基于焓值控制的变风量空调控制技术制造技术

一种新型的基于焓值控制的变风量空调控制技术，包括压力有关型末端装置控制和模糊ＰＩＤ控制两个部分。具体包括：ＰＩＤ控制器、参数自整定模块、模糊数据库、回风阀、送风阀、变风量空调末端、温湿度传感器、空气焓值运算模块。所述温湿度传感器采集室内的温湿度信号Ｔｒ、Φｒ通过变送环节转换为可执行的标准电信号，将电信号送入空气焓值运算模块，计算得出代表室内温湿度特性的焓值，将其与设定焓值做比较。比较后的偏差以及偏差变化率经模糊控制模块的调节整定，给处于末端的送风阀或回风阀一个及时准确的控制信号，从而改变风量以达到对房间内温湿度调节的目的。本发明专利技术具有智能化控制，更短的响应调节时间，实现空调主机节能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变风量空调控制技术，*特指系一种基于焓值控制改变出风 口末端送风量的变风量空调控制系统，属于建筑环境设备及控制
，是 一种新型的空调节能控制系统。
技术介绍
变风量空调系统是一种运行节能的空气调节方式，它的末端装置可以随着 被控制空调房间实际需要的负荷的变化而改变送风量，也就意味着整个空调系 统的供冷(热)量可以随着负荷的变化而在建筑物的各个方位之间自动转移， 可充分利用在同一时刻，建筑物各个朝向的负荷参差不齐这一特点，减少整个 系统的负荷总量，从而使设备规格减小，初投资和运行费用都可以减少。而目 前变风量控制系统的主要控制方式为通过测量出风口的风速，由计算控制模 块输出控制信号，进而改变变风量末端装置转叶风口来改变空调系统风量。这 种系绵就对风速传感器有很高的要求，但目前的风速传感器的主要型式为皮托 管式风速传感器，而为了确保该类风速传感器的测量精度和末端装置的调节能力，装置最高入口风速一般要求在12 15m/s内，入口风速的提高使末端装置能 耗高、噪声大，且皮托管测控容易堵塞，堵塞后又难以清洗，设备故障率高。 因此，为了进一步降低变风量装置的综合能耗，克服现有皮托管测风速装置的 不足，本专利技术就提出了一种新型的基于焓值控制的变风量末端装置控制技术和 方法。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题针对基于皮托管式测风速末端变风量装置其 风速测量装置容易堵塞、能耗较高、且其入口风口风速要求较高等不足，而开 发一种基于焓值控制的新型变风量末端装置控制技术，进而降低空调系统风管 中的风速、减少皮托管风速测量装置容易堵塞等故障率，提高变风量空调制冷 系统的制冷系数的焓值控制的变风量末端节能装置。其具体设计工作原理为室内温湿度控制器检测室内温度Tr、湿度Or，经 过运算模块将测得的温湿度转换为焓值Hr与设定焓值Hs进行比较，当检测焓 值与设定烚值出现差值时，温湿度控制器改变变风量风机盒风机的转速，减少 送入室内的风量，并启动湿度调节装置，直到室内温湿度恢复为设定温湿度为 止。^内温湿控器在调节变风量风机盒风机转速的同时，通过串行通讯方式， 将信号传入变频控制器，变频控制器根据各个变风量风机盒的风量之和调节空 调机组的送风机的送风量，达到变风量目的。变^l量空调系统属于全空气系统。全空气空调系统设计的基本要求，是要 决定向被空调房间输送足够数量的，经过一定处理了的空气，用以吸收室内的 余热和、余湿，从而维持室内要求的温度和湿度。它的基本公式是. m -o 一广o 1式中L""送风量，m3/h;Qq、 Qx——空调房间所需要吸收的全热余热和显热余热，W; 户——空气密度，kg/m3,可取户-1.01; c——空气比热，kJ/kg* °C; hn、 hs——室内空气焓值和送风状态空气焓值，kJ/kg;tn、 ts——室内空气温度和送风温度，°C。从式(1)可以看出，当室内余热Qx值发生变化而又需要使室内温度tn保 持不变时，可将风量固定，而改变送风温度ts，也可以将送风温度ts保持不变， 而改变风量L。那种固定送风量而改变送风温度的空调系统， 一般便称其为定风 量系统，而固定送风温度，改变送风量的空调系统，则称为变风量系统。本系 统是针对当室内余热Qx值发生变化时，室内温湿度相应的发生变化(包括温度 要求变化，湿度不变、湿度要求变化，温度不变或者两者都要求变化)，我们通 过温湿度的相应变化间接得到室内空气焓值的变化，从而通过模糊PID控制， 将所测焓值与设定焓值比较，准确快速的调节送风的阀门开度，通过风量的调 节达到室内所要求的温湿度控制。该变风量空调系统控制的优点在于它是一种 较为节能经济的控制方式。与传统控制方式相比具有更强的鲁棒性及更短的响 应、调节时间。从而更适用于对室内温湿度环境要求很高的场所。另外由于各 房间送风量可根据设于房间内的温控器的温度设定值进行自动调节，从而不会 产生过冷或过热现象。由于空调系统全年大部分时间是在部分负荷下运行,因此 VAV系^可大幅减少送风风机的动能消耗(风量减少到80%时，风机能耗减少 51%， .M量减少到50%时，风机能耗减少到15%)。本专利技术中自动控制系统为本专利技术是针对焓值控制的变风量空调控制，它是一种自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测环境参数，如本专利技术 中的房间温湿度的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。自 适应控制包括性能估计(辨别)、决策和修改三个环节，它是微机控制系统的发 展方向。它包含其它测试组件，如变频器、温度湿度传感器、烚差控制器、两通阀等组件整合搭配才能发挥功效。这些组件的输入输出以模拟信号DC1 5V 或低电流4-20mA作信号传送，送至PID控制器。经PID内置软件作判别后反向输出信号来控制阀部件或变频器来调节空调。本专利技术中的PID(Proportion Integration Differentiation)比例积分微分控制， PID控制器的参数整定是本专利技术控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的 特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参 数整定的方法很多，概括起来有两大类 一是理论计算整定法。它主要是依据 系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据 未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法， 它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握， 在工程实际中被广泛采用。本专利技术是采用第二种整定方法。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。 三种々法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制 器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际 运行中进行最后调整与完善。本专利技术中采用的是响应曲线法，利M该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下(l)整定比例控制将比例控制作用由小变到 大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。(2)整定积分环节若在tt;例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。先将步骤(i)中选择的比例系数减小为原来的50 80%，再将积分时间置一个较大值，观测响应 曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至 得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。(3)整定微分环节若经过步骤 (2)， PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控 制，构成PID控制。先置微分时间TD-O,逐渐加大TD,同时相应地改变比例 系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。焓差控制器焓差控制是指在送风系统中，当室外的温度低于室内温度时，利用室外的低温空气调节室内温度。焓差控制器是由控制器比较室外温度及回 风温度高低而将各风门关大、关小或全开、全关的。风量控制，可采取自动和 手动双重方式，由温(湿)度的感测，经过风门和变频双重调节，以达到室内 设定的温度和湿度。主控制器:主控制器采用参数自整定模糊PID控制器。模糊自整定PID控制系统是以模糊规则调节PID参数的一种自适应控制系 统。它以常规PID控制为基础，采用模糊推理思想根据不同的e和Ae对PID 参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的基于焓值控制的变风量空调控制技术和方法，包括压力有关型末端装置控制和模糊ＰＩＤ控制两个部分，其特征在于：所述温湿度传感器采集室内的温湿度信号Ｔｒ、Φｒ通过变送环节转换为可执行的标准电信号，然后送入空气焓值运算模块，计算得出代表室内温湿度特性的焓值，将其与设定焓值做比较。比较后的偏差以及偏差变化率经模糊控制模块的调节整定，给处于末端的送风阀或回风阀一个及时准确的控制信号，从而改变风量已达到对房间内温湿度及时准确地进行控制的目的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘益才，方沛明，辛天龙，宛超，
申请(专利权)人：东莞市广大制冷有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]