一种空调系统风水联调控制方法及系统

1.一种空调系统风水联调控制方法，包括如下步骤：
1)设置初始参数：初始参数中包括给定温度T以及温度允许差值△T，还设定了给定空气质量参数C，满足送风要求的最低风机转速；
2)启动调节冷冻水阀门及风机：将空调表面冷却器的冷冻水阀门开到最大值，并且将空调表面冷却器的风机转速开到最大值；
3)检测并得到室内温度Ts和室内空气质量Cs；
4)就给定温度T与实测室内温度Ts之差的绝对值为Ta，并比较Ta与△T进行对比；
其特征在于：
5)Ta≥△T时：并且实测室内温度Ts大于或等于给定温度T，则根据室内温度Ts的差值调节冷冻水阀门直到室内温度Ts处于给定温度T。
2.根据权利要求1所述的空调系统风水联调控制方法，其特征在于，所述步骤4)还包括步骤6)：当Ta＜△T时，先保持冷冻水当前开度，之后根据T与Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速。
3.根据权利要求1所述的空调系统风水联调控制方法，其特征在于，所述步骤4)还包括步骤7)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，并且风机转速小于最低转速，则根据(T-△T)与Ts的差调节冷冻水阀开度。
4.根据权利要求1所述的空调系统风水联调控制方法，其特征在于，所述步骤4)还包括步骤8)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，风机转速大于或等于最低转速，则根据给定温度T与实测室内温度Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速。

一种空调系统风水联调控制方法及系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及空气调节领域，具体涉及一种空调系统风水联调控制方法及系统。\n背景技术\n[0002] 中国建筑节能年度发展研究报告统计数据表明，中央空调系统末端设备运行能耗高于冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔能耗，占系统能耗的比例高达1/3，有效降低中央空调系统末端设备的运行能耗对空调系统节能有重要意义。\n[0003] 表面冷却器是中央空调系统末端设备的重要部件，室外空气经表面冷却器热湿处理后送入用户室内，满足用户舒适性要求，改变流经表面冷却器的水流量和送风量均可以改变换热器输出的送风参数；如果在改变末端设备表面冷却器冷冻水流量的同时，也能改变流经换热器的风量，可以获得更好的节能效果和舒适性；但由于同时调节表面冷却器的冷冻水流量和风量是一个复杂的换热过程，相互间耦合程度高，实现物理解耦控制非常困难，为回避调节过程的耦合性，目前基本上采用调节单一参数模式，工程应用中一般采用送风量不变、调节表面冷却器的冷冻水流量的方式；在部分负荷运行时，通过调节表面冷却器的冷冻水流量改变送风参数，在满足用户给定温度的前提下，降低冷冻水流量，进而降低空调系统制冷主机能耗及水泵输送能耗。\n[0004] 理论分析表明，表面冷却器换热过程具有饱和非线性特性，如果送风量不变，当水流量增大到一定程度后，几乎不影响表面冷却器送风空气温度；如果水流量不变，当空气流量增大到一定程度后，也几乎不影响空气出口温度，采用调节冷冻水流量的方式，如果设备运行在饱和区，则调节冷冻水流量对送风参数的影响缓慢，调节时间长，影响用户舒适性；\n如果将冷冻水流量降低到线性区，虽然可以降低空调水系统传输能耗，但是可能出现供冷不足，而且频繁调节末端设备冷冻水流量，不利于系统稳定运行，会影响制冷主机的性能，降低效率。\n[0005] 前已述及，调节流经表面冷却器的送风量也可以改变表面冷却器送风参数；与调节冷冻水流量不同，调节送风量只涉及末端设备本身，不影响系统其他设备和管网水力平衡，对系统稳定运行影响较小；在部分负荷运行时，如果采用变频调速方式控制送风机，根据相似定律，降低末端设备送风量可以获得明显的节能效益；如果调节模式得当，在调节末端设备冷冻水流量的同时，也调节送风量，既可以获得降低冷冻水流量的节能收益，也可获得降低送风量的节能收益，并可改善系统稳定性，降低调节时间，提升用户舒适性。\n[0006] 随着运行节能要求提高和控制技术发展，变频调速方式已经非常普及，同时调节冷冻水流量和送风量是进一步降低末端设备运行能耗、改善系统运行稳定性的途径。要实现此目标，关键在于寻求合适、可行的解决表面冷却器水流量与送风量在换热过程的耦合问题的调节方法。\n发明内容\n[0007] 针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种空调系统风水联调控制方法及系统，同时调节冷冻水流量和送风量是进一步降低末端设备运行能耗、改善系统运行稳定性的途径。\n[0008] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：\n[0009] 一种空调系统风水联调控制方法，包括如下步骤：\n[0010] 1)设置初始参数：初始参数中包括给定温度T以及温度允许差值△T，还设定了给定空气质量参数C，满足送风要求的最低风机转速；\n[0011] 2)启动调节冷冻水阀门及风机：将空调表面冷却器的冷冻水阀门开到最大值，并且将空调表面冷却器的风机转速开到最大值；\n[0012] 3)检测并得到室内温度Ts和室内空气质量Cs；\n[0013] 4)就给定温度T与实测室内温度Ts之差的绝对值为Ta，并比较Ta与△T进行对比；\n[0014] 5)Ta≥△T时：并且实测室内温度Ts大于或等于给定温度T，则根据室内温度Ts的差值调节冷冻水阀门直到室内温度Ts处于给定温度T；\n[0015] 进一步地，所述步骤4)还包括步骤6)：当Ta＜△T时，先保持冷冻水当前开度，之后根据T与Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速。\n[0016] 较佳地，所述步骤4)还包括步骤7)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，并且风机转速小于最低转速，则根据(T-△T)与Ts的差调节冷冻水阀开度。\n[0017] 进一步地，所述步骤4)还包括步骤8)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，风机转速大于或等于最低转速，则根据给定温度T与实测室内温度Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速。\n[0018] 一种空调系统风水联调控制系统，包括：\n[0019] 主控制器：用于设定温度允许差值△T和给定温度T，并且具有数据收集运算及指令发送功能；\n[0020] 水阀调节器：用于接收并执行主控制器的指令，并且具有调整水阀开度的功能；\n[0021] 风机调节器：用于接收并执行主控制器的指令，并且具有连续调节风机转速的功能；\n[0022] 表面冷却器：通过处理水阀输出的冷冻水以及风机输出的风来产生温度并输送至空调房内；\n[0023] 温度及空气检测装置：实时收集空调房内的温度及空气质量的状态，并将数据反应到主控制器中，以便于主控制器及时的生成出合适的控制数据；\n[0024] 上述系统及用于该系统的方法在调整温度时，采用了同时调节冷冻水流量和送风量的方式，此举是为了进一步降低末端设备运行能耗、改善系统运行稳定性。\n附图说明\n[0025] 图1是本发明所述的一个实施例的空调系统风水联调控制系统框图；\n[0026] 图2是是本发明的一个实施例的空调系统风水联调控制方法的流程图。\n具体实施方式\n[0027] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。\n[0028] 参照附图所示，一种空调系统风水联调控制方法及系统，包括如下步骤：\n[0029] 1)设置初始参数：初始参数中包括给定温度T以及温度允许差值△T，还设定了给定空气质量参数C，并且风机转速为低挡；\n[0030] 2)启动调节冷冻水阀门及风机：将空调表面冷却器的冷冻水阀门开到最大值，并且将空调表面冷却器的风机转速开到最大值；\n[0031] 3)检测并得到室内温度Ts和室内空气质量Cs；\n[0032] 4)就给定温度T与实测室内温度Ts之差的绝对值为Ta，并比较Ta与△T；\n[0033] 5)Ta≥△T时：并且实测室内温度Ts大于或等于给定温度T，则根据室内温度Ts的差值调节冷冻水阀门直到室内温度Ts处于给定温度T。\n[0034] 6)：Ta＜△T时：先保持冷冻水当前开度，之后根据T与Ts的差调节风机转速，直到检测到Ta在△T的范围内。\n[0035] 7)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，并且风机转速小于最低转速，则根据(T-△T)与Ts的差调节冷冻水阀开度。\n[0036] 8)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，并且风机转速大于或等于最低转速，则根据给定温度T与实测室内温度Ts的差调节风机转速。\n[0037] 较佳地，所述步骤1)还设定了给定空气质量参数C；所述步骤3)中还检测并得到了室内空气质量Cs。\n[0038] 进一步地，所述步骤6)当Ta＜△T时：先保持冷冻水当前开度，之后根据T与Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速。进一步地，所述步骤8)Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，风机转速大于或等于最低转速，则根据给定温度T与实测室内温度Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速。\n[0039] 单变量负反馈方式分别调节冷冻水流量和送风量，获得更好的舒适性和节能效果，在冷冻水流量达设计流量的60％以上时，表面换热器的换热量已经达到了额定流量的\n80％左右，继续增加冷冻水流量对送风温度的影响较小，而且送风温度对冷冻水流量变化相应较慢，优先调节冷冻水流量，以室内温度为控制依据，使室内温度保持在允许的目标温度范围内；然后利用表冷器换热量对送风量变化响应速度快的特点，调节送风量，使室内温度达到目标温度。即可在一定范围内，可以采用单变量负反馈方式分别调节冷冻水流量和送风量，获得更好的舒适性和节能效果。\n[0040] 参照附图2，一种空调系统风水联调控制系统，包括：\n[0041] 主控制器：用于设定温度允许差值△T和给定温度T，并且具有数据收集运算及指令发送功能；\n[0042] 水阀调节器：用于接收并执行主控制器的指令，并且具有调整水阀开度的功能；\n[0043] 风机调节器：用于接收并执行主控制器的指令，并且具有连续调节风机转速的功能；\n[0044] 表面冷却器：通过处理水阀输出的冷冻水以及风机输出的风来产生温度并输送至空调房内；\n[0045] 温度及空气检测装置：实时收集空调房内的温度及空气质量的状态，并将数据反应到主控制器中，以便于主控制器及时的生成出合适的控制数据，这些装置的组合使整个系统在具备了温度调节功能的同时还能够对室内空气质量进行调整，并且调整设备的调整方式为变量反馈自动调整，输入用户理想值后设备即行工作，从而使室内的温度效果和空气质量都能让用户感到舒适。\n[0046] 实施例1\n[0047] 如图1-2所示，空调系统风水联调控制方法及系统，系统包括：主控制器，用于设定温度允许差值△T和给定温度T，并且具有数据收集运算及指令发送功能；水阀调节器，用于接收并执行主控制器的指令，执行命令调整水阀开度；风机调节器，用于接收并执行主控制器的指令，用于调整风机转速；表面冷却器，通过处理水阀输出的冷冻水以及风机输出的风来产生温度并输送至空调房内；温度及空气检测装置，实时收集空调房内的温度及空气质量的状态，并将数据反应到主控制器中，以便于主控制器及时的生成出合适的控制数据；在运用中，步骤1)为设置初始参数：1)设置初始参数：初始参数中包括给定温度T以及温度允许差值△T，还设定了给定空气质量参数C，并且风机转速为低挡，这些参数需要输入主控制器内，主控制器以此参数为基准来计算出用于控制其他装置的参数；步骤2)中启动调节冷冻水阀门及风机：将空调表面冷却器的冷冻水阀门开到最大值，并且将空调表面冷却器的风机转速开到最大值，表面冷却器以此开始输出冷气；步骤3)检测并得到室内温度Ts和室内空气质量Cs，实际检测到当前需要制冷的室内温度情况，该步骤由设置于室内并且连接与主控制器的温度及空气质量检测模块来实现；步骤4)就给定温度T与实测室内温度Ts之差的绝对值为Ta，并比较Ta与△T，主控制器通过对比Ta与△T来确定实际温差Ta是否处于温度允差△T的范围内；步骤5)中当Ta≥△T时，并且实测室内温度Ts大于或等于给定温度T，主控制器则根据室内温度Ts的差值命令水阀调节器调节冷冻水阀门直到室内温度Ts处于给定温度T，若小于则进入下一步骤；在步骤6)当Ta＜△T时，先保持冷冻水当前开度，之后主控制器根据T与Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速，否则重复该步骤；在步骤7)中，Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，并且风机转速小于最低转速，主控制器则根据(T-△T)与Ts的差调节冷冻水阀开度，并且主控制器循环检测该步骤直至(T-△T)与Ts匹配；步骤8)：Ta≥△T时，当实测室内温度Ts小于给定温度T，风机转速大于或等于最低转速，则根据给定温度T与实测室内温度Ts的差调节风机转速，并且检测室内空气质量Cs和给定空气质量C之间的关系是否为Cs≥C，当Cs＜C则重复该步骤，直至Cs≥C后维持当前风机转速，因为这种情况下实测室内温度Ts比给定温度T要低，会使用户感到寒冷，所以该步骤中主控制器会循环检测直至Ts与T之间的温度差在允许差值△T的范围内后，并维持当前状态；系统中的冷冻水阀开度及风机转速的调节方式均采用PI方式调整。\n[0048] 在冷冻水流量达设计流量的60％以上时，表面换热器的换热量已经达到了额定流量的80％左右，继续增加冷冻水流量对送风温度的影响较小，而且送风温度对冷冻水流量变化相应较慢；在同样工况下，调节表面换热器送风量对表冷器输出负荷的影响较大，而且送风温度对送风量变化响应速度较快；因此，在一定的运行条件下，可以利用送风温度对冷冻水流量和送风量变化以及响应速度的差异，设计合适的控制策略，采用单变量负反馈方式降低冷冻水流量和送风量对表面换热器换热的耦合影响，将室内负荷调节分为两个阶段，优先调节冷冻水流量，以室内温度为控制依据，使室内温度保持在允许的目标温度范围内；然后利用表冷器换热量对送风量变化响应速度快的特点，调节送风量，使室内温度达到目标温度。即可在一定范围内，可以采用单变量负反馈方式分别调节冷冻水流量和送风量，获得更好的舒适性和节能效果。\n[0049] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。