一种双蓄空调蓄能恒温释能控制系统及控制方法

技术领域

本双蓄空调蓄能恒温释能控制系统及控制方法涉及自动化控制和双蓄空调系统蓄能恒温释能控制等技术领域。

背景技术

本双蓄空调蓄能恒温释能控制系统及控制方法涉及自动化控制和双蓄空调系统蓄能恒温释能控制等技术领域。背景技术

随着工业发展和人民物质文化生活水平的提高，空调的普及率逐年增长，电力消耗增长迅速，高峰时电力紧张，用电峰谷差日趋扩大。尤其是在大型商场、宾馆、饭店、银行、办公楼、写字楼或工厂等公共场所，这些场所夏季空调冷负荷相当大，空调制冷负荷持续在白天工作时间内运行，给电网带来巨大的负荷压力。据电力部门相关报道，现在多地夏天空调负荷量已占到当地总用电量的40%以上，甚至有些地区空调降温负荷占高达50％以上，已超过全网负荷一半，并且大多数都集中在峰段电价阶段。而在谷段电价阶段大部分大型楼堂馆所空调系统停止运行，所发电量又无法使用，即造成电网资源浪费，又造成电网的极大不稳定因素。使用冷热双蓄空调系统完美的解决了这些问题，在谷电价阶段把峰段时间所需要的冷热源以廉价的方式存储起来，在峰段时间进行释放，既可以节约运行成本，又可平衡电网负荷，同时可以作为机载冷暖空调使用。由于现在市面上的双蓄空调系统所涉及多个技术专业领域，在设计安装及使用过程中对暖通设计师、暖通工程公司的要求都比较高，因此我们设计了一套与空调配套的外部控制系统。该系统使用PLC或单片机系统集成了空调主机控制、流程转换电控阀控制、温度信号采集、水泵流量变频控制、设备信号状态监测及触摸屏等设备，将相关设备做成标准化设备，并写入标准化控制程序，在设计安装过程中，只需要按照接线图纸接入相关外围变频器、电控阀及温度变送器等设备，使用过程中用户只需要根据需求一键启动即可。

发明内容

本发明专利公开了一种双蓄空调蓄能恒温释能控制系统及控制方案，该控制系统方案中的中央处理器与双蓄空调主机通讯完成对空调主机的启停、工作状态的切换控制，中央处理器与电控阀控制模块的通讯完成对电控阀的开闭状态的控制，中央处理器与水泵控制模块的通讯完成对水泵开停的控制，所有的设备状态通过信号反馈检测模块确定其状态是否正常。该控制系统可以完成双蓄空调系统的主机蓄冷、主机供冷、释冷供冷、联合供冷、主机蓄热、主机供热、释热供热、联合供热等八种工况的转换，并可以通过恒温释能系统对相应的换热器进出水温度测量，利用进出水温度参数控制变频水泵的水流给用户侧供给恒定温度的冷热源，使得双蓄空调系统的建设以标准化模式布局，一般的暖通工程公司就可以轻松地完成双蓄空调系统的施工与建设，进而达到简洁易控、节能增效。

本发明的目的是要从技术上提供一种专用双蓄空调系统控制方案，解决如何实现双蓄空调系统的主机蓄冷、主机供冷、释冷供冷、联合供冷、主机蓄热、主机供热、释热供热、联合供热等八种工况转换的一键启动、工况一键切换、输出温度恒定控制，使双蓄空调系统的操作变得简单易行。使用该系统不仅可以完成夜间利用谷电价蓄冰或蓄热，白天可以定时释冷或释热，且当所释冷释热能量不能满足空调冷暖输出时，还可以启动双蓄空调主机为用户直接供给和联合供给制冷或采暖，将双蓄空调系统的功能全部发挥出来，满足了用户不同时段的不同的需求。

本双蓄空调蓄能恒温释能控制系统，由中央处理器、触摸显示控制屏、空调主机通讯模块、变频水泵控制模块、电控阀控制模块、温度采集模块、信号反馈检测模块（见附图1），控制设备包括有双蓄空调主机（1）、蓄冰储热两用箱体（2）、板式换热器1（3）、板式换热器2（4）、冷循环水泵（SB1）、热循环水泵（SB2）、用户端水泵（SB3）、电控阀（V1—V10）、温度变送器（T1—T9）、水流开关（L1-L3）（见附图2）。双蓄空调蓄能恒温释能控制系统对应的每一个需要控制或信号采集的设备都有独立的接线端子，进行标准化编号，使得整个系统从设计到施工的控制点及信号采集点都可以是标准化模式。

本双蓄空调蓄能恒温释能控制系统的控制方案中设定八种工况模式，分别是：双蓄空调系统的主机蓄冷、主机供冷、释冷供冷、联合供冷、主机蓄热、主机供热、释热供热、联合供热的工况转换。这八种工况模式在触摸显示控制屏上设置八个触摸按钮，实现一键切换。根据不同的工况设定由触摸显示控制屏给中央处理器发出不同的指令，通过不同的控制模块对双蓄空调主机状态的控制，电控阀的开关控制及水泵的启停或变频控制，完成八种工况模式的切换。

信号反馈检测模块对水泵、电控阀及水流开关等设备的工作状态进行检测，已确定系统是否处于正常状态，任何一路信号检测出现异常，将整体系统停止运行，并发出报警信号。温度采集模块用于对温度变送器的参数采集，通过与设定的温度数据值对比分析，1、调整变频水泵流量实现恒温释能，2、计算蓄冰储热两用箱体内的剩余冷热量，3、对板式换热器1内进行防冻设置。

具体控制逻辑如下：

所诉主机蓄冷工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V1、V3，启动SB1和双蓄空调主机，双蓄空调主机制取低温冷水用于蓄冰储热两用箱体蓄冰；冷循环系统模式为：SB1—水流开关L1—双蓄空调主机—V1—蓄冰储热两用箱体—V3—SB1，双蓄空调主机启动运行，其它设备均处于关闭状态。此时温度变送器T6用于板式换热器1防冻监测，如蓄冰过程中电控阀V4发生泄露，会有少量的低温冷冻液渗漏到换热器，造成换热器侧水结冰，当换热器温度过低时则会发出报警，或启动相应的防冻措施；T1、用于监测蓄冰储热两用箱体内的温度，T2、T3用于监测蓄冰储热两用箱体进出口温度。

所诉主机供冷工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V2、V4、V5，启动SB1、SB3和双蓄空调主机，双蓄空调主机制冷通过板式换热器2为用户供冷；冷循环系统模式为：SB1—水流开关L1—双蓄空调主机—V2—板式换热器1—V4—SB1；用户端循环系统模式为：SB3—V5—板式换热器1—用户端—SB3，双蓄空调主机启动运行，其它设备均处于关闭状态。通过采集温度变送器T8、T9的参数反馈给双蓄空调主机，双蓄空调主机根据采集温度变化调整功率输出。

所诉释冷供冷工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V1、V4、V5，启动SB1、SB3，通过T4、T5采集输出温度，调整SB1的流量使T4、T5输出恒定温度为用户供冷；冷循环系统模式为：SB1—水流开关L1— 双蓄空调主机—V1—蓄冰储热两用箱体—板式换热器1—V4—SB1；用户端循环系统模式为：SB3—V5—板式换热器1—用户端—SB3，双蓄空调主机停止运行，其它设备均处于关闭状态。通过采集温度变送器T2、T3、T8、T9的参数，进行逻辑运算，调整变频器改变水泵SB1的流量调整板式换热器1的换热量，使用户端的输出温度进行精准的控制，完成释冷工况流程。温度变送器T1用以检测蓄冰储热两用箱体设备内的温度变化，当温度高于释冷设定温度时系统可切换到联合供冷工况运行。

所诉联合供冷工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V1、V4、V5，启动SB1、SB3和双蓄空调主机，通过T4、T5采集输出温度，调整SB1的流量使T4、T5输出恒定温度为用户供冷；冷循环系统模式为：SB1—水流开关L1—双蓄空调主机—V1—蓄冰储热两用箱体—板式换热器1—V4—SB1；用户端循环系统模式为：SB3—V5—板式换热器1—用户端—SB3，双蓄空调主机启动运行，其它设备均处于关闭状态。该工况是在蓄冰储热两用箱体内的蓄冰量冷能大量释放，不足以满足峰段电价时供冷需求，则可以在平段电价时开启双蓄空调主机为蓄冰储热两用箱体补充冷量。通过采集温度变送器T2、T3、T8、T9的参数，进行逻辑运算，调整变频器改变水泵SB1的流量(设定最低流量不低于双蓄空调主机最小流量)调整板式换热器1的换热量，在为用户端的输出满足制冷要求的温度同时，为蓄冰储热两用箱体补充冷能，完成释冷工况流程。温度变送器T1用以检测蓄冰储热两用箱体设备内的温度变化，当温度高于释冷设定温度时系统可切换到主机供冷工况运行。

所诉主机蓄热工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V6、V8，启动SB2和双蓄空调主机，双蓄空调主机制取高温热水用于蓄冰储热两用箱体储热；热循环系统模式为：SB2—水流开关L2— 双蓄空调主机—V6—蓄冰储热两用箱体—板式换热器2—V8—SB2，双蓄空调主机启动运行，其它设备均处于关闭状态。通过采集温度变送器T4、T5参数，调整双蓄空调主机输出，当达到设定值时停止双蓄空调主机运行。

所诉主机供热工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V7、V9、V10，启动SB2、SB3和双蓄空调主机，双蓄空调主机制冷通过板式换热器1为用户供热；热循环系统模式为：SB2—水流开关L2— 双蓄空调主机—V7—板式换热器2—V9—SB2；用户端循环系统模式为：SB3—V5—板式换热器2—用户端—SB3，双蓄空调主机启动运行，其它设备均处于关闭状态。通过采集温度变送器T8、T9的参数反馈给双蓄空调主机，双蓄空调主机根据采集温度变化调整功率输出。

所诉释热供热工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V6、V9、V10，启动SB2、SB3，通过T4、T5采集输出温度，调整SB2的流量使T4、T5输出恒定温度为用户供热；热循环系统模式为：SB2—水流开关L2— 双蓄空调主机—V6—蓄冰储热两用箱体—板式换热器2—V9—SB2；用户端循环系统模式为：SB3—V5—板式换热器2—用户端—SB3，双蓄空调主机停止运行，其它设备均处于关闭状态。通过采集温度变送器T4、T5、T8、T9的参数，进行逻辑运算，调整变频器改变水泵SB1的流量调整板式换热器1的换热量，使用户端的输出温度进行精准的控制，完成释热工况流程。温度变送器T1用以检测蓄冰储热两用箱体设备内的温度变化，当温度低于释热设定温度时系统可切换到联合供热工况运行。

所诉联合供冷工况模式时，系统控制逻辑如下：打开电控阀V6、V9、V10，启动SB2、SB3和双蓄空调主机，通过T4、T5采集输出温度，调整SB2的频率使T4、T5输出恒定温度为用户供冷；热循环系统模式为：SB2—水流开关L2— 双蓄空调主机—V6—蓄冰储热两用箱体—板式换热器2—V9—SB2；用户端循环系统模式为：SB3—V5—板式换热器2—用户端—SB3，双蓄空调主机启动运行，其它设备均处于关闭状态。该工况主要是用于在遇到极寒天气时，蓄冰储热两用箱体内的储热量不足以满足供热需求，既可以开启双蓄空调主机制热联合蓄冰储热两用箱体共同供热，以满足采暖需求。通过采集温度变送器T4、T5、T8、T9的参数，进行逻辑运算，调整变频器改变水泵SB1的流量(设定最低流量不低于双蓄空调主机最小流量)调整板式换热器2的换热量，在为用户端的输出满足制热要求的温度同时，完成释热工况流程。温度变送器T1用以检测蓄冰储热两用箱体设备内的温度变化，当温度低于释冷设定温度时系统可切换到主机供热工况运行。

附图说明

图1、自动化控制系模块原理统图。

图2、循环回路执行系统图。

图3、循环回路执行系统设备状态图表。

具体实施方法

下面具体实施方式用于对本专利的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本专利的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本专利权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本专利的保护范围。

下面结合具体实施方式对本专利作进一步详细说明：本专利适用于一些白天使用空调负荷大，夜间使用空调负荷较小或不使用空调的建筑物。夜间使用双蓄空调系统蓄能，白天将夜间所蓄冷热能进行释能供给冷热。

夏季夜间谷段电价时开启主机蓄冷模式，使用蓄冰储热两用箱体将冷能存储起来，白天峰段电价时开启释冷供冷模式，把所存储的冷能通过双蓄空调蓄能恒温释能控制系统进行恒温释能，供给给用户恒定制冷温度。

当白天所蓄冷冷量不足时，开启联合供冷模式，将蓄冷剩余冷量与双蓄空调主机共同供冷，此时可以减少双蓄空调主机供冷量，将蓄冷冷量全部释放。

白天蓄冷冷量无法供给时，开启主机供冷模式，建筑物所需冷量全部由双蓄空调主机供给。

冬夜间谷段电价时开启主机蓄热模式，使用蓄冰储热两用箱体将热能存储起来，白天峰段电价时开启释热供热模式，把所存储的热能通过双蓄空调蓄能恒温释能控制系统进行恒温释能，供给给用户恒定制热温度。

当白天所蓄热热量不足时，开启联合供热模式，将蓄热剩余热量与双蓄空调主机共同供热，此时可以减少双蓄空调主机供热量，将蓄热热量全部释放。

白天蓄热热量无法供给时，开启主机供热模式，建筑物所需热量全部由双蓄空调主机供给。