專利名稱：一種中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)時(shí)能效控制裝置，特別是涉及工廠或者商住樓宇的 中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的能效實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析診斷裝置。
背景技術(shù)：
目前，在全球能源緊張情況下，節(jié)能降耗日益緊迫。而從中央空調(diào)制冷系
統(tǒng)的耗能占據(jù)20%以上社會總電耗。另一方面，制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率應(yīng)該在0. 5 到1.0 KW/T0N (1T0N二1USTR美制冷量單位，同公制單位換算公式為 3. 516KW=1USTR)，但是根據(jù)我們收集到的國外和國內(nèi)的冷水機(jī)房的實(shí)際運(yùn)行效 率卻在1.5到3.0KW/T0N，這意味著一個(gè)巨大的能量節(jié)約機(jī)會。
目前還沒有一個(gè)獨(dú)立的裝置來幫助中央空調(diào)系統(tǒng)的操作運(yùn)行管理者來實(shí) 時(shí)測量和跟蹤制冷系統(tǒng)的能效，更不用說能評估出目前制冷系統(tǒng)的狀況，診斷 出目前制冷系統(tǒng)存在的問題，從而將制冷系統(tǒng)能效優(yōu)化到設(shè)計(jì)范圍。
一些樓宇集成系統(tǒng)雖然對整個(gè)制冷系統(tǒng)總的制冷量進(jìn)行測量跟蹤，這是根 據(jù)中央空調(diào)的負(fù)荷需求從而自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行設(shè)備，但均未對制冷系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行 能效檢測分析及診斷。本實(shí)用新型是對整個(gè)中央空調(diào)冷源端的制冷系統(tǒng)，包括 冷水機(jī)組，冷凍水泵，冷卻水泵，涼水塔等輔助設(shè)備，全面實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)系統(tǒng) 制冷量和各設(shè)備的消耗功率，計(jì)算系統(tǒng)和分類設(shè)備的能效并分析診斷各類低能 效問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種中央空調(diào)制冷系統(tǒng) 實(shí)時(shí)能效的監(jiān)測、計(jì)量及分析診斷的裝置。
本實(shí)用新型通過采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置，由制冷機(jī)組制冷量和溫度 采集元件組、制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組或制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組、電柜和電 腦組成；所述制冷機(jī)組制冷量和溫度采集元件組由多組傳感器組成，每臺制冷 機(jī)組設(shè)有一傳感器組，每一傳感器組包括四個(gè)溫度傳感器和一個(gè)流量傳感器， 溫度傳感器分別安裝在制冷機(jī)組冷凍和冷卻進(jìn)、出水管檢修閥內(nèi)，流量計(jì)安裝在制冷機(jī)進(jìn)水管或出水管的檢修閥內(nèi)；
制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組由多個(gè)帶模擬量輸出的功率計(jì)組成，或者是制冷 系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組由多個(gè)帶模擬量輸出的電量計(jì)組成，所述多個(gè)功率計(jì)或者 電量計(jì)分別安裝在低壓配電柜中每臺制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔
的電源開關(guān)之后；
電柜包括帶觸摸功能的工控機(jī)、采集信號巡檢儀和網(wǎng)絡(luò)接口；帶觸摸功能 的工控機(jī)通過RS485通訊接口與采集信號巡檢儀連接，采集信號巡檢儀分別與 制冷系統(tǒng)設(shè)備制冷量和溫度采集元件組、制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組或制冷系統(tǒng) 設(shè)備電耗采集組連接，帶觸摸功能的工控機(jī)還通過網(wǎng)絡(luò)接口與電腦連接。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診 斷裝置還包括局域網(wǎng)、部門PC機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)辦公PC機(jī)以及控制裝置；電
腦通過局域網(wǎng)與部門PC機(jī)連接；電腦還通過互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)辦公PC機(jī)；控制裝
置通過M-BUS工控通訊裝置與電柜連接。
所述控制裝置為安裝于現(xiàn)場的用于制冷系統(tǒng)自動(dòng)化控制的PLC或DDC控制器。
所述巡檢儀為XSL系列智能巡回檢測儀。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
本實(shí)用新型能直觀準(zhǔn)確監(jiān)測、計(jì)量制冷系統(tǒng)和各制冷主機(jī)的能效
(KW/T0N)，判別各制冷主機(jī)的能效性能，診斷分類設(shè)備冷凍水泵、冷卻水 泵、冷卻塔的能效(KW/T0N)，提供實(shí)時(shí)能效的優(yōu)化指引，從而達(dá)到節(jié)能管理 和節(jié)能調(diào)節(jié)的效果。該裝置能同時(shí)適用于現(xiàn)場操作和監(jiān)測管理兩個(gè)層面的用戶 使用，結(jié)合現(xiàn)有的通訊及網(wǎng)絡(luò)功能具有監(jiān)測平臺或自控系統(tǒng)雙向拓展性。本實(shí) 用新型匯集控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)安全預(yù)警與診斷技術(shù)、 設(shè)備維護(hù)技術(shù)于一體，有效監(jiān)測和優(yōu)化制冷系統(tǒng)的運(yùn)行能效，減少人為操作失 誤或系統(tǒng)及設(shè)備異常導(dǎo)致的故障和能源浪費(fèi)。


圖1為中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為裝置電柜的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖3為中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置拓展功能系統(tǒng)示意圖。 圖4為實(shí)施實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型要 求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施方式表達(dá)的范圍，凡是根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)行技術(shù) 方案等同的變換，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
如圖1所示，中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置由制冷機(jī)組制冷量和
溫度采集元件組l、制冷系統(tǒng)設(shè)備功率或電耗采集組2、電柜3和安裝實(shí)時(shí)能 效軟件的通用電腦4四部分組成。制冷系統(tǒng)設(shè)備制冷量和溫度采集元件組1 和制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組2或制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組2分別與電柜3信號 連接，電柜3與電腦4信號連接。
設(shè)備制冷量和溫度采集元件組1由多組傳感器組成；每組傳感器包括四個(gè) 溫度傳感器和一個(gè)流量傳感器組成，為現(xiàn)場安裝和檢修的便利，分別在制冷機(jī) 組冷凍和冷卻進(jìn)、出水管檢修閥內(nèi)各裝一個(gè)溫度傳感器，流量計(jì)安裝在制冷機(jī) 進(jìn)水管或出水管的檢修閥內(nèi)，分別采集每臺制冷主機(jī)的冷凍進(jìn)水溫度、冷凍出 水溫度、冷卻進(jìn)水溫度、冷卻出水溫度和冷凍水流量。每臺制冷機(jī)組相同的傳 感器組。而常規(guī)的樓宇自控系統(tǒng)是對通過采集冷凍水總管的流量和進(jìn)出水溫度 實(shí)現(xiàn)整個(gè)制冷系統(tǒng)制冷量進(jìn)行測量跟蹤。本實(shí)用新型分別采集每臺制冷主機(jī)的 冷凍進(jìn)水溫度、冷凍出水溫度、冷卻進(jìn)水溫度、冷卻出水溫度和冷凍水流量， 能夠有效判斷制冷主機(jī)的能效，制冷主機(jī)的能耗在冷源系統(tǒng)中比重最大，而制 冷主機(jī)的能效隨著使用時(shí)間的長短、保養(yǎng)工作成效等因素波動(dòng)很大，如果有效 判斷制冷主機(jī)的能效，即能通過能效優(yōu)先原則投入設(shè)備運(yùn)行，能效將得到最佳 優(yōu)化。
制冷系統(tǒng)設(shè)備功率或電耗采集組2為多個(gè)帶模擬量輸出的功率計(jì)，或者是 制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組2為多個(gè)帶模擬量輸出的電量計(jì)，這些功率計(jì)或者電 量計(jì)分別安裝在低壓配電柜中每臺制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔的 電源開關(guān)之后，用于采集每臺制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔的輸入 功率P(KW)或電耗(KWH);
制冷系統(tǒng)或制冷設(shè)備的制冷量Q計(jì)算原理如下
Q= OL*AT (KW);
C一水的比熱4. 1868 KW*S/(KG*°C);
L—冷凍水流量L/S (升/秒)；
AT—冷凍水進(jìn)出水溫度差(°C)
3. 516KW=1T0N (USTR美制冷量單位)；制冷系統(tǒng)或各類設(shè)備的能效E計(jì)算公式如下
E=P/Q (KW/T0N);
P—總輸入功率KW;
Q—制冷量 TON (USTR);
如果采用的是功率計(jì)，冷水機(jī)房的能耗統(tǒng)計(jì)KTO是實(shí)時(shí)輸入功率P基于單 位時(shí)間步長(控制器的最快掃描時(shí)間)的時(shí)間累積；如果采用是電量計(jì)，則直 接采集功率和累計(jì)電量信號，這樣能盡量保證耗電量計(jì)量的準(zhǔn)確性。
電柜3是采集信號處理中心。如圖2所示，電柜3包括帶觸摸功能的工 控機(jī)31 、采集信號巡檢儀32和網(wǎng)絡(luò)接口 33。帶觸摸功能的工控機(jī)31通過RS485 通訊接口與采集信號巡檢儀32連接，采集信號巡檢儀32分別與制冷系統(tǒng)設(shè)備 制冷量和溫度采集元件組1和制冷系統(tǒng)設(shè)備功率或電耗采集組2連接，帶觸摸 功能的工控機(jī)31還通過網(wǎng)絡(luò)接口 33與電腦4連接。帶觸摸功能的工控機(jī)31 內(nèi)設(shè)MCGS通用版組態(tài)軟件，通過帶RS485通訊接口的巡檢儀(例如XSL系列 智能巡回檢測儀)采集的實(shí)時(shí)傳感器信號將模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，由組 態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)整個(gè)制冷系統(tǒng)和各設(shè)備(包括冷水機(jī)組，冷凍水泵， 冷卻水泵，和涼水塔等輔機(jī))的能效測量和跟蹤顯示，從而為空調(diào)冷水機(jī)房管 理者提供實(shí)時(shí)能效數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，與此同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)耗電統(tǒng)計(jì)，關(guān)鍵參 數(shù)實(shí)時(shí)顯示和歷史査詢。
電腦4可采用普通帶網(wǎng)卡的PC機(jī)，安裝專業(yè)的能效管理軟件，軟件功能 要求與工控機(jī)的組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫接口，同時(shí)支持以太網(wǎng)功能。帶觸摸功能 的工控機(jī)33的主要功能是現(xiàn)場顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供實(shí)時(shí)能效值異常報(bào)警提 示，方便現(xiàn)場操作人員操作，通過組態(tài)軟件兼容通用自控系統(tǒng)；電腦4則是能 效裝置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，通過專業(yè)的能效管理軟件儲存和分析數(shù)據(jù)、實(shí) 現(xiàn)優(yōu)化指引和管理報(bào)表功能，支持以太網(wǎng)功能。
如圖3所示，中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置的拓展功能系統(tǒng)還 包括局域網(wǎng)5、部門PC機(jī)6、互聯(lián)網(wǎng)7和移動(dòng)辦公PC機(jī)8以及控制裝置9。 電腦4通過局域網(wǎng)5與部門PC機(jī)6連接；電腦4還通過互聯(lián)網(wǎng)7與移動(dòng)辦公 PC機(jī)8。控制裝置9通過M-BUS工控通訊裝置與電柜3連接，控制裝置是指安 裝于現(xiàn)場的控制器例如PLC, DDC等用于制冷系統(tǒng)自動(dòng)化控制的控制器設(shè)備裝 置。
本裝置實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置實(shí)施具體應(yīng)用流程如圖4所示 制冷系統(tǒng)設(shè)備制冷量和溫度采集元件組1和制冷系統(tǒng)設(shè)備功率或電耗采集組2的采集信號，通過帶RS485通訊接口的巡檢儀32 (例如XSL系列智能 巡回檢測儀)采集的實(shí)時(shí)傳感器信號并將模擬量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，由帶觸 摸功能的工控機(jī)31內(nèi)設(shè)MCGS通用版組態(tài)軟件，組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)整 個(gè)制冷系統(tǒng)和各設(shè)備(包括冷水機(jī)組，冷凍水泵，冷卻水泵，和涼水塔等輔機(jī)) 的制冷量、耗電量及能效測量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，如果發(fā)生能效數(shù)據(jù)超過預(yù)先設(shè) 置值則報(bào)警提示。電腦4則是能效裝置系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，安裝專業(yè)的能 效管理軟件，軟件功能要求與工控機(jī)的組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫接口，通過專業(yè)的 能效管理軟件儲存和分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測、分析診斷、優(yōu)化指引、自動(dòng)報(bào) 表和維護(hù)管理等功能，并支持以太網(wǎng)功能。
現(xiàn)場的冷水機(jī)房操作人員可以通過現(xiàn)場電柜上的帶觸摸功能工控機(jī)人機(jī) 界面直接?xùn)丝粗评湎到y(tǒng)或設(shè)備的能效參數(shù)如制冷量、電功率和能效值等，當(dāng) 能效參數(shù)超過預(yù)警設(shè)定值時(shí)，人機(jī)界面即出現(xiàn)報(bào)警提示，操作人員可以現(xiàn)場經(jīng) 驗(yàn)即時(shí)處理能效問題，同時(shí)PC機(jī)服務(wù)器對運(yùn)行能效數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和記錄、 系統(tǒng)或設(shè)備的深度優(yōu)化診斷、并提供各種圖文管理報(bào)表，指導(dǎo)現(xiàn)場操作人員執(zhí) 行能效優(yōu)化調(diào)節(jié)或維護(hù)策略，從而保持制冷系統(tǒng)及設(shè)備能效持續(xù)優(yōu)化。
現(xiàn)有技術(shù)的類似或相同功能的獨(dú)立裝置還沒有，樓宇自動(dòng)集成系統(tǒng)是可以 實(shí)現(xiàn)部分或類似的功能，但本裝置相對而言有結(jié)構(gòu)獨(dú)立、專業(yè)實(shí)用性強(qiáng)、兼容 性廣、實(shí)施方便、造價(jià)低的特點(diǎn)，所以具有更廣泛的適用性。
權(quán)利要求1、一種中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置，其特征在于該監(jiān)測診斷裝置由制冷機(jī)組制冷量和溫度采集元件組、制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組或制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組、電柜和電腦組成；所述制冷機(jī)組制冷量和溫度采集元件組由多組傳感器組成，每臺制冷機(jī)組設(shè)有一傳感器組，每一傳感器組包括四個(gè)溫度傳感器和一個(gè)流量傳感器，溫度傳感器分別安裝在制冷機(jī)組冷凍和冷卻進(jìn)、出水管檢修閥內(nèi)，流量計(jì)安裝在制冷機(jī)進(jìn)水管或出水管的檢修閥內(nèi)；制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組由多個(gè)帶模擬量輸出的功率計(jì)組成，或者是制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組由多個(gè)帶模擬量輸出的電量計(jì)組成，所述多個(gè)功率計(jì)或者電量計(jì)分別安裝在低壓配電柜中每臺制冷主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔的電源開關(guān)之后；電柜包括帶觸摸功能的工控機(jī)、采集信號巡檢儀和網(wǎng)絡(luò)接口；帶觸摸功能的工控機(jī)通過RS485通訊接口與采集信號巡檢儀連接，采集信號巡檢儀分別與制冷系統(tǒng)設(shè)備制冷量和溫度采集元件組、制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組或制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組連接，帶觸摸功能的工控機(jī)還通過網(wǎng)絡(luò)接口與電腦連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置，其 特征在于所述中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置還包括局域網(wǎng)、部門 PC機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)辦公PC機(jī)以及控制裝置；電腦通過局域網(wǎng)與部門PC機(jī) 連接；電腦還通過互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)辦公PC機(jī)；控制裝置通過M-BUS工控通訊裝 置與電柜連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置，其 特征在于所述控制裝置為安裝于現(xiàn)場的用于制冷系統(tǒng)自動(dòng)化控制的PLC或 DDC控制器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置，其 特征在于所述巡檢儀為XSL系列智能巡回檢測儀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了中央空調(diào)制冷系統(tǒng)實(shí)時(shí)能效監(jiān)測診斷裝置，由制冷機(jī)組制冷量和溫度采集元件組、制冷系統(tǒng)設(shè)備功率采集組或制冷系統(tǒng)設(shè)備電耗采集組、電柜和電腦組成；制冷機(jī)組制冷量和溫度采集元件組由多組傳感器組成；每臺制冷機(jī)組設(shè)有一傳感器組，每一傳感器組包括四個(gè)溫度傳感器和一個(gè)流量傳感器，溫度傳感器分別安裝在制冷機(jī)組冷凍和冷卻進(jìn)、出水管檢修閥內(nèi)，流量計(jì)安裝在制冷機(jī)進(jìn)水管或出水管的檢修閥內(nèi)；該裝置實(shí)時(shí)測量和跟蹤制冷系統(tǒng)和各設(shè)備的能效，全面實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)系統(tǒng)制冷量和各設(shè)備的消耗功率，為運(yùn)行操作者及時(shí)診斷現(xiàn)在制冷系統(tǒng)各設(shè)備的能效狀況，為管理者提供能效管理標(biāo)尺、定量管理工具，從而達(dá)到節(jié)能降耗、延長設(shè)備壽命的目的。
文檔編號G05B19/048GK201255824SQ20082004777
公開日2009年6月10日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者光 林, 王新軍, 詹衛(wèi)許, 陽紅軍 申請人:廣州施杰節(jié)能科技有限公司