CN1786604A - 能量补偿精密空调的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量补偿精密空调的控制方法，包括空气过滤装置、与空气过滤装置依次连接的热交换装置、空气调节装置、设置在空气调节装置上的出风口，还包括与空气过滤装置相连接的用于进新风和室内回风装置、设置在室内的温湿度传感器、设置在室外的温湿度传感器、与室内外温湿度传感器输入接口相连接的DDC控制器，所述进新风和室内回风装置由进新风阀门和与室内相连接的室内回风阀门构成，DDC控制器的输出接口分别与进新风和室内回风装置的进新风阀门、室内回风阀门相连接，在DDC控制器中编写有利用焓值来控制进新风阀门的开启或关闭进行能量补偿的控制程序。可实现中央空调系统能量补偿及加热器和加湿器精密控制。

Description

能量补偿精密空调的控制方法

技术领域

本发明涉及一种中央空调系统，具体地说，是涉及一种能实现能量补偿及加热器和加湿器精密控制的中央空调系统。

背景技术

在现有商用空调领域中，恒温恒湿精密空调系统一般只设有单个风阀，或是新风阀门，或是回风阀门。因此，空调在运行时，只能是以全新风状态，或者是全回风状态运行。在全新风运行状态，如果室外焓值大于室内焓值时，系统消耗能量过大，会造成很大的能源浪费。而在全回风运行状态，如果室内焓值大于室外焓值时，同样也会造成能源的浪费。这现两种风阀的设置方式都不可避免地造成了能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种能实现能量补偿及加热器和加湿器精密控制的能量补偿精密空调的控制方法，可大大降低机组的能耗。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：构造一种能量补偿精密空调的控制方法，包括空气过滤装置、与空气过滤装置依次连接的热交换装置、空气调节装置、设置在空气调节装置上的出风口，还包括与空气过滤装置相连接的用于进新风和室内回风装置、设置在室内的温湿度传感器、设置在室外的温湿度传感器、与室内外温湿度传感器输入接口相连接的DDC控制器，所述进新风和室内回风装置由进新风阀门和与室内相连接的室内回风阀门构成，DDC控制器的输出接口分别与进新风和室内回风装置的进新风阀门、室内回风阀门相连接，在DDC控制器中编写有利用焓值来控制进新风阀门的开启或关闭进行能量补偿的控制程序，其步骤为：

A、检测风机运行状态，设定室内温湿度；

B、把室内外温湿度传感器感应到的温度、湿度对应的焓值和用户设定的室内温度、湿度对应的焓值通过PID比较运算，由DDC控制器输出控制信号给进新风阀门，控制进新风阀门的开启或关闭(新风阀和回风阀处于联动状态)，该控制信号是0～10V、2～10V、4～20mA的标准模拟信号或0、1的开关信号；

C、控制逻辑：

1：当H_室内＞＝H_设定＞＝H_室外时，进新风阀门开；当H_室内＜H_设定-ΔH_室内或H_室外＞H_设定+ΔH_室外时，进新风阀门关；式中H_室内是室内实际温湿度对应的焓值、H_设定是室内受控环境设定温湿度对应的焓值、H_室外是室外实际温湿度对应的焓值、ΔH_室内是室内焓值比例带，避免进新风阀门频繁动作；ΔH_室外是室外焓值比例带；ΔH_室外、ΔH_室内的取值根据实际工况可取正、负或零；

2：将焓值的逻辑比较转为PID值的逻辑比较，即：H_室内转为PID_室内，H_设定转为PID_设定，H_室外转为PID_室外，ΔH_室内转为ΔPID_室内，ΔH_室外转为ΔPID_室外，当PID_室内＞＝PID_设定＞＝PID_室外时，进新风阀门开；当PID_室内＜PID_设定-ΔPID_室内时，或者，PID_室外＞PID_设定+ΔPID_室外时新风阀门关，ΔPID_室内、ΔPID_室外的取值根据实际工况可取正、负或零，PID计算简式如下：

注释：Hi(室内)指室内实际温湿度对应的焓值；

      Hi(室外)指室外实际温湿度对应的焓值；

      Ho(设定)指室内受控环境设定的温湿度对应的焓值；

在DDC控制器中还编写有利用焓值转为PID控制值来控制压缩机运行、加热器、加湿器开启或关闭的控制程序，把室内温湿度传感器感应到的温度、湿度对应的焓值和用户设定的温度、湿度对应的焓值通过温差、湿差和焓值比较运算，输出一个PID控制值(比例积分微分值)给加热器、加湿器和压缩机变频器，该PID控制值为一个0～10V或2～10V、4～20mA的标准模拟信号或0、1的开关信号。

在实际的运算中，将输入的具体物理变量转化为0～10V、2～10V或4～20mA的标准变量或0、1的开关信号，即将给定值和过程变量标准化成0～10V、2～10V或4～20mA或0、1的开关信号之间的一个电信号，同时，确保输出也是一个0～10V或2～10V的标准变量或0、1的开关信号。

根据PID算法，DDC控制器计算出一个输出信号给电加热器、加湿器、压缩机变频器，根据DDC控制器输入的信号电加热器、加湿器、压缩机变频器实现大约10～120Hz的变频调速。从而改变了机组的运行状态，实现精密空调的能量补偿、温湿度和冷量的调节。

本发明所述能量补偿精密空调的控制方法的有效果是：通过在机组中设置由进新风阀门和与室内相连接的室内回风阀门构成的进新风和室内回风装置，并采用DDC控制器结合PID(比例、积分、微分)差值算法，与电加热器、加湿器、进新风阀门、室内回风阀门和变频压缩机结合在一起，能精确地把环境的温湿度控制在设定范围之内，同时使能量得到最大的补偿。与传统恒温恒湿精密空调系统相比，节能在30％以上，并且控制精度更高。采用的控制器能够实时检测现场的各种参数，查询当前和设定的温湿度；能够进行现场的温湿度设定及各种外部设备的控制，包括加热器控制、加湿器开度控制、新回风阀门控制和压缩机的频率控制，传感器的校正和定时开关机等；能够监视各部件的运行状态，出现故障时自动停机和发出报警信号。

下面结合附图和实施例对本发明所述能量补偿精密空调的控制方法作进一步说明：

附图说明

图1是本发明能量补偿精密空调的控制方法的结构示意；

图2是本发明能量补偿精密空调的控制方法的控制流程框图；

图3是本发明能量补偿精密空调的控制方法的电气原理图。

具体实施方式

以下是本发明所述能量补偿精密空调的控制方法的最佳实施例，并不因此限定本发明的保护范围。

参照图1、图2、图3，构造一种能量补偿精密空调的控制方法，包括空气过滤装置16、与空气过滤装置16依次连接的热交换装置17、空气调节装置18、设置在空气调节装置18上的出风口10，还包括与空气过滤装置16相连接的用于进新风和室内回风装置15、设置在室内的温湿度传感器12、设置在室外的温湿度传感器20、与室内外温湿度传感器12、20输入接口相连接的DDC控制器11，所述进新风和室内回风装置15由进新风阀门1和与室内相连接的室内回风阀门2构成，DDC控制器11的输出接口分别与进新风和室内回风装置15的进新风阀门1、室内回风阀门2相连接，在DDC控制器11中编写有利用焓值来控制进新风阀门1的开启或关闭进行能量补偿的控制程序，其步骤为：

a、检测风机运行状态，设定温湿度；

b、把室内外温湿度传感器12、20感应到的温度、湿度对应的焓值和用户设定的温度、湿度对应的焓值通过温差、湿差和焓值比较运算，DDC控制器11输出一个PID控制值给进新风阀门1，控制进新风阀门1的开启或关闭，该PID控制值是0～10V、2～10V或4～20mA的标准模拟信号，当H_室内＞＝H_设定＞＝H_室外时，进新风阀门1开；当H_室内＜H_{设 定}-ΔH_室内或H_室外＞H_设定+ΔH_室外时，进新风阀门1关；式中H_室内是室内焓值、H_设定是设定焓值、H_室外是室外焓值，ΔH_室内是室内焓值比例带，避免进新风阀门频繁动作；ΔH_室外是室外焓值比例带，但考虑到室外环境是个大环境，不易频繁变化，所以可设定为零；

C、将焓值的比较转为PID值的比较，即：H_室内转为PID_室内，H_设定转为PID_设定，H_室外转为PID_室外，PID_设定默认值为50％，ΔH_室内转为ΔPID_室内默认值为10％，ΔH_室外转为ΔPID_室外默认值为0，当PID_室内＞＝50％＞＝PID_室外时，新风阀开；当PID_室外不变，室内PID＜＝50％-10％时，新风阀关，即新风阀开后，在PID_室内降为50％-10％＝40％时关闭，或者，当PID_室外＞50％时，新风阀关，考虑到室外是稳定的大环境，不太可能在某值上下频繁波动，不会造成新风阀频繁开关，所以ΔPID_室外为零，这里也可以适当地延迟2-5％，PID计算简式如下：

注释：Hi(室内)指室内实际温湿度对应的焓值；

      Hi(室外)指室外实际温湿度对应的焓值；

      Ho(设定)指室内受控环境设定的温湿度对应的焓值；

      ΔH_室外、ΔH_室内、ΔPID_室内、ΔPID_室外的取值根据实际工况可取正、负或零；

所述的空气过滤装置16由初效过滤器3、中效过滤器4构成。

所述的热交换装置17包括风机5、冷凝水管7、压缩机，与压缩机相连接的蒸发器6，所述的压缩机是变频压缩机。

所述的空气调节装置18由加热器8、加湿器9构成。

在DDC控制器11中还编写有利用焓值和温度来控制压缩机运行、加热器8、加湿器9开启或关闭的控制程序，把室内外温湿度传感器12感应到的温度、湿度对应的焓值和用户设定的温度、湿度对应的焓值通过温差、湿差和焓值比较运算，输出一个PID控制值(比例积分微分值)的物理信号为一个0～10V或2～10V、4～20mA的标准模拟信号或0、1的开关信给加热器8、加湿器9和压缩机变频器。

在实际的运算中，将输入的具体物理变量转化为0～10V、2～10V或4～20mA的标准变量或0、1的开关信号，即将给定值和过程变量标准化成0～10V、2～10V或4～20mA之间的一个电信号或0、1的开关信号。同时，确保输出也是一个0～10V或2～10V的标准变量或0、1的开关信号。

根据PID算法，DDC控制器11计算出一个输出信号给加热器8、加湿器9、进新风阀门1、室内回风阀门2和压缩机变频器，根据DDC控制器11输入的信号，加热器8、加湿器9实现开启和关闭，压缩机变频器实现大约10～120Hz的变频调速。从而改变了机组的运行状态，实现精密空调的能量补偿、温湿度和冷量的调节。

通过焓差计算法，制冷系统不再只单独受温度或湿度的控制，而是由温度、湿度和温湿度结合起来的焓值进行控制。用焓值的差值比较，系统可根据室内外焓值的变化，通过DDC控制器11输出PID控制值控制进新风阀门1、室内回风阀门2的开闭，从而实现能量补偿功能。当焓值差较小时，系统只需启动小量加热升温和小冷量制冷即可满足环境的控制要求，避免了大量的降温抽湿和大量的加热升温，从而节省了能耗；焓差较大时，变频器根据DDC控制器11输出的0～10V或2～10V的控制信号决定压缩机的输出功率，从而实现机组从0～130％无级的能量调节，既提高了控制精度又节约了能耗。

Claims (1)

1、一种能量补偿精密空调的控制方法，包括空气过滤装置、与空气过滤装置依次连接的热交换装置、空气调节装置、设置在空气调节装置上的出风口，其特征在于，还包括与空气过滤装置相连接的用于进新风和室内回风装置、设置在室内的温湿度传感器、设置在室外的温湿度传感器、与室内外温湿度传感器输入接口相连接的DDC控制器，所述进新风和室内回风装置由进新风阀门和室内回风阀门构成，DDC控制器的输出接口分别与进新风和室内回风装置的进新风阀门、室内回风阀门相连接，在DDC控制器中编写有利用焓值来控制进新风阀门的开启或关闭进行能量补偿的控制程序，其步骤为：

A、检测风机运行状态，设定室内温湿度；

B、把室内外温湿度传感器感应到的温度、湿度对应的焓值和用户设定的室内温度、湿度对应的焓值通过PID比较运算，由DDC控制器输出控制信号给进新风阀门，控制进新风阀门的开启或关闭(新风阀和回风阀处于联动状态)，该控制信号是0～10V、2～10V、4～20mA的标准模拟信号或0、1的开关信号；

C、控制逻辑：

1：当H_室内＞＝H_设定＞＝H_室外时，进新风阀门开；当H_室内＜H_设定-ΔH_室内或H_室外＞H_设定+ΔH_室外时，进新风阀门关；式中H_室内是室内实际温湿度对应的焓值、H_设定是室内受控环境设定温湿度对应的焓值、H_室外是室外实际温湿度对应的焓值、ΔH_室内是室内焓值比例带，避免进新风阀门频繁动作；ΔH_室外是室外焓值比例带；ΔH_室外、ΔH_室内的取值根据实际工况可取正、负或零；

2：将焓值的逻辑比较转为PID值的逻辑比较，即：H_室内转为PID_室内，H_设定转为PID_设定，H_室外转为PID_室外，ΔH_室内转为ΔPID_室内，ΔH_室外转为ΔPID_室外，当PID_室内＞＝PID_设定＞＝PID_室外时，进新风阀门开；当PID_室内＜PID_设定-ΔPID_室内时，或者，PID_室外＞PID_设定+ΔPID_室外时新风阀门关，ΔPID_室内、ΔPID_室外的取值根据实际工况可取正、负或零，PID计算简式如下：

注释：Hi(室内)指室内实际温湿度对应的焓值；

      Hi(室外)指室外实际温湿度对应的焓值；

      Ho(设定)指室内受控环境设定的温湿度对应的焓值。

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