中央空調冷量分配計量表的製作方法
2023-05-02 18:00:46 2
專利名稱：中央空調冷量分配計量表的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種集冷量分配計量和和恆溫控制為一體的中央空調冷量分配計量表。
技術背景目前，建築能耗已成為能源消耗增長的最主要原因。中央空調的能耗佔整個建築能耗的50-60％。其中，空調設備能耗大是一個方面，不合理的收費方式造成使用過程中的人為浪費是另一個主要原因。
目前，常用的空調計費辦法有兩大類。
第一種，採用流過計量中央空調末端的冷凍水量和供回水溫差，並進行積算的冷量計量方式雖然比較準確。但是，也存在著設備造價較高，舊樓改造項目實施的難度較大，施工不當會影響計量和使用效果等問題。
第二種，計算中央空調末端的風機盤管運行時間來攤分空調費用的辦法。但是，這種辦法只是對風機盤管的運行時間和風速進行了計量和檢測。對於以下的幾種情況無法實施有效的檢測和計算，可能會出現用戶實際沒有使用中央空調而計量設備誤計算的情況發生。
1.中央空調末端的風機盤管電動冷水閥由於其他原因不能有效關閉，結果減少積算冷量係數。
2.中央空調製冷主機不運行，但是風機盤管運行，結果增多積算冷量係數。
3.中央空調末端的風機盤管所在區域的冷水閥關閉，但是風機盤管運行，結果增多積算冷量係數。
實用新型內容本實用新型克服了上述缺點，提供一種結構簡單、計量合理的中央空調冷量分配計量表。
本實用新型解決其技術問題所採取的技術方案是一種中央空調冷量分配計量表，包括用於進行控制和冷量積算的控制模塊以及用於執行所述控制模塊的控制和採集命令的輸出模塊，所述控制模塊中包括相連的微處理器和通信電路，所述輸出模塊中包括另一微處理器和分別與所述另一微處理器相連的通信電路和驅動執行電路，所述控制模塊和輸出模塊之間通過各自的通信電路相連接並進行通信，所述驅動執行電路分別對所述中央空調中的風速控制電動閥和製冷或制熱控制電動閥實現控制，所述驅動執行電路對所述各電動閥的控制狀態，依次經過通過所述兩通信電路發送到所述控制模塊的微處理器中進行計量。
所述控制模塊中的通信電路可包括M-BUS通信電路和模擬通信電路，所述輸出模塊中的通信電路也為模擬通信電路，並與所述控制模塊中的模擬通信電路對應相連。
所述控制模塊中的模擬通訊電路用於實現與輸出模塊通信，可包括兩個光耦、一個三極體、一個發光二極體及其外圍多個電阻，其中所述第一個光耦的2腳經過一個電阻後連接所述三極體的發射極，所述三極體的集電極接地，基極連接所述微處理器的19腳相連，所述另一個光耦的4腳與第一個光耦的1腳相連接，5腳連接所述微處理器的20腳，並同時經上拉電阻連接+3.3V電源，所述發光二極體正極連接+3.3V電源，負極經一個電阻後與所述三極體的發射極相連。
所述輸出模塊中的模擬通信電路主要可包括兩個光耦、一個三極體和一個反向器，所述輸出模塊中微處理器的15腳經過所述反向器後連接到所述三極體的基極，所述三極體的發射極接地，集電極經過一個電阻後連接所述第一個光耦的2腳，所述第一個光耦的4腳與第二個光耦的1腳直接相連，第二個光耦的2腳經過保險絲與所述控制模塊中的模擬通訊模塊相連，與所述控制模塊進行數據交換。
本實用新型包括控制模塊和輸出模塊，所述控制模塊設置在室內便於操作的牆壁上，用於對所述輸出模塊進行控制，並對空調的冷量進行積算，所述輸出模塊設置在靠近風機盤管安裝位置的樓板或牆壁上，用於執行所述控制模塊發出的控制信號，所述控制模塊中包括相連的微處理器和通信電路，所述輸出模塊中包括另一微處理器和分別與所述另一微處理器相連的通信電路和驅動執行電路，所述控制模塊和輸出模塊之間通過各自的通信電路相連接並進行通信，所述驅動執行電路分別對所述中央空調中的風速控制電動閥和製冷或制熱控制電動閥實現控制，所述驅動執行電路對所述各電動閥的控制狀態，作為計量的基礎，依次經過通過所述兩通信電路發送到所述控制模塊的微處理器中，實現對風機盤管的風速進行控制和製冷狀態檢測，從而計算製冷係數，再通過驅動執行電路獲得冷水閥在盤管三種不同風速下對應的開啟時間，從而計算出盤管冷量係數，實現一種實現合理的計費，促使中央空調用戶養成節能的習慣，提高能源的利用率。同時本實用新型中的獨特的檢測模式以及將中央空調冷量計費功能與恆溫控制器合二為一的新穎結構，大大降低了冷量計量和溫度控制的成本，降低了物業管理的費用，提高了管理的水平。
圖1為本實用新型中控制電路的框圖圖2為本實用新型的結構示意圖圖3為本實用新型中控制模塊的部分電路原理圖圖4為本實用新型中控制模塊中通信部分電路原理圖圖5本實用新型中輸出模塊的電路原理圖
具體實施方式
如圖1所示，實用新型主要包括控制模塊101和輸出模塊102，所述控制模塊101中包括微處理器103和分別與所述微處理器103相連的電源電路104、顯示電路105、M-BUS通信電路106、控制鍵盤107、溫度傳感器108和模擬通信電路109，所述輸出模塊102中包括另一個微處理器110和與所述微處理器110相連的電源電路113、溫度傳感器112、模擬通信電路111和驅動執行電路114，所述控制模塊101和輸出模塊102之間通過各自的模擬通信電路109和111相連接並進行通信。
如圖2中所示，所述控制模塊201(即圖1中的101)嵌裝在室內便於操作的牆壁上，檢測室內溫度的溫度傳感器205安裝在控制面板的內部，所述輸出模塊202(即圖1中的102)安裝在靠近風機盤管安裝位置的室內的樓板或者靠近樓板的牆壁上，所述輸出模塊中的溫度傳感器206設置在風機盤管內，所述顯示電路為LCD顯示電路，其LCD顯示屏設置在所述控制模塊201的面板上。用於控制冷水管的電動閥204設置在所述風機203的冷凍水管上，並通過所述輸出模塊控制電動閥204的開啟和關閉。所述控制模塊201和輸出模塊202通過導線連接，所述輸出模塊202還通過導線連接並控制所述風機203的風速。
所述控制模塊的電路原理圖如圖3、4中所示，所述微處理器U1為單片機，用於對整個控制模塊進行整體運行控制，包括顯示信息、設置參數和控制所述輸出模塊等，並具有對外聯網通信的M-BUS接口和對輸出模塊進行控制的通信接口的軟體控制。
所述電源電路為穩壓塊U5和U6及其外圍電路構成，由穩壓塊U5輸出+5V穩壓，由穩壓塊U6輸出+3.3V穩壓，從而能夠輸出+5V和+3.3V兩個等級的穩定電壓，為含有微處理器及其外圍電路、通訊電路、溫度傳感器、LCD顯示電路、存儲器等提供工作直流電源。
一個電源檢測電路，由電阻R14、R15、R16、R38、電容C2、二極體D3及運算放大器U4組成，其中運算放大器U4為LM393，同向輸入端經電阻R38連接+3.3V電源，電阻R14、R15將+12V分壓後連接到所述運放U4的反向輸入端，輸出端經反向連接的二極體D3後接微控制器U1的一個控制端。
由KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、KEY6組成的鍵盤矩陣電路，分別接微處理器U1的一組控制端，負責設置相關的參數，並通過由驅動晶片U2和顯示屏構成的LCD顯示電路顯示輸出菜單及相關數據，其中LCD驅動器U2為HT1621B，X1為晶體，接微控制器U1的腳XIN、XOUT，為微處理器提供時鐘信號，一個存儲器U3為24C02與所述微處理器U1的數據端，用於存儲系統信息及計量數據，溫度傳感器U12為DS18B20，用於實現室內溫度的測量，溫度傳感器U12的腳3接+3.3V，腳2接U1腳9，腳2另經電阻R3接+3.3V直流電源，腳1接地。所述微處理器U1的腳15、16為通訊接口串行口，連接所述M-BUS通信電路，實現與上位控制系統或區域管理器或乙太網的通信，從而實現更大範圍的整體協調控制。由於所述M-BUS通信電路為較為常規技術，且不是本實用新型要說明的重點，故在圖中將這部分電路的原理圖略去。所述微控制器U1腳19、20為模擬通訊接口，與所述模擬通信電路相連，實現與輸出模塊通信。復位電路由二極體D4、電容C9、電阻R1 1組成，所述二極體D4的正極與電容C9、電阻R11共有公共端並接微處理器U1的復位腳，實現微處理器的上電復位。
所述模擬通訊電路用於實現與輸出模塊通信，由兩個光耦U10、U11一個三極體Q2、發光二極體LED3及其外圍多個電阻組成，其中所述光耦U10的2腳經過電阻R28後連接所述三極體Q2的發射極，所述三極體Q2的集電極接地，基極連接所述微處理器U1的19腳相連，所述光耦U10的4腳與U11的1腳現連接，5腳連接所述微處理器U1的20腳，並同時經上拉電阻R13連接+3.3V電源，所述發光二極體LED3正極連接+3.3V電源，負極經電阻R29後與所述三極體Q2的發射極相連。
所述輸出模塊如圖5中所示，包含微處理器U7及其外圍輔助電路、通訊接口電路、驅動執行電路、電源電路和溫度傳感器。
電源電路為變壓器T1、整流橋B1、穩壓器U7和U8及其外圍電路，為含有微處理器及其外圍電路、通訊接口電路、控制電路及控制面板提供工作直流電源，所述變壓器T1將AC220V降壓到AC15V，由所述整流橋B1轉換為直流，在經由電容C7、C11、穩壓塊U13和電容C12、C8構成成+12V穩壓電路，由C13、C9及U14組成+3.3V穩壓電路。
微處理器U7也為單片機，用於控制整個輸出模塊的整體工作。X2為晶體，接所述微處理器U7的腳5、6，為微處理器提供時鐘信號，所述微處理器U7腳14、15為模擬通訊接口，與所述模擬通信電路相連，實現與控制模塊進行通信，所述微處理器U7的腳7連接有復位電路，實現微處理器的上電復位，所述驅動執行電路包括一組反相器U8A～U8E、達林頓驅動器U15、繼電器RELAY1～RELAY5、電阻R1～R5和電容C1～C5，所述反向器為74HCO4，每隻反向器的輸入端與所述微處理器U7的一個控制輸出端，每隻反向器的輸出端都分別連接一端達林頓驅動器U15的輸入端，所述達林頓驅動器U15的輸出端分別連接繼電器RELAY1～RELAY5的線圈，繼電器RELAY1～RELAY5的常開觸點則連接對應的電動閥，從而控制所述電動二通閥的開關和盤管風機高、中、低三檔風速的切換，其中RELAY1～RELAY3為JZC-36F，實現風機盤高、中、低三檔風速的切換，RELAY4～RELAY5為JZC-32F，實現製冷或制熱的開關控制。
所述模擬通信電路主要包括光耦U16、U17、三極體Q1和反向器U8F，所述微處理器U7的15腳經過所述反向器U8F後連接到所述三極體Q1的基極，所述三極體Q1的發射極接地，集電極經過一個電阻R11後連接所述光耦U16的2腳，所述光耦U16的4腳與光耦U17的1腳直接相連，U17的2腳經過保險絲與所述控制模塊中的模擬通訊模塊相連，與所述控制模塊進行數據交換。
基於上述結構，所述空調的冷量分配積算過程如下冷量當量的積算，是通過輸出模塊檢測電動冷水閥開啟的時間長度，從而檢測風機盤管使用冷凍水的時間(產生製冷效果的時間)。同時，通過輸出模塊檢測風機盤管的風機在電動冷水閥開啟的時間長度之中，高、中、低三速分別佔用運行時間的長度。
(一)表6是某品牌風機盤管的不同規格盤管風速對應的製冷參數表。
表6根據表6，採用FP-10規格的盤管在中檔風速的冷量值作為比較基準。從而計算出其他規格的盤管在三種風速條件下的製冷係數。例如，在上述的規則下FP-10盤管在中檔的製冷係數＝4800/4800＝1.000，而在高檔的製冷係數＝5300/4800＝1.104，低檔的製冷係數＝4100/4800＝0.854。其他規格的盤管以此類推。
表7根據上述方法計算出的不同規格的風機盤管在三種風速狀態下對應的製冷係數表，即對應規格下的KjH、KjM、KjL值。
表7(二)檢測冷水閥在盤管三種不同風速下對應的開啟時間，即盤管風機高、中、低三檔風速切換的電動二通閥的開啟時間，即為tH、tM、tL。
(三)在實際應用中必須考慮風機盤管的運行對室內氣溫變化的影響，因此，必須避免由於系統設備的原因，造成對室內中央空調消耗量的誤計量。因此引入了溫度連鎖計量算法當控制面板檢測到室內的溫度(夏季)處於23～27℃之間變化，輸出模塊檢測到風機盤管的送風溫度處於15～20℃之間變化後。就是說，當中央空調系統處於正常的供冷狀態後，中央空調冷量分配恆溫表才開始積算風機盤管的冷量係數。
(四)製冷主機運行狀態與區域冷水閥門開啟狀態連鎖算法(圖2、3)。當中央空調系統的製冷主機開始運行，並通過冷凍水泵將冷水運送到各個區域(樓層)處於開啟狀態的冷水閥後，負責管理製冷主機和區域冷水閥狀態檢測模塊的區域管理器，通過負責管理中央空調冷量分配表的區域管理器廣播有關的運行狀態信息。通過控制模塊上的通信接口，收到上述信息的控制模塊才開始積算風機盤管的冷量係數。
(五)這樣，不同規格的風機盤管在不同的風速狀態下的製冷係數就產生了。因此，風機盤管的冷量當量就可以按照下面的公式計算出來Ei＝tH·KjH+tM·KjM+tL·KjL式中Ei-第i個表消耗的冷量係數；tH-風機盤管在高檔風速運行的時間，s；tM-風機盤管在中檔風速運行的時間，s；tH-風機盤管在低檔風速運行的時間，s；KjH-j型風機盤管在高檔風速的理論製冷係數；
KjM-j型風機盤管在中檔風速的理論製冷係數；KjL-j型風機盤管在低檔風速的理論製冷係數；控制模塊根據當前盤管風機運行狀態，電動閥開關狀態進行有效計費，並存儲在存儲器中，通過M-BUS通訊接口與區域管理器通訊，傳輸到計算機管理系統中，進行計費管理。所述控制模塊通過通訊接口接收上位機指令實現時間型計費溫控器管理和控制。
此外，還可以對室內的溫度進行恆溫控制，是通過控制模塊檢測室內的溫度並與內部預先設定的溫度設定值比較後，發出相應的命令，控制輸出模塊的電動冷水閥繼電器，實現開或關的動作，從而實現室內的恆溫控制。當設定風機盤管的風速控制，為「手動」狀態時，由使用者進行風速的人工調節；為「自動」狀態時，控制面板通過比較室內溫度值與預設溫度值的差距，發出相應的控制命令，控制輸出模塊中的風速控制繼電器，使風機運行在相應的風速檔位。
這樣，通過本實用新型中的冷量分配的合理計量，實現合理的計費，可以促使中央空調用戶養成節能的習慣，提高能源的利用率。同時本實用新型中的獨特的檢測模式以及將中央空調冷量計費功能與恆溫控制器合二為一的新穎結構，大大降低了冷量計量和溫度控制的成本，降低了物業管理的費用，提高了管理的水平。
以上對本實用新型所提供的中央空調冷量分配計量表進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種中央空調冷量分配計量表，包括用於進行控制和冷量積算的控制模塊以及用於執行所述控制模塊的控制和採集命令的輸出模塊，其特徵在於所述控制模塊中包括相連的微處理器和通信電路，所述輸出模塊中包括另一微處理器和分別與所述另一微處理器相連的通信電路和驅動執行電路，所述控制模塊和輸出模塊之間通過各自的通信電路相連接並進行通信，所述驅動執行電路分別對所述中央空調中的風速控制電動閥和製冷或制熱控制電動閥實現控制，所述驅動執行電路對所述各電動閥的控制狀態，依次經過通過所述兩通信電路發送到所述控制模塊的微處理器中進行計量。
2.根據權利要求1所述的中央空調冷量分配計量表，其特徵在於所述控制模塊中的通信電路包括M-BUS通信電路和模擬通信電路，所述輸出模塊中的通信電路也為模擬通信電路，並與所述控制模塊中的模擬通信電路對應相連。
3.根據權利要求1或2所述的中央空調冷量分配計量表，其特徵在於所述控制模塊中的模擬通訊電路用於實現與輸出模塊通信，包括兩個光耦、一個三極體、一個發光二極體及其外圍多個電阻，其中所述第一個光耦的2腳經過一個電阻後連接所述三極體的發射極，所述三極體的集電極接地，基極連接所述微處理器的19腳相連，所述另一個光耦的4腳與第一個光耦的1腳相連接，5腳連接所述微處理器的20腳，並同時經上拉電阻連接+3.3V電源，所述發光二極體正極連接+3.3V電源，負極經一個電阻後與所述三極體的發射極相連。
4.根據權利要求1或2所述的中央空調冷量分配計量表，其特徵在於所述輸出模塊中的模擬通信電路主要包括兩個光耦、一個三極體和一個反向器，所述輸出模塊中微處理器的15腳經過所述反向器後連接到所述三極體的基極，所述三極體的發射極接地，集電極經過一個電阻後連接所述第一個光耦的2腳，所述第一個光耦的4腳與第二個光耦的1腳直接相連，第二個光耦的2腳經過保險絲與所述控制模塊中的模擬通訊模塊相連，與所述控制模塊進行數據交換。
專利摘要本實用新型涉及一種集冷量分配計量和恆溫控制為一體的中央空調冷量分配計量表，所述控制模塊和輸出模塊之間通過各自的通信電路相連接並進行通信，所述驅動執行電路分別對所述中央空調中的風速控制電動閥和製冷或制熱控制電動閥實現控制，所述驅動執行電路對所述各電動閥的控制狀態，作為計量的基礎，依次經過通過所述兩通信電路發送到所述控制模塊的微處理器中，實現對風機盤管的風速進行控制和製冷狀態檢測，從而計算製冷係數，再通過驅動執行電路獲得冷水閥在盤管三種不同風速下對應的開啟時間，從而計算出盤管冷量係數，實現一種實現合理的計費，促使中央空調用戶養成節能的習慣，提高能源的利用率。
文檔編號F24F11/00GK2924379SQ20052012955
公開日2007年7月18日 申請日期2005年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者譚文勝 申請人:佛岡柏誠智能科技有限公司