CN115451563A - 一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法 - Google Patents

一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法，节能控制器包括：压缩机启停检测模块，其输入端与空调机组压缩机电源的主接触器的输出端连接，用于检测压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号；压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；驱动模块，其输入端与压缩机启停检测模块的输出端连接，其输出端与中央空调***的水泵控制柜的输入端连接；驱动模块用于根据压缩机停止运行状态信号通过水泵控制柜控制冷却泵停止工作，还用于根据所述压缩机运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵开始工作。当压缩机自动停机并处于待机状态时，本发明能够同时控制冷却泵停止工作，达到节能目的。

Description

一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法
技术领域
本发明涉及中央空调节能技术领域，尤其是一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法。
背景技术
目前(以夏季为例)空调机组处于制冷工况开启运行后，当冷冻水达到一定的设定温度(如7℃)时，空调机组压缩机会自动停机并处于待机状态。待冷冻水的温度升到一个设定温度(如13℃)时，空调机组压缩机会自动启动继续制冷，如此循环往复。在此过程中，冷冻泵和冷却泵都是处在持续运行状态中的。空调机组压缩机停止运行后便不会产生热量，而冷却泵和冷却塔风扇还继续运行，实际是在浪费能源。
当前中央空调在冷冻泵和冷却泵节能技术方面，使用较多的是水泵变频控制技术。通过变频器根据冷冻水或冷却水在集水器和分水器的温差(或空调机组其他运行参数)，实时控制水泵电机转速高低达到控制水的流量目的，使水流在满足空调机组运行工况需求的情况下，使水泵电机整体输出功率降低，达到节能目的。
现实中水泵进行变频技术改造成本高，并且变频器在具体使用过程中，也无形增加了使用者在设备后期运行维护的技术和人工成本。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法，能够根据空调机组压缩机的启动停止，同步控制冷却泵的启动停止，达到节能目的。
第一方面：
本发明提供了一种中央空调***水泵节能控制器，所述节能控制器包括：
压缩机启停检测模块，其输入端与所述空调机组压缩机电源的主接触器的输出端连接，用于检测压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号；所述压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；
驱动模块，其输入端与所述压缩机启停检测模块的输出端连接，其输出端与所述中央空调***的水泵控制柜的输入端连接；所述驱动模块用于根据所述空调机组压缩机停止运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵停止工作；所述驱动模块还用于根据所述空调机组压缩机运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵开始工作。
优选地，所述节能控制器还包括水流信号处理模块，所述水流信号处理模块的输入端与所述中央空调***的水流传感器的输出端连接，所述水流信号处理模块的输出端与所述空调机组水流信号的输入端连接；所述水流信号处理模块的输入端还与所述压缩机启停检测模块的输出端连接。
优选地，所述节能控制器还包括空调机组切换开关，所述空调机组切换开关的第一端与多个所述空调机组压缩机的电源主接触器上端和下端分别连接；所述空调机组切换开关的第二端与所述压缩机启停检测模块的输入端连接。
优选地，所述节能控制器还包括冷却水泵切换开关，所述冷却水泵切换开关的第一端与所述驱动模块的输出端连接，所述冷却水泵切换开关的第二端与所述水泵控制柜连接。
第二方面：
本发明提供了一种中央空调***水泵节能控制方法，包括：
检测空调机组压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号；所述压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；
根据所述压缩机停止运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵停止工作；
根据所述压缩机运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵开始工作。
本发明的有益效果为：
与现有节能技术相比，本发明节能效果显著，水泵节能技术改造成本小，节能控制器只需与原有的空调主机、水泵控制柜和水流传感器连接相应的信号线即可。并且节能控制器制作成本低(控制器元器件主要是小型继电器和时间继电器)，后期运行维护成本低，控制器的使用对环境没有特殊要求，并且没有污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为中央空调工作基本原理示意图；
图2为本发明实施例提供的节能控制器的示意图；
图3为本发明实施例提供的节能控制器的另一示意图。
附图中，1为水流传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一：
如图1所示，现有的中央空调机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器、冷冻泵、末端风机盘管、冷却泵、地下埋管(或冷却塔)和水泵控制柜。冷冻泵与末端风机盘管组成的换热流路与蒸发器进行换热，冷却泵与地下埋管(或冷却塔)组成的换热流路与冷凝器进行换热。水泵控制柜分别与冷冻泵、冷却泵连接。
当中央空调***以制冷模式运行时，其制冷原理是：压缩机将低温低压气态冷媒压缩成高温高压气态冷媒，使冷媒的体积减小，压力升高，然后将高温高压气态冷媒送入冷凝器，在冷凝器中冷凝散热后变成低温高压液态冷媒，然后进入蒸发器，蒸发器对冷媒进行蒸发吸热，而后低温低压气态冷媒回到压缩机，从而完成制冷循环。
在蒸发器两端接有冷冻水***，冷冻水***中的冷冻泵和末端风机盘管组成换热流路，与蒸发器进行热交换，也就是，冷冻水***负责把制冷主机出来的冷冻水输送到用户端，再经末端风机盘管进行热交换，将冷风吹出，经过热交换的冷冻水再回到制冷主机进行制冷。在冷凝器两端接有冷却水***，冷却水***中的地下埋管(或冷却塔)和冷却泵组成换热流路，与制冷主机中的冷凝器进行热交换，地下埋管(或冷却塔)将热量排出，也就是，冷却水***通过制冷主机把冷冻水一端的热量吸收并输入至地下埋管(或冷却塔)进行冷却，再回到制冷主机吸收冷冻水一端的热量。
当冷冻水达到一定的设定温度(如7℃)时，压缩机会自动停机并处于待机状态。待冷冻水的温度升到一个设定温度(如13℃)时，压缩机会自动启动继续制冷，如此循环往复。在此过程中，冷冻泵和冷却泵都是处在持续运行状态中的。压缩机停止运行后便不会产生热量，而冷却泵和地下埋管(或冷却塔)还继续运行，实际是在浪费能源。
为解决上述浪费能源的问题，本发明实施例提供了一种中央空调***水泵节能控制器，如图2、图3所示，节能控制器包括：
压缩机启停检测模块，其输入端与空调机组压缩机电源的主接触器的输出端连接，用于检测压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号；压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；
驱动模块，其输入端与压缩机启停检测模块的输出端连接，其输出端与中央空调***的水泵控制柜的输入端连接；驱动模块用于根据空调机组压缩机停止运行状态信号通过水泵控制柜控制冷却泵停止工作。
压缩机启停检测模块从选定的空调机组压缩机电源的主接触器上端的A相获取(～220V)节能控制器电源，另从主接触器下端A相引出压缩机是否启动的信号电源。通过主接触器吸合或分离，从主接触器下端A相得到压缩机启动或停止的信号，并传给驱动模块，驱动模块通过水泵控制柜控制冷却水泵(和冷却塔风扇电机)的启动或停止。
本发明实施例中，在空调机组压缩机运行时产生的“冷”将水温降到一个设定温度时(即水温可调，一般在7℃至15℃之间)，压缩机会自动停机并处于待机状态。待水温逐渐上升到一个设定的温度时，压缩机自动启动运行继续制冷。在此过程中，压缩机由于停止运行不再产生“热”，所以可以自动将散热的冷却泵(和冷却塔)暂停运行，从而达到节能目的，
进一步地，驱动模块还用于根据压缩机运行状态信号通过水泵控制柜控制冷却泵开始工作。即压缩机再度开启运行时再同步自动启动冷却泵(和冷却塔)运行散热。
本发明实施例中，运行的空调机组压缩机停机处于待机状态时，停止冷却泵(和冷却塔)运行并待机，从而达到显著的节能目的。待压缩机再度启动运行时同时启动冷却泵(和冷却塔)运行。
中央空调***包括水流传感器，水流传感器与空调机组水流信号输入端连接。用于检测冷冻泵与末端风机盘管组成的换热流路、冷却泵与地下埋管(或冷却塔)组成的换热流路中的水流信息。在压缩机运行状态下，只要出现冷却水或冷冻水断流，压缩机都能及时收到水流传感器的水流断流信号并进行自我保护停机。
进一步地，节能控制器还包括水流信号处理模块，水流信号处理模块的输入端与空调机组的水流传感器的输出端连接，水流信号处理模块的输出端与空调机组水流信号的输入端连接；水流信号处理模块的输入端还与压缩机启停检测模块的输出端连接。水流传感器检测空调机组的冷冻水流和冷却水流的信号，通过信号连线与水流信号处理模块连接，冷冻和冷却水流信号通过水流信号处理模块，向空调机组水流信号输入端发出冷冻水和冷却水的水流信号。
压缩机启停检测模块输出端与水流信号处理模块输入端连接。当压缩机停止运行时，同时冷却泵也停止运行冷却水流也停止流动。同时，压缩机启停检测模块向水流信号处理模块发出压缩机停止运行信号，水流信号处理模块根据压缩机停止运行的信号，向空调机组水流信号输入端发出冷却水流模拟信号使其默认并正常待机。当压缩机启动运行时，同时冷却泵也启动运行产生冷却水流。水流信号处理模块根据压缩机启动运行的信号，向空调机组水流信号输入端发出冷却水流真实信号，保障压缩机正常运行。
本发明实施例中，在压缩机停止运行的情况下，水流信号处理模块产生模拟信号并发送至空调机组水流信号输入端，使空调机组默认冷却水流正常待机下一次启动。
设定冷冻泵与末端风机盘管组成的换热流路为冷冻水流，设定冷却泵与地下埋管(或冷却塔)组成的换热流路为冷却水流。空调机组冷冻水流和冷却水流信号处理***的作用为：①当空调机组正常运行时，向空调机组提供冷冻水流和冷却水流的真实信号；②当空调机组在制冷工况，压缩机停止运行处于待机状态时，向空调机组水流信号输入端发出冷冻水流真实信号和冷却水流模拟信号，使空调机组默认冷却水流正常并正常待机；③当空调机组在制热工况，压缩机停止运行处于待机状态时，向空调机组水流信号输入端发出冷冻水流模拟信号和冷却水流真实信号，使机组默认冷冻水流正常并正常待机；④通过转换开关，选择节能控制器在空调机组制冷工况下运行或制热工况下运行；⑤当节能控制器退出运行时(即关闭节能控制器)，节能控制器自动将空调***的冷却水流信号和冷冻水流信号切换到空调机组水流信号输入端，即恢复空调机组水流信号的原始状态。
在本发明实施例中，节能控制器在接收空调机组压缩机的启动或停止信号后，自动控制冷却泵和冷却塔运行的启动或停止。在空调机组压缩机停止运行后，节能控制器将控制冷却泵(和冷却塔)停机，当冷却泵(和冷却塔)停止运行后，由节能控制器同时向空调机组发出一个冷却泵(和冷却塔)任在运行的模拟信号，使空调机组默认冷却水流正常压缩机待机下一次启动。
进一步地，如图2所示，节能控制器还包括空调机组切换开关，所述空调机组切换开关的第一端与多个所述空调机组压缩机电源主接触器的上端和下端连接，所述空调机组切换开关的第二端与所述压缩机启停检测模块的输入端连接。
本发明实施例中，节能控制器还可以仅用一台在多台空调机组之间通过空调机组切换开关进行切换，所述空调机组切换开关的第一端与所述多台空调机组压缩机电源的主接触器上端A相及下端A相连接，所述空调机组切换开关的第二端与所述压缩机启停检测模块的输入端连接。空调机组数量为多个，通过空调机组切换开关实现控制器可在多台空调机组之间切换。
节能控制器还包括冷却水泵切换开关，所述冷却水泵切换开关的第一端与所述驱动模块的输出端连接，所述水泵切换开关的第二端与所述水泵控制柜连接。冷却泵的数量为多个，通过冷却水泵切换开关实现控制器可在多台冷却水泵之间切换。
进一步地，节能控制器还包括冷却泵延时停机功能，延时继电器的输入端与压缩机启停检测模块输出端连接，延时继电器的输出端与驱动模块输入端连接。本发明实施例中，当压缩机停机时，可控制冷却水泵延时一定时间停机。
使用实例：以武汉地区2022年7月份正在实际使用的一台地源热泵为例(机组参数：名义制冷量：806KW、制冷输入功率：128KW、名义制热量：837KW、制热输入功率：156KW。与之配套的冷冻泵技术参数：流量为160m3/h、扬程为32m、电机适配功率为22KW、转速为2900r/min；冷却泵技术参数：流量为187m3/h、扬程为44m、电机适配功率为37KW、转速为2900r/min)，在未使用新的节能技术之前，空调机组连续24小时运行一周，水泵(冷却泵和冷冻泵各一台)耗电为：53度/小时左右。在使用新的节能技术之后，空调机组同样连续24小时运行一周，水泵耗电为：32度/小时左右，即平均每小时节省电能20度；每月节电高达14000多度，节电效果非常显著。
实施例二：
本发明实施例提供了一种中央空调***水泵节能控制方法，包括：
检测空调机组压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号，压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；
根据压缩机停止运行状态信号通过水泵控制柜控制所述冷却泵停止工作。
还包括：
根据所述压缩机运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵开始工作。
需要注意的是，本实施例的节能控制方法的技术方案与实施例一的节能控制器的技术方案一致，关于节能控制方法的具体限定可以参见上文中对于节能控制器的限定，为避免重复，在此不再赘述。
本发明实施例提供的一种中央空调***水泵节能控制器及节能控制方法，通过对中央空调***冷却水泵的运行进行改良，并且在获得显著的节能效果同时，还有效的解决了水泵节能技术改造成本高和后期运行维护成本高的问题。改造后冷却水泵运行操作简单容易上手，对于设备后期的运行维护，只需对机电维修工进行简单的培训就能达到要求。另外，改造后的设备运行对环境要求非常宽松，一般机电设备能适应的环境它都能适应。本发明实施例与现有节能技术相比，节能效果显著，水泵节能技术改造成本小，节能控制器只需与原有的空调机组、水泵控制柜和水流传感器连接相应的信号线即可。并且节能控制器制作技术门槛低(控制器元器件主要由小型继电器和时间继电器组成)，控制器的使用对环境没有特殊要求，并没有污染。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种中央空调***水泵节能控制器，其特征在于，所述节能控制器包括：
压缩机启停检测模块，其输入端与空调机组压缩机电源的主接触器的输出端连接，用于检测压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号；所述压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；
驱动模块，其输入端与所述压缩机启停检测模块的输出端连接，其输出端与所述中央空调***的水泵控制柜的输入端连接；所述驱动模块用于根据所述压缩机停止运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵停止工作；所述驱动模块还用于根据所述压缩机运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵开始工作。
2.根据权利要求1所述的一种中央空调***水泵节能控制器，其特征在于，所述节能控制器还包括水流信号处理模块，所述水流信号处理模块的输入端与所述中央空调***的水流传感器的输出端连接，所述水流信号处理模块的输出端与所述空调机组水流信号的输入端连接；所述水流信号处理模块的输入端还与所述压缩机启停检测模块的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种中央空调***水泵节能控制器，其特征在于，所述节能控制器还包括空调机组之间切换开关，所述空调机组切换开关的第一端与多个所述空调机组压缩机的电源主接触器上端和下端分别连接；所述空调机组切换开关的第二端与所述压缩机启停检测模块的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种中央空调***水泵节能控制器，其特征在于，所述节能控制器还包括多台冷却水泵间的切换开关，所述冷却水泵切换开关的第一端与所述驱动模块的输出端连接，所述冷却水泵切换开关的第二端与所述水泵控制柜连接。
5.一种中央空调***水泵节能控制方法，其特征在于，包括：
检测空调机组压缩机的启停状态，并产生压缩机启停状态信号；所述压缩机启停状态信号包括压缩机运行状态信号和压缩机停止运行状态信号；
根据所述压缩机停止运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵停止工作；
根据所述压缩机运行状态信号通过所述水泵控制柜控制所述冷却泵开始工作。
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