专利名称：一种多功能变频中央空调实验平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能变频中央空调实验平台 。
背景技术：
随着我国经济的发展，中央空调在宾馆、医院、大型商场等高层建筑中得到越来越广泛的应用。但是中央空调的广泛应用带来了大量的能量消耗，占了建筑能耗很大一部分。 另外，现阶段我国的中央空调的装机容量往往高于所需负荷量，同时多数没有实施节能优化先进控制，导致能源消耗严重。因此，研制多功能的能够进行监控的变频中央空调实验平台，为大型中央空调实施节能优化先进控制策略提供验证平台，具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能变频中央空调实验平台，能够在实验室内研究节能优化控制算法的应用效果。为此，本发明采用以下技术方案一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于它包括制冷系统、控制系统、多个模拟房间；所述制冷系统包括制冷机组、冷冻水系统、冷却水系统；所述控制系统包括上位机、多个下位机、多个变频器；所述上位机包含监控模块与 MATLAB模块；所述监控模块用于通过所述下位机采集所述实验平台运行的信号，所述信号包括温度、压力、流量，然后发出操控命令经所述下位机或/和经所述变频器对所述制冷系统运行进行监控；所述MATLAB模块可实施优化控制算法；所述MATLAB模块与所述监控模块通过动态数据交换机制(DDE)或过程控制的对象连接与嵌入标准(OPC)进行数据交换。 上述技术方案充分利用了 MATLAB易于实现高级算法的优势，节约了第三方软件的开发成本。在采用上述技术方案的基础上，本发明还采用或组合采用以下进一步的技术方案
一种多功能变频中央空调实验平台，所述制冷机组依次包含压缩机、冷凝器、蒸发器； 所述冷冻水系统配有冷冻水泵与空气处理机组，所述空气处理机组配有空气循环风机；所述冷却水系统配有冷却水泵与冷却塔风机；所述压缩机、所述冷冻水泵、所述空气循环风机、所述冷却水泵、所述冷却塔风机均由各自的变频电机驱动；所述各变频电机分别由各自的所述变频器进行控制。一种多功能变频中央空调实验平台，所述蒸发器为并联的风冷式蒸发器和水冷式蒸发器；所述风冷式蒸发器的入口端和所述水冷式蒸发器的入口端各自串联有电子膨胀阀。所述电子膨胀阀有全闭功能。当风冷式蒸发器入口端的电子膨胀阀关闭的时候，就可以验证水冷式蒸发器的制冷效果。当水冷式蒸发器入口端的电子膨胀阀关闭的时候，就可以验证风冷式蒸发器的制冷效果。同时，当两个电子膨胀阀都没有全关时，就可以验证变制冷剂流量多联空调系统(VRV空调系统)的制冷效果。—种多功能变频中央空调实验平台，所述冷凝器为板式换热器，所述水冷式蒸发器为板式换热器，可显著提高制冷剂和水的热交换效率。一种多功能变频中央空调实验平台，所述空气处理机组的出口端经送风主管、送风支管、送风风阀执行器后与所述多个模拟房间中的一个模拟房间连通；所述空气处理机组的入口端经回风主管、回风支管、回风风 阀执行器后与所述多个模拟房间中的一个模拟房间连通；所述各风阀执行器分别由各自所属的所述下位机控制。所述模拟房间的进风量大小由各自的送风风阀执行器控制；所述模拟房间的回风量大小由各自的回风风阀执行器控制。所述模拟房间由有机玻璃制成，美观、透明，同时便于安装各类传感器与执行器。本实验平台能在实验室内很好地模拟大型中央空调的实际运行情况，为大型中央空调实施节能优化先进控制策略提供验证平台。
图1为多功能变频中央空调实验平台的结构图。图2为多功能变频中央空调实验平台控制系统的结构图。图中标号分别表示如下1、冷却塔，2、冷却水泵，3、冷凝器，4、压缩机，5、电子膨胀阀，6、风冷式蒸发器，7、水冷式蒸发器，8、冷却塔风机，9、冷冻水泵，10、空气处理机组，11、 空气循环风机，12、送风管，13、回风管，14、送风主管，15、回风主管，16、送风支管，17、回风支管，18、送风风阀执行器，19、回风风阀执行器，20、模拟房间，21、上位机，22、下位机，23、 RS485总线，24、变频器。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
以2个附图为例进行具体说明。一种多功能变频中央空调实验平台，包括制冷系统、控制系统、多个模拟房间20 ； 所述制冷系统包括制冷机组、冷冻水系统、冷却水系统；所述控制系统包括上位机21、下位机22、变频器24 ；所述上位机21包含监控模块与MATLAB模块；所述监控模块用于通过所述下位机22采集所述实验平台运行的信号，所述信号包括温度、压力、流量，然后发出操控命令经所述下位机22或/和经所述变频器24对所述制冷系统运行进行监控；所述MATLAB 模块可实施优化控制算法；所述MATLAB模块与所述监控模块通过动态数据交换机制(DDE) 或过程控制的对象连接与嵌入标准(OPC)进行数据交换。所述制冷机组依次包含压缩机4、 冷凝器3、蒸发器；所述冷冻水系统配有冷冻水泵9与空气处理机组10，所述空气处理机组 10配有空气循环风机11，所述冷却水系统配有冷却水泵2与冷却塔风机8 ；所述压缩机4、 所述冷冻水泵9、所述空气循环风机11、所述冷却水泵2、所述冷却塔风机8均由各自的变频电机驱动；所述各变频电机分别由各自的所述变频器24进行控制。所述蒸发器为并联的风冷式蒸发器6和水冷式蒸发器7 ；所述风冷式蒸发器6的入口端和所述水冷式蒸发器7的入口端各自串联有电子膨胀阀5。当风冷式蒸发器6入口端的电子膨胀阀5关闭的时候，就可以验证水冷式蒸发器7的制冷效果。当水冷式蒸发器7入口端的电子膨胀阀5关闭的时候，就可以验证风冷式蒸发器6的制冷效果。同时，当两个电子膨胀阀5都没有全关时，就可以验证变制冷剂流量多联空调系统(VRV空调系统)的制冷效果。如图1所示，空气处理机组10的出口端与送风主管14相连，送风主管14分成若干个送风支管16，送风支管16分别与各自的模拟房间20相连。回风主管15的出口端连接空气处理机组10，回风主管15的入口端与若干个回风支管17的一端连接，回风支管17的另一端分别与各自的模拟房间20相连。与送风支管16连接的模拟房间20的送风量大小由送风风阀执行器18控制，与回风支管17连接的模拟房间20的回风量大小由回风风阀执行器19控制。如图2所示为多功能变频中央空调实验平台控制系统的结构图，包括上位机21、 多个下位机22、多个变频器24。上位机21与下位机22以RS485总线23的形式连接；上 位机21与变频器24以RS485总线23的形式连接。上位机21包括监控模块和MATLAB模块。其中监控模块中运行监控软件，用于通过所述下位机22采集所述实验平台运行的信号，然后发出操控命令经所述下位机22或经所述变频器24对所述制冷系统运行进行监控；MATLAB模块中运行MATLAB软件，用于实施优化控制算法。下位机22可采用可编程逻辑控制器(PLC)或单片机或数据采集控制类装置，在本实施例中采用研华公司的数据采集控制装置ADAM 5000E。其中，温度传感器采用热电阻并与ADAM5013模块相连；压力、流量传感器与ADAM5017模块相连；电子膨胀阀5通过其驱动芯片与ADAM5056模块相连；风阀执行器与ADAM5024模块相连。ADAM5013模块、ADAM5017 模士夬、ADAM5056模±夬与ADAM5024模块均通过ADAM 5000E的插槽与ADAM 5000E相连。 ADAM5000E通过RS485总线23与上位机21连接。压缩机4、冷冻水泵9、空气循环风机11、冷却水泵2、冷却塔风机8分别与各自的变频器24连接。变频器24通过RS485总线23与上位机21连接。上位机21中的监控模块通过ADAM 5000E采集实验平台运行的温度、压力、流量信号，然后发出操控命令经ADAM 5000E或经变频器24对制冷系统运行进行监控。在上位机21 中，监控模块还可通过动态数据交换机制(DDE)或过程控制的对象连接与嵌入标准(OPC) 与MATLAB模块进行数据交换；MATLAB模块基于收到的数据，运行节能优化先进控制算法， 得出各种控制量数据，然后再发送给监控模块；监控模块接收到MATLAB模块发出的控制量数据后，一方面发送频率设定值给RS485总线23上的各个变频器24，实现对压缩机4、冷冻水泵9、空气循环风机11、冷却水泵2、冷却塔风机8的变频电机进行转速调节控制；另一方面，监控模块通过ADAM 5000E发送控制量数据给电子膨胀阀5、送风风阀执行器18与回风风阀执行器19等执行机构。采用本发明的技术方案所研制的多功能变频中央空调实验平台，可为大型中央空调实施节能优化先进控制策略提供验证平台。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例而已，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、 等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于它包括制冷系统、控制系统、多个模拟房间；所述制冷系统包括制冷机组、冷冻水系统、冷却水系统；所述控制系统包括上位机、多个下位机、多个变频器；所述上位机包含监控模块与MATLAB模块；所述监控模块用于通过所述下位机采集所述实验平台运行的信号，所述信号包括温度、压力、流量，然后发出操控命令经所述下位机或/和经所述变频器对所述制冷系统运行进行监控；所述MATLAB模块可实施优化控制算法；所述MATLAB模块与所述监控模块通过动态数据交换机制(DDE)或过程控制的对象连接与嵌入标准(OPC)进行数据交换。
2.如权利要求1所述的一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于所述制冷机组依次包含压缩机、冷凝器、蒸发器；所述冷冻水系统配有冷冻水泵与空气处理机组，所述空气处理机组配有空气循环风机；所述冷却水系统配有冷却水泵与冷却塔风机；所述压缩机、所述冷冻水泵、所述空气循环风机、所述冷却水泵、所述冷却塔风机均由各自的变频电机驱动；所述各变频电机分别由各自的所述变频器进行控制。
3.如权利要求2所述的一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于所述蒸发器为并联的风冷式蒸发器和水冷式蒸发器；所述风冷式蒸发器的入口端和所述水冷式蒸发器的入口端各自串联有电子膨胀阀。
4.如权利要求3所述的一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于所述水冷式蒸发器为板式换热器。
5.如权利要求2所述的一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于所述冷凝器为板式换热器。
6.如权利要求1或2所述的一种多功能变频中央空调实验平台，其特征在于所述空气处理机组的出口端经送风主管、送风支管、送风风阀执行器后与所述多个模拟房间中的一个模拟房间连通；所述空气处理机组的入口端经回风主管、回风支管、回风风阀执行器后与所述多个模拟房间中的一个模拟房间连通；所述各风阀执行器分别由各自所属的所述下位机控制。
全文摘要
一种多功能变频中央空调实验平台，包括制冷系统、控制系统、模拟房间。制冷系统包括制冷机组、冷冻水系统、冷却水系统。控制系统包括上位机、下位机、变频器。上位机中的监控模块通过下位机采集实验平台运行的温度、压力、流量信号，然后发出操控命令经下位机或经变频器对制冷系统运行进行监控。上位机中的MATLAB模块可实施优化控制算法，MATLAB模块与监控模块通过动态数据交换机制(DDE)或过程控制的对象连接与嵌入标准(OPC)进行数据交换。制冷机组依次包含变频压缩机、冷凝器、以及相互并联的风冷式蒸发器和水冷式蒸发器。本实验平台，可同时研究风冷式蒸发器的制冷效果、水冷式蒸发器的制冷效果、变制冷剂流量多联空调系统(VRV空调系统)的制冷效果，并可为大型变频中央空调实施节能优化先进控制策略提供验证平台。
文档编号F24F3/00GK102418965SQ201110276360
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者卢建刚, 孙优贤, 徐正国, 朱建华, 杨江, 杨秦敏, 程鹏, 郑滨辉, 陈积明 申请人:浙江大学