一種定風量空調系統室溫控制裝置及其控制方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種定風量空調系統室溫控制裝置及其方法，室內空氣通過回風管吸入空調機組內，經過表冷器進行溫度交換后，再通過風機從送風管排出，空氣形成循環流動；回風管上的回風溫度傳感器將檢測到的回風溫度信號輸送給室溫控制器，送風管上的送風溫度傳感器將檢測到的實時送風溫度信號輸送給室溫控制器；室溫控制器根據回風溫度和室內負荷，并結合實時送風溫度，計算出最終的送風溫度，然后發出指令到電動調節水閥執行器，從而對電動調節水閥的開度進行控制，進而控制表冷器進水量，達到調節室內空氣溫度的目的。利用本發明專利技術對室內溫度進行精確和魯棒地控制，能夠避免傳統控制方法系統響應慢、滯后性大等問題，有效地解決溫度控制效果差的問題。

A Room Temperature Control Device for Constant Air Volume Air Conditioning System and Its Control Method

The invention relates to a room temperature control device for a constant air volume air conditioning system and a method thereof. The indoor air is sucked into the air conditioning unit through a return duct, exchanged by a surface cooler, then discharged from the air supply duct by a fan to form a circulating flow of air. The return air temperature sensor on the return duct transmits the detected return air temperature signal to the room temperature controller and the supply air temperature on the air supply duct. The degree sensor transmits the detected real-time air supply temperature signal to the room temperature controller; the room temperature controller calculates the final air supply temperature according to the return air temperature and the indoor load, and combines the real-time air supply temperature, and then sends the instruction to the electric regulating water valve actuator, so as to control the opening of the electric regulating water valve, and then control the water inflow of the meter cooler, so as to regulate the indoor air-conditioning. The purpose of temperature. The method can control the indoor temperature accurately and robustly, avoid the problems of slow response and large lag of the traditional control method system, and effectively solve the problem of poor temperature control effect.

【技術實現步驟摘要】
一種定風量空調系統室溫控制裝置及其控制方法
本專利技術涉及建筑節能及空調通風控制
，具體涉及一種定風量空調系統室溫控制裝置及其控制方法。
技術介紹
在中央空調系統中，定風量系統因系統設計簡單，且成本較低，在實際工程當中被廣泛采用，尤其是一些恒溫恒濕的潔凈室，對送風量有特殊要求，通常采用定風量系統。在定風量空調系統中，室內溫度通常不控制或直接通過水閥開度調節進行控制，即比例積分(PI)控制器根據回風溫度(室溫)直接對水閥開度進行調節。采用該控制方法時，PI控制參數整定困難，且因室內空氣的熱惰性大，閥門開度響應較慢，整個控制過程存在很大的滯后性，反應慢，也容易出現超調，導致室內溫度實際控制效果較差。目前，針對定風量空調系統尚未有一種行之有效的控制方法可以提高室內溫度的控制精度和魯棒性，進而提高室內人員的熱舒適性。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術中存在的技術問題，提供一種定風量空調系統室溫控制裝置及其控制方法，即根據送風量及送/回風溫度傳感器測量的送/回風溫度估算實時的負荷情況，并結合可編程控制器，利用送風溫度預測模型將負荷的變化和室內溫度的變化直接傳遞至送風溫度上，進一步根據送風溫度的變化，通過先進的控制邏輯方法，控制水閥開度，進而實現室內溫度的魯棒控制。利用本專利技術的控制裝置及方法通過對室內溫度進行精確和魯棒地控制，能夠避免采用傳統控制方法時系統響應慢、滯后性大等問題，可以有效地解決定風量空調系統在實際應用中室內溫度控制效果差的問題，大大提高室內工作人員的熱舒適性。本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：一種定風量空調系統室溫控制方法，依次包括以下步驟：A.預設期望回風溫度值、系統送風量、空調房間體積Vz和溫度值采樣周期；B.采集回風溫度值Tz，通過回風溫度值與期望回風溫度值Tz,set計算出室內溫度追蹤誤差；C.利用回風溫度值Tz、送風溫度值Ts、系統送風量vs，結合空氣的比熱與空氣密度計算出瞬時顯熱負荷；D.使用溫度值采樣周期、空調房間體積Vz，結合空氣比熱與空氣密度建立模型參數，通過室內溫度追蹤誤差、期望回風溫度值、瞬時顯熱負荷、系統送風量、模型參數及松弛因子γ計算出系統需要的送風溫度值Tr，γ設置范圍為(0,1)；E.根據測量的實時送風溫度值與系統需要的送風溫度值的比較結果，計算水閥開度大小，通過調節水閥開度大小，從而控制送風溫度。優選地，所述步驟C中，考慮到測量工具的動態過程，采用遺忘因子λ對估算的瞬時顯熱負荷進行處理，計算得出房間顯熱負荷，λ設置范圍為(0,1)。優選地，步驟D中所述的系統需要的送風溫度值的計算方法具體為：qz＝caρavs(Tz-Ts)(2)ζz,k＝λζz,k-1+(1-λ)qz(3)其中，cɑ、ρɑ分別為空氣的比熱與密度，α1、α2為模型參數，ez為室內溫度追蹤誤差，ez＝Tz-Tz,set，γ為松弛因子，設置范圍為(0,1)，h為采樣周期，ζz為計算的房間顯熱負荷，qz為估算的瞬時顯熱負荷，采用遺忘因子λ對式(2)估算的負荷值進行處理，λ設置范圍為(0,1)；式(3)，k表示當前采樣時刻，k-1表示上個采樣時刻。優選地，所述步驟E中，水閥開度控制算法為增量式PI算法，即采用PI算法通過調節水閥開度追蹤系統需要的送風溫度值。優選地，一種定風量空調系統室溫控制裝置，包括空調機組，還包括：室溫控制器用于預設期望回風溫度值、系統送風量、空調房間體積Vz和溫度值采樣周期；回風溫度傳感器作為所述室溫控制器的輸入與所述室溫控制器一個輸入端電連接，用于采集定風量空調系統回風溫度；送風溫度傳感器作為所述室溫控制器的輸入與所述室溫控制器另一個輸入端電連接，用于采集定風量空調系統送風溫度；電動調節水閥用于調節水量大小；電動調節水閥執行器作為所述室溫控制器的輸出與所述室溫控制器輸出端電連接，設于所述電動調節水閥上，用于執行電動調節水閥的開度調節；所述室溫控制器還用于根據回風溫度和實時負荷計算系統需要的送風溫度，并結合實時送風溫度，對電動調節水閥的開度進行控制。優選地，所述室溫控制器上設有顯示屏與參數設定面板，所述顯示屏與所述參數設定面板電連接；所述參數設定面板用于預設期望回風溫度值Tz,set、系統送風量vs、空調房間體積Vz和溫度值采樣周期h；所述顯示屏用于顯示所述室溫控制器各參數。優選地，所述室溫控制器內嵌送風溫度預測模塊和水閥開度控制模塊，所述送風溫度預測模塊作為所述水閥開度控制模塊的輸入、并與所述水閥開度控制模塊電連接；所述參數設定面板與所述顯示屏、所述送風溫度傳感器、所述回風溫度傳感器分別與所述送風溫度預測模塊電連接，所述送風溫度預測模塊接收期望回風溫度值Tz,set、測量的回風溫度值Tz與送風溫度值Ts，估算室內負荷，并據此計算出系統需要的送風溫度Tr，并以此作為送風溫度設定值輸出至水閥開度控制模塊。優選地，所述送風溫度Tr，其計算公式為：qz＝caρavs(Tz-Ts)(2)ζz,k＝λζz,k-1+(1-λ)qz(3)其中，cɑ、ρɑ分別為空氣的比熱與密度，α1、α2為模型參數，ez為室內溫度追蹤誤差，ez＝Tz-Tz,set，γ為松弛因子，設置范圍為(0,1)，h為采樣周期，ζz為計算的房間顯熱負荷，qz為估算的瞬時顯熱負荷，采用遺忘因子λ對式(2)估算的負荷值進行處理，λ設置范圍為(0,1)；式(3)，k表示當前采樣時刻，k-1表示上個采樣時刻。優選地，所述電動調節水閥執行器作為所述水閥開度控制模塊的輸出并與所述水閥開度控制模塊電連接，所述水閥開度控制模塊根據測量的實時送風溫度Ts與送風溫度設定值Tr的比較結果，計算所述電動調節水閥的開度大小，并將所述電動調節水閥的開度信號輸出至所述電動調節水閥執行器，由所述電動調節水閥執行器完成所述電動調節水閥開度的調節。優選地，所述水閥開度控制模塊采用的水閥開度控制算法為增量式PI算法，即采用PI算法通過調節電動調節水閥的開度追蹤送風溫度設定值。本專利技術的有益效果是：(1)相比于常規的定風量空調系統室溫控制方法，本專利技術的一種定風量空調系統室溫控制方法將室內負荷的變化和室內溫度的變化直接通過送風溫度預測模型傳遞到送風溫度的變化中，然后通過電動調節水閥開度調節直接追蹤送風溫度，該方法熱滯后性小，控制響應快，可以顯著地提高定風量空調系統在實際應用中室內溫度的控制效果，房間舒適度更高。(2)本專利技術的一種定風量空調系統室溫控制方法根據室內負荷變化和室內溫度變比，進行智能按需水量供應，當室內負荷較低時，避免了室內溫度過低，有效地減少了水量的供應，進而減少空調系統(冷機和水泵)的運行能耗。(3)相比于常規的定風量空調系統室溫控制裝置，本專利技術的一種定風量空調系統室溫控制裝置構造簡單，操作方便，且生產成本低，可安裝于空調房間的墻壁上，施工簡單。另外，本專利技術的一種定風量空調系統室溫控制裝置設有通訊接口，可連接上位機進行數據交互，有利于整個空調控制系統的集成。附圖說明圖1為本專利技術提供的一種定風量空調系統室溫控制系統的控制原理圖；圖2為本專利技術提供的一種定風量空調系統室溫控制方法的控制流程圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下：1、空調機組，2、表冷器，3、風機，4、送風管，5、回風管，6、新風管，7、表冷器進水管，8、電動調節水閥，9、電動調節水閥執本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種定風量空調系統室溫控制方法，其特征在于，依次包括以下步驟：A.預設期望回風溫度值、系統送風量、空調房間體積Vz和溫度值采樣周期；B.采集回風溫度值Tz，通過回風溫度值與期望回風溫度值Tz,set計算出室內溫度追蹤誤差；C.利用回風溫度值Tz、送風溫度值Ts、系統送風量vs，結合空氣的比熱與空氣密度計算出瞬時顯熱負荷；D.使用溫度值采樣周期、空調房間體積Vz，結合空氣比熱與空氣密度建立模型參數，通過室內溫度追蹤誤差、期望回風溫度值、瞬時顯熱負荷、系統送風量、模型參數及松弛因子γ計算出系統需要的送風溫度值Tr，γ設置范圍為(0,1)；E.根據測量的實時送風溫度值與系統需要的送風溫度值的比較結果，計算水閥開度大小，通過調節水閥開度大小，從而控制送風溫度。

【技術特征摘要】
1.一種定風量空調系統室溫控制方法，其特征在于，依次包括以下步驟：A.預設期望回風溫度值、系統送風量、空調房間體積Vz和溫度值采樣周期；B.采集回風溫度值Tz，通過回風溫度值與期望回風溫度值Tz,set計算出室內溫度追蹤誤差；C.利用回風溫度值Tz、送風溫度值Ts、系統送風量vs，結合空氣的比熱與空氣密度計算出瞬時顯熱負荷；D.使用溫度值采樣周期、空調房間體積Vz，結合空氣比熱與空氣密度建立模型參數，通過室內溫度追蹤誤差、期望回風溫度值、瞬時顯熱負荷、系統送風量、模型參數及松弛因子γ計算出系統需要的送風溫度值Tr，γ設置范圍為(0,1)；E.根據測量的實時送風溫度值與系統需要的送風溫度值的比較結果，計算水閥開度大小，通過調節水閥開度大小，從而控制送風溫度。2.根據權利要求1所述一種定風量空調系統室溫控制方法，其特征在于，所述步驟C中，考慮到測量工具的動態過程，采用遺忘因子λ對估算的瞬時顯熱負荷進行處理，計算得出房間顯熱負荷，λ設置范圍為(0,1)。3.根據權利要求2所述一種定風量空調系統室溫控制方法，其特征在于，步驟D中所述的系統需要的送風溫度值的計算方法具體為：qz＝caρavs(Tz-Ts)(2)ζz,k＝λζz,k-1+(1-λ)qz(3)其中，cɑ、ρɑ分別為空氣的比熱與密度，α1、α2為模型參數，ez為室內溫度追蹤誤差，ez＝Tz-Tz,set，γ為松弛因子，設置范圍為(0,1)，h為采樣周期，ζz為計算的房間顯熱負荷，qz為估算的瞬時顯熱負荷，采用遺忘因子λ對式(2)估算的負荷值進行處理，λ設置范圍為(0,1)；式(3)，k表示當前采樣時刻，k-1表示上個采樣時刻。4.根據權利要求1所述一種定風量空調系統室溫控制方法，其特征在于，所述步驟E中，水閥開度控制算法為增量式PI算法，即采用PI算法通過調節水閥開度追蹤系統需要的送風溫度值。5.一種定風量空調系統室溫控制裝置，包括空調機組(1)，其特征在于，還包括：室溫控制器(13)用于預設期望回風溫度值、系統送風量、空調房間體積Vz和溫度值采樣周期；回風溫度傳感器(11)作為所述室溫控制器(13)的輸入與所述室溫控制器(13)一個輸入端電連接，用于采集定風量空調系統回風溫度；送風溫度傳感器(12)作為所述室溫控制器(13)的輸入與所述室溫控制器(13)另一個輸入端電連接，用于采集定風量空調系統送風溫度；電動調節水閥(8)用于調節水量大小；電動調節水閥執行器(9)作為所述室溫控制器(13)的輸出與所述室溫控制器(13)輸出端電連接，設于所述電動調節水閥(8)上，用于執行電動調節水閥(8)的開度調節；所述室溫控制器(13)還...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阮長龍，朱陸溪，吳俊杰，
申請(專利權)人：武漢捷高技術有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42