CN101354172A - 空调控制装置及空调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以改善热媒在出入口处的温差，提高热源的运转效率的空调控制装置及空调控制方法。冷水或热水等热媒从热源机(1)输出并通过阀(8)被供给到空调机(5)。空调控制装置(15)基于设定温度和供气温度的温差，计算出控制量，对阀(8)的开度进行调节。另外，空调控制装置(15)采集供气风量或外界空气热函作为空调负荷的值，并根据空调负荷，变更控制量的上限值或热媒的供给量的上限值。

Description

空调控制装置及空调控制方法

技术领域

本发明涉及控制空调机的空调控制装置及空调控制方法。

背景技术

在对室内的温度进行控制或对湿度进行控制时，现有技术是利用反馈控制来对阀的开度进行调节，它根据设定温度和室内温度间的温度差，或根据设定湿度和室内湿度间的湿度差，通过PID运算决定控制量，根据该控制量来调节阀的开度(例如参照日本发明专利公开公报特开平8-115102号、日本发明专利公开公报特开2004-69134号)。

设定温度和设定湿度等控制目标值是由使用者设定，室内温度和室内湿度是由传感器进行测量，一般而言，空调控制系统无法对上述的控制目标值和测量值的合理性进行判断。因此，即使在温度设定或湿度设定严重超出设备能力设计值时，或者，由于设置环境等的因素，测量值不能表示出真实的(测量的)温湿度时，为使室内的温、湿度与控制目标值一致，现有技术的空调控制系统会持续调节控制量。

但是，在采用这种控制方法时有这样的问题。例如对于能力只有使室内温度下降到22℃的空调机而言，如果该空调机的设定温度被设定到20℃，则上述的控制方法会无视空调机正处于能力不足的状况，而始终使阀的控制量达到100％(最大)，这样从热源机输出并由泵输往空调机的冷媒量处于设计流量以上，导致空调机的入口和出口处的冷媒的温差在设计值以下，这样，不仅会过多地消耗输送动力，而且还有热源机的运转效率降低这样的问题。

关于热媒在空调的入口和出口处的的温差低于设计值这一问题，以前在建筑设备业界就有所议论，但是时至今日尚未找到有效的解决方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以改善热媒在空调的入口和出口处的温差，以提高热源机的运转效率的空调控制装置及空调控制方法。

本发明是通过调整阀的开度来对空调机的热媒供给量进行控制的空调控制装置，该空调控制装置包括：采集空调负荷值的空调负荷采集机构；根据上述采集到的空调负荷，对输出到上述阀的控制量的上限值或上述热媒的供给量的上限值进行变更的上限值变更机构。

另外，作为本发明中的空调控制装置的一个构成例，当上述空调机为变风量空调机时，上述空调负荷采集机构将供气风量作为上述空调负荷采集。

另外，作为本发明中的空调控制装置的另一个构成例，当上述空调机为定风量空调机时，上述空调负荷采集机构计算出外界空气热函，并将该外界空气热函作为上述空调负荷采集。

另外，作为本发明中的空调控制装置的再另一个构成例，上述上限值变更机构根据上述空调负荷与其成比例地对上述控制量的上限值或上述热媒的供给量的上限值进行变更。

另外，本发明中的空调控制方法包括：采集空调负荷的值的空调负荷采集步骤；根据上述空调负荷，对输出到上述阀的控制量的上限值或者上述热媒的供给量的上限值进行变更的上限值变更步骤。

[发明的效果]

通过采用本发明，可根据空调负荷，对控制量的上限值或者向空调机的热媒供给量的上限值进行变更，这样，即使在(空调系统)被施以超限的设定值时，阀也不会太过于打开，不会有超过设计流量的热媒流动。这样，在采用本发明后，可以改善空调机的入口和出口处的热媒的温差，使温差在设计值以上，同时，可以提高热源机的运转效率。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式中的空调控制系统的结构的方框图。

图2是表示图1中的空调控制系统的空调控制装置的构成例的方框图。

图3是表示图2中的空调控制装置的动作的流程图。

图4是表示本发明第1实施方式中供气风量和控制量上限值之间关系的图。

图5是本发明第2实施方式的空调控制装置的构成例的方框图。

图6是表示本发明第二实施方式中的外界空气热函与控制量上限值之间的关系的图。

[符号说明]

1：热源机，2：热媒泵，3：供水集管，4：供水管道，5：空调机，6：回水管道，7：回水集管，8：阀，9：供水温度传感器，10：回水温度传感器，11：流量计，12：供气温度传感器，13：外界空气温度传感器，14：外界空气湿度传感器，15：空调控制装置，16：送风机，17：盘管，150：运算部，151、151a：空调负荷采集部，152、152a：控制量上限值变更部

具体实施方式

【第1实施方式】

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明第1实施方式中的空调控制系统的构成的方框图。

在图1中，标号1表示输出冷水或热水等热媒的热源机，标号2表示对热源机1输出的热媒进行运送的热媒泵，标号3表示将从多个热源机1输出的热媒进行混合的供水集管，标号4表示供水管道，标号5表示接收从供水集管3流出、经供水管道4运送过来的热媒的空调机，标号6表示回水管道，标号7表示在空调机5内被热交换、经回水管道6运送过来的热媒返回时所流经的回水集管，标号8表示对从供水集管3供给到空调机5的热媒的流量进行控制的阀，标号9表示将从供水集管3供给到空调机5的热媒的温度作为供水温度进行测量的供水温度传感器，标号10表示将从空调机5返回到回水集管7的热媒的温度作为回水温度进行测量的回水温度传感器，标号11表示将从空调机5返回到回水集管7的热媒的流量(被供给到空调机5的热媒的流量)作为负荷流量进行测量的流量计，标号12表示对从空调机5送出的供气温度进行测量的供气温度传感器，标号13表示外界空气温度传感器，标号14表示外界空气湿度传感器，标号15表示空调控制装置，标号16表示送风机，标号17表示空调机5的盘管。

被热媒泵2压送的热媒经热源机1冷却或加热，而后在供水集管3中混合，经供水管道4被供给到空调机5。热媒在空调机5内进行热交换，经回水管道6被返回至回水集管7后，再次被热媒泵2压送，沿以上的路径循环。例如，当热源机1作为冷冻机时，输出的热媒为冷水，当热源机1作为加热机时，输出的热媒为热水。

空调机5对从作为空调控制区域的室内返回空调控制系统的空气(回气)和外界来的空气的混合气进行冷却或加热，然后，被冷却或加热的供气由送风机16送到作为空调控制区域的室内。本实施方式中，对空调机5为VAV(Variable Air Volume，即变风量空调系统)方式的空调机的情况进行说明。

图2是表示空调控制装置15的构成例的方框图。空调控制装置15具有运算部150、空调负荷采集部151和控制量上限值变更部152。

图3是表示空调控制装置15的动作的流程图。首先，空调控制装置15的运算部150接收表示由供气温度传感器12所测得的供气温度的供气温度信号(图3中的步骤S1)。

空调控制装置15的空调负荷采集部151采集作为空调负荷的供气风量的值(步骤S2)。

空调控制装置15的控制量上限值变更部152根据空调负荷，变更控制量的上限值或者流经空调机的热媒量的上限值(步骤S3)。

在本实施方式中，假设最大负荷时的供气风量为100％，阀开度为100％。如果被供给到空调机5的入口空气(混合气)和出口空气的条件相同，那么冷或热的消耗量应当是随着供气风量的变化(减少)成比例地减少的。与负荷最大的夏季比较，中间期(春季、秋季)和冬季的入口空气负荷无疑是趋向于减小的。即，如果假定空气负荷是与供气风量成比例的，则可以考虑不会出现空调能力不足的情况。基于这样的设想，将控制量上限值变更部152设定成如图4所示的那样与空调负荷(供气风量)成比例地变更控制量上限值。在图4的例中，当空调负荷为最大负荷100％时，控制量上限值为最大值100％，当空调负荷仅为最大负荷时的50％时，控制量上限值为最大值的50％的程度。在设定如图4所示的特性时，也可以同时对控制的安全性加以考虑。

空调控制装置15的运算部150对空调机5进行控制，以使供气温度传感器12所测得的供气温度与由操作者或室内的居住者设定的设定温度一致。即，运算部150基于设定温度和供气温度间的温差，例如通过PID运算，求出控制量并同时计算出供气风量，得出的控制量被输入到空调机5的阀8，以对阀8的开度进行控制，另外，对送风机16的扇页转速进行控制，以使空调机5送出与运算得出的风量相一致的供气(步骤S4)。此时，运算部150将低于控制量上限值的控制量输出到阀8，此控制量上限值为由控制量上限值变更部152所变更后的控制量。即，当运算部150运算出的控制量在控制量上限值以下时，对运算出的控制量不做改变地直接输出到阀8，当运算部150运算出的控制量超过控制量上限值时，将控制量上限值输出到阀8。

上述的如图3所示的处理反复进行，直至系统停止动作为止(图3中步骤S5中的YES)。

另外，也可以由湿度传感器测量供气的湿度，运算部150基于设定湿度与实际的供气湿度间的差值，计算出控制量。

这样，在本实施方式中，根据空调负荷的大小改变控制量的上限值，由此可以自动地限制在进行反馈控制时的控制量，即使在(空调系统)被施以超限的设定值的情况下，阀8也不会太过于打开，不会有超过设计流量的热媒流动。这样，可以改善热媒在空调机5的入口和出口处的温差，使其在设计值以上，同时，可以提高热源机1的运转效率。

【第2实施方式】

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，由于空调控制系统的结构与第1实施方式相同，所以，用图1中的标号进行说明。在本实施方式中，对空调机5为定风量空调机的情况进行说明。

图5是表示本实施方式中的空调控制装置15的构成例的方框图。空调控制装置15具有运算部150、空调负荷采集部151a和控制量上限值变更部152a。在本实施方式中，空调控制装置15的动作也与图3所示的相同。

与第1实施方式相同，空调控制装置15的运算部150为使供气温度与设定温度一致对控制量进行运算，但将供气风量设定为固定值。

在本实施方式中，因为供气风量一定，所以将外界空气热函作为代替空调负荷的信息来使用。空调负荷采集部151a根据外界空气温度传感器13所测得的外界空气温度和外界空气湿度传感器14所测得的外界空气湿度，计算外界空气所具有的热量，即外界空气热函，由此将该外界空气热函作为空调负荷的估计值。

在本实施方式中，夏季、空调负荷最大时，影响空调负荷的各因素所占比例为，假设外界空气的影响成分(外界空气负荷、墙体负荷，即因建筑物墙体吸收热量所带来的负荷)占40％，室内发热的影响成分占60％，并假定外界空气的影响成分与外界空气热函的减少成比例地下降，以此对控制量上限值进行变更。由于难以对室内负荷的变化进行修正，所以仅以外界空气影响成分作为影响空调负荷变动的因素。因此，本实施方式的控制量上限值变更部152a设定成进行如图6所示、与空调负荷(外界空气热函)成比例地对控制量上限值进行变更。

这样，即使在本实施方式中，也可以取得与第1实施方式相同的效果。

另外，第1、第2实施方式中是根据空调负荷来改变控制量的上限值，但也可以按照空调负荷来改变供给空调机5的热媒的供给量的上限值。此时，在阀8上增加流量测量功能，由上限值变更部152、152a对阀8的流量上限值进行设定，使得流过阀8的热媒的流量处于被设定的上限值以下的范围内。

另外，对于第1、第2实施方式中所说明的空调控制装置，可以通过具有运算装置、存储装置及接口的微处理器和控制上述硬件资源的程序实现。

另外，在第1、第2实施方式中，以将供气风量和外界空气热函(焓)作为空调负荷为例进行说明，但是本发明不限于此，也可以将包含外界空气温度、室内的插座电力、照明在内的室内的消耗电力、室内人数、CO₂浓度、冷热水负荷热量等作为空调负荷。

【工业应用】

本发明可适用于空调控制。

Claims (5)

1.一种通过调整阀的开度来对空调机中的热媒供给量进行控制的空调控制装置，其特征在于，该装置具有：

采集空调负荷值的空调负荷采集机构，

上限值变更机构，该上限值变更机构根据上述采集到的空调负荷值，对输出到上述阀的控制量的上限值或上述热媒的供给量的上限值进行变更。

2.如权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，

上述空调机是变风量空调机时，上述空调负荷采集机构将供气风量作为上述空调负荷采集。

3.如权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，

上述空调机是定风量空调机时，上述空调负荷采集机构计算出外界空气热函，并将该外界空气热函作为上述空调负荷采集。

4.如权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于，

上述上限值变更机构根据上述采集到的空调负荷值与其成比例地对上述控制量的上限值或上述热媒的供给量的上限值进行变更。

5.一种通过调整阀的开度来对向空调机中的热媒供给量进行控制的空调控制方法，其特征在于，该方法具有：

采集空调负荷值的空调负荷采集步骤，

上限值变更步骤，上限值变更步骤根据上述采集到的空调负荷，对输出到上述阀的控制量的上限值或上述热媒的供给量的上限值进行变更。

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