根据工况参数数据自动调节冷冻水泵11的运行频率及运行台数，所述空调末端智能控制器7根据所述工况参数通过送风支管末端风阀节能控制器、送风机节能控制器和冷冻水比例调节阀节能控制器分别调整送风支管末端风阀13的开度、送风机14的运行频率、冷冻水比例调节阀15的开度。

所述送风支管末端风阀13为比例调节风阀，所述送风支管末端风阀节能控制装置内存储有风速设定值和温度设定值。

所述风速设定值根据温度传感器探测到的实际温度t与所述温度设定值t₀的差异进行调节，当t≥t₀时，增大所述风速设定值，当t<t₀时，减小所述风速设定值。

根据风速传感器探测到的风速的实际值与所述风速设定值的差异对各末端风阀的开度进行调节。

所述送风机节能控制装置包括静压传感器，所述送风机节能控制装置内存储有静压设定值。

所述静压设定值根据各末端风阀开度的最大值V_max进行调节，当85％<V_max<95％，所述静压设定值不变，当V_max<85％时，降低所述静压设定值，当V_max>95％时，增大所述静压设定值。

所述送风机14根据静压传感器探测到的静压实际值与静压设定值的差异进行调节变频器的频率，从而改变送风量。

所述冷冻水比例调节阀节能控制装置包括送风主管内设置的温度传感器，所述冷冻水比例调节阀节能控制装置内存储有温度设定值。

根据温度传感器探测到的温度实际值与温度设定值的差异调节冷冻水比例调节阀15的开度。

所述冷冻水泵节能控制装置包括冷冻水供回水主管内设置的压差传感器，所述冷冻水泵节能控制装置内存储有压差设定值。

所述压差设定值根据各冷冻水比例调节阀15开度的最大值M_max进行调节，当85％<M_max<95％，所述压差设定值不变，当M_max<85％时，降低所述压差设定值，当M_max＞95％时，增大所述压差设定值。

根据压差实际值与压差设定值的差异调节冷冻水泵11的变频器运行频率。

在某一确定的制冷主机10负荷和确定的冷却水进水温度下，所述制冷主机节能控制采集装置用于获取空调系统的包含某一组参数x的工况参数数据，所述中央智能控制器1包括计算模块、存储模块、处理模块和控制模块，

所述计算模块，用于根据所述工况参数数据x计算制冷主机10和冷却水泵8的总功率W。

所述处理模块，用于在数据库内查找与所述参数x数值相邻的工况参数x₁和x₂所对应的制冷主机10和冷却水泵8的总功率W₁和W₂，并将所述总功率W₁和W₂与所述当前制冷主机10和冷却水泵8的总功率W进行比对：

若W≤W₁且W≤W₂，则判定当前运行状态为最佳节能状态；

若W₁<W<W₂，则判定当前运行状态不是最佳节能状态，并将所述系统总功率W₁所对应的参数x₁的数值作为最佳节能工况参数；

若W₂<W<W₁，则判定当前运行状态不是最佳节能状态，并将所述系统总功率W₂所对应的参数x₂的数值作为最佳节能工况参数；

从而，使得制冷主机10和冷却水泵8的总能耗最低。

所述参数x为冷却水进水温度和制冷主机10的负荷率。

所述冷却塔节能控制装置包括冷却水主管内设置的温度传感器，所述冷却塔节能控制装置内存储有冷却塔风机9启停温度设定值，多台冷却塔风机9时可以分组分别设定启停温度设定值，

根据温度传感器探测到的制冷主机10冷却水进水总管温度实际值T与冷却塔风机启停温度设定值T₀进行比较，当T≥T₀时，启动所对应的冷却塔风机，当T<T₀时，关闭所对应的冷却塔风机。

所述中央智能控制器1根据制冷主机10冷冻水的供水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机10及其配套的冷冻水泵11、冷却水泵8和冷却塔风机9。

当所述制冷主机10冷冻水的供水温度t_供水在一定的时间内高于出水温度设定值t_set且t_供水＞t_set+Δt℃，则增开所述制冷主机10及其配套的冷冻水泵11、冷却水泵8和冷却塔风机9；

当空调系统的负荷满足Q÷[(N-1)×P]<100％时，减停所述制冷主机10及其配套的冷冻水泵11、冷却水泵8和冷却塔风机9，其中，Q为实际总制冷量，N为在线运行台数，P为制冷主机10额定制冷量。

如图2所示，相应地，所述空调水系统与空调末端联动控制的节能装置的控制方法，包括以下三部分：

1)在空调系统中，主要的控制环节有以下七部分：

①空调末端送风支管末端风阀采用压力无关型变风量控制；

②空调末端送风机采用变静压控制；

③空调末端冷冻水比例调节阀采用PID控制；

④冷冻水泵采用变压差控制；

⑤冷却水泵采用最低能耗控制；

⑥冷却塔风机采用自动启停控制；

⑦机房群控，自动加减机；

2)所述控制环节的控制策略说明

①空调末端送风支管末端风阀采用压力无关型变风量控制

各空调末端送风支管末端设有比例调节风阀和风速(风量)传感器，其控制策略如下：

根据风速的实际值与设定值的差异来调节各送风支管末端风阀的开度，采用PID调节控制；

根据所辖区域的实际温度与设定温度的差异来改变所述风速的设定值，若区域实际温度大于设定温度，则增大风速设定值，反之亦然；

由上可知，区域送风量与风管内静压P的大小无关，区域温度控制稳定无振荡；

②空调末端送风机采用变静压控制

所述空调末端送风主管设有静压传感器，其控制策略如下：

根据静压的实际值与设定值的差异来调节送风机的变频器以改变送风量，采用PID调节控制；

根据空调末端送风支管末端风阀的开度值动态调整其静压设定值。具体的控制逻辑如下：

控制系统采集各区域空调末端送风支管末端风阀开度，找出最大风阀开度V_max；

当V_max在85％～95％(上、下限值可根据项目实际情况进行调整)之间时，保持静压的设定值不变。当前所有的区域温度都受控，且送风系统的节流损失最小，阻力最低，送风机处于最佳工况；

当V_max<85％时，逐步降低静压设定值；

当V_max＞95％时，逐步增大静压设定值；

③空调末端冷冻水比例调节阀采用PID控制

所述空调末端送风主管设有温度传感器，其控制策略为：根据温度的实际值与设定值的差异来调节空调末端冷冻水比例调节阀的开度，采用PID调节控制；

④冷冻水泵采用变压差控制

冷冻水供回水主管设有压差传感器，其控制策略如下：

根据压差的实际值与设定值的差异来调节冷冻水泵的变频器运行频率，采用PID调节控制；

根据空调末端冷冻水比例调节阀的开度值动态调整其压差设定值。具体的控制逻辑如下：

控制系统采集各空调末端冷冻水比例调节阀开度，找出最大水阀开度M_max；

当M_max在85％～95％(上、下限值可根据项目实际情况进行调整)之间时，保持压差的设定值不变。当前所有的空调末端送风温度都受控，且冷冻水系统的节流损失最小，阻力最低，冷冻水泵处于最佳工况；

当M_max<85％时，逐步降低压差设定值；

当M_max＞95％时，逐步增大压差设定值；

⑤冷却水泵采用最低能耗控制

制冷系统运行中，增加冷却水的流量以增大制冷主机的冷却效果，提高制冷主机的效率系数(COP)和降低制冷主机的能耗，则冷却水泵的能耗就要增加；反之，减小冷却水流量使冷却水泵的能耗同比减少，则必然会引起制冷主机多耗能；

冷却水泵的最低能耗控制是把制冷主机和冷却水泵的总能耗作为一个重要的参数来进行控制，在各种运行工况下，使得制冷主机和冷却水泵的总能耗最低，控制策略如下：

利用数据库的处理优势，将制冷主机负荷和其冷却水进水温度的各种组合微分为若干个工况，在某一确定的工况下，通过数据库的自学习功能，自动筛选并保存当前工况运行的最佳节能工况参数。在以后系统运行中进入此工况时，若制冷主机和冷却水泵的总能耗比数据库中的最佳数值高，则系统按数据库中的最佳节能工况参数进行调节，待系统稳定后，将此时运行的工况参数替换掉数据库中的最佳节能工况参数；若制冷主机和冷却水泵的总能耗比数据库中的最佳数值还低，则系统在数据库中按此更新相关参数，实现了自优化的功能；

⑥冷却塔风机采用自动启停控制

控制策略为：比较制冷主机冷却水进水总管温度的实际值和所设定的启停温度值的大小，自动启停冷却塔风机，多台冷却塔风机可分组分别设定启停温度值；

⑦机房群控，自动加减机

控制系统根据制冷主机出水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机；

具体策略如下：

根据制冷主机冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t_供水＞t_set+Δt℃，表明制冷主机已达到或超过全负荷时的冷量，增开所述制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机；

根据空调系统的负荷满足公式Q÷[(N-1)×P]<100％，减停所述制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机，其中Q为实际总制冷量，N为在线运行台数，P为制冷主机额定制冷量；

3)风水联动控制策略

①区域空调负荷增大的风水联动控制

当区域空调负荷Q不断增大时，区域温度实际值经常超过设定值，风口风速的设定值不断增加，最不利末端的风阀经常超过控制上限，此时送风总管的静压设定值自动地不断增加，空调末端送风机运行频率不断提升以满足空调工艺需求，维持区域温度在控制范围内；

当送风机满负荷运行一段时间后，系统自动降低送风总管温度的设定值直至下限值，空调末端冷冻水比例调节阀不断开大；

当空调末端冷冻水比例调节阀不断开大，最不利末端的调节阀经常超过控制上限，此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断增加，在控制范围内冷冻水泵运行频率不断提升以满足空调末端送风温度；

空调冷负荷进一步上升，制冷主机冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t_供水＞t_set+Δt℃，自动增开一台制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机；

②区域空调负荷减小的风水联动控制

当区域空调负荷Q不断减小时，区域温度实际值经常小于设定值，风口风速的设定值不断减小，最不利末端的风阀经常小于控制下限，此时送风总管的静压设定值自动地不断减小，空调末端送风机运行频率不断降低以满足空调工艺需求，维持区域温度在控制范围内；

当送风机在最低频率运行一段时间后，系统自动增加送风总管温度的设定值直至上限值，空调末端冷冻水比例调节阀不断关小；

当空调末端冷冻水比例调节阀不断关小，最不利末端的调节阀经常小于控制下限，此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断降低，在控制范围内冷冻水泵运行频率不断下降以满足空调末端送风温度；

空调冷负荷进一步下降，空调总负荷的富余量大于一台制冷主机的额定冷量时，自动减停一台制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机。

具体地，当区域空调系统冷负荷不断增大时，区域温度实际值经常超过设定值，风口风速的设定值不断增加，最不利末端的风阀经常超过控制上限，此时送风总管的静压设定值自动地不断增加，空调末端送风机运行频率不断提升以满足空调工艺需求，维持区域温度在控制范围内；

当送风机满负荷运行一段时间后，系统自动降低送风总管温度的设定值直至下限值，空调末端冷冻水比例调节阀不断开大；

当空调末端冷冻水比例调节阀不断开大，最不利末端的调节阀经常超过控制上限，此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断增加，在控制范围内冷冻水泵运行频率不断提升以满足空调末端送风温度；

空调冷负荷进一步上升，制冷主机冷冻水供水温度在一段时间内一直高于出水温度设定值且t_供水＞t_set+Δt℃，自动增开一台制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机。

另外，当区域空调系统冷负荷不断减小时，区域温度实际值经常小于设定值，风口风速的设定值不断减小，最不利末端的风阀经常小于控制下限，此时送风总管的静压设定值自动地不断减小，空调末端送风机运行频率不断降低以满足空调工艺需求，维持区域温度在控制范围内；

当送风机在最低频率运行一段时间后，系统自动增加送风总管温度的设定值直至上限值，空调末端冷冻水比例调节阀不断关小；

当空调末端冷冻水比例调节阀不断关小，最不利末端的调节阀经常小于控制下限，此时冷冻水供回水总管的压差设定值自动地不断降低，在控制范围内冷冻水泵运行频率不断下降以满足空调末端送风温度；

空调冷负荷进一步下降，空调总负荷的富余量大于一制冷主机的额定冷量时，自动减停一台制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机。

本实用新型的空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，具有如下有益效果：

1.所述送风支管末端风阀的开度根据风速的实际值与设定值的差异来调节，所述风速的设定值根据温度传感器探测到的实际温度与温度设定值的差异进行调节，区域的送风量与风管内的静压大小无关，区域温度控制稳定无振荡。

2.所述送风机根据静压传感器探测到的静压实际值与静压设定值的差异进行调节变频器的频率，从而改变送风量，具有投入少、节能效果好的优点。

3.在某一确定的制冷主机负荷和确定的冷却水进水温度下，自动匹配符合当前系统制冷需求的最佳节能工况参数，并根据该最佳节能工况参数自动对系统中制冷主机和冷却水泵的运行状况进行调整，在保证应用性能需求的前提下，使空调系统以最佳效率运行，达到降低系统总能耗的目的。

4.通过判断空调系统制冷主机出水温度和其负荷的大小自动判断是否增开或减停制冷主机及其配套的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机，从而使得能源有效利用并实现节能的效果。

Claims (2)

1.一种空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，包括中央智能控制器(1)、风水联动智能控制器(2)、冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)和空调末端智能控制器(7)，所述风水联动智能控制器(2)、冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)、空调末端智能控制器(7)分别内嵌有风水联动节能控制装置、冷却水泵节能控制装置、冷却塔节能控制装置、制冷主机节能控制采集装置、冷冻水泵节能控制装置和空调末端节能控制装置，风水联动智能控制器(2)、冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)和空调末端智能控制器(7)分别与所述的中央智能控制器(1)连接，其特征在于，

所述冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)和制冷主机智能控制器(5)均设置有温度传感器，冷冻水泵智能控制器(6)设置有压差传感器，空调末端智能控制器(7)设置有风速传感器、静压传感器和温度传感器，冷却水泵智能控制器(3)、冷却塔智能控制器(4)、制冷主机智能控制器(5)、冷冻水泵智能控制器(6)和空调末端智能控制器(7)向所述中央智能控制器(1)发送工况参数数据，

所述冷却水泵智能控制器(3)的控制对象是冷却水泵(8)，所述冷却塔智能控制器(4)的控制对象是冷却塔风机(9)，所述制冷主机智能控制器(5)的控制对象是制冷主机(10)，所述冷冻水泵智能控制器(6)的控制对象是冷冻水泵(11)，所述空调末端智能控制器(7)系统包括空调末端(12)、送风支管末端风阀(13)节能控制器、送风机(14)节能控制器和冷冻水比例调节阀(15)节能控制器，所述送风支管末端风阀(13)节能控制器、送风机(14)节能控制器和冷冻水比例调节阀(15)节能控制器内嵌有送风支管末端风阀(13)节能控制装置、送风机(14)节能控制装置和冷冻水比例调节阀(15)节能控制装置，所述冷却水泵智能控制器(3)根据工况参数数据自动调节冷却水泵(8)的运行频率及运行台数，冷却塔智能控制器(3)根据工况参数自动启停冷却塔风机(9)运行台数，制冷主机智能控制器(5)根据工况参数自动调节制冷主机(10)的运行台数，冷冻水泵智能控制器(6)根据工况参数数据自动调节冷冻水泵(11)的运行频率及运行台数，所述送风支管末端风阀节能控制器根据工况参数调节送风支管末端风阀(13)的开度，送风机节能控制器根据工况参数调节送风机(14)，冷冻水比例调节阀节能控制器根据工况参数调节冷冻水比例调节阀(15)的开度。

2.根据权利要求1所述的空调水系统与空调末端联动控制的节能装置，其特征在于，包括以下八部分联动节能控制：

①所述送风支管末端风阀(13)为比例调节风阀，所述送风支管末端风阀(13)节能控制装置内存储有风速设定值和温度设定值，

所述风速设定值根据温度传感器探测到的实际温度t与所述温度设定值t₀的差异进行调节，当t≥t₀时，增大所述风速设定值，当t<t₀时，减小所述风速设定值，

根据风速传感器探测到的风速的实际值与所述风速设定值的差异对各末端风阀的开度进行调节；

②所述送风机(14)节能控制装置包括静压传感器，所述送风机(14)节能控制装置内存储有静压设定值，

所述静压设定值根据各末端风阀开度的最大值V_max进行调节，当85％<V_max<95％，所述静压设定值不变，当V_max<85％时，降低所述静压设定值，当V_max＞95％时，增大所述静压设定值，

所述送风机(14)根据静压传感器探测到的静压实际值与静压设定值的差异进行调节变频器的频率，从而改变送风量；

③所述冷冻水比例调节阀(15)节能控制装置包括送风主管内设置的温度传感器，所述冷冻水比例调节阀节能控制装置内存储有温度设定值，

根据温度传感器探测到的温度实际值与温度设定值的差异调节冷冻水比例调节阀(15)的开度；

④冷冻水泵节能控制装置包括冷冻水供回水主管内设置的压差传感器，所述冷冻水泵节能控制装置内存储有压差设定值，

所述压差设定值根据各冷冻水比例调节阀(15)开度的最大值M_max进行调节，当85％<M_max<95％，所述压差设定值不变，当M_max<85％时，降低所述压差设定值，当M_max＞95％时，增大所述压差设定值；

根据压差实际值与压差设定值的差异调节冷冻水泵(11)的变频器运行频率；

⑤在某一确定的制冷主机(10)负荷和确定的冷却水进水温度下，所述制冷主机节能控制采集装置用于获取空调系统的包含某一组参数x的工况参数数据，所述中央智能控制器(1)包括计算模块、存储模块、处理模块和控制模块；

所述计算模块，用于根据所述工况参数数据x计算制冷主机(7)和冷却水泵(5)的总功率W，

所述处理模块，用于在数据库内查找与所述参数x数值相邻的工况参数x₁和x₂所对应的制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总功率W₁和W₂，并将所述总功率W₁和W₂与所述当前制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总功率W进行比对：

若W≤W₁且W≤W₂，则判定当前运行状态为最佳节能状态；

若W₁<W<W₂，则判定当前运行状态不是最佳节能状态，并将所述系统总功率W₁所对应的参数x₁的数值作为最佳节能工况参数；

若W₂<W<W₁，则判定当前运行状态不是最佳节能状态，并将所述系统总功率W₂所对应的参数x₂的数值作为最佳节能工况参数；

从而，使得制冷主机(10)和冷却水泵(8)的总能耗最低；

⑥所述参数x为冷却水进水温度和制冷主机(10)的负荷率；

⑦所述冷却塔节能控制装置包括冷却水主管内设置的温度传感器，所述冷却塔节能控制装置内存储有冷却塔风机(9)启停温度设定值，多台冷却塔风机(9)时可以分组分别设定启停温度设定值；

根据温度传感器探测到的制冷主机(10)冷却水进水总管温度实际值T与冷却塔风机(9)启停温度设定值T₀进行比较，当T≥T₀时，启动所对应的冷却塔风机(9)，当T<T₀时，关闭所对应的冷却塔风机(9)；

⑧所述中央智能控制器(1)根据制冷主机(10)冷冻水的供水温度和其负荷的大小自动增开或减停制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9)；

当所述制冷主机(10)冷冻水的供水温度t_供水在一定的时间内高于出水温度设定值t_set且t_供水＞t_set+Δt℃，则增开所述制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9)；

当空调系统的负荷满足Q÷[(N-1)×P]<100％时，减停所述制冷主机(10)及其配套的冷冻水泵(11)、冷却水泵(8)和冷却塔风机(9)，其中，Q为实际总制冷量，N为在线运行台数，P为制冷主机(10)额定制冷量。