CN101561171A

CN101561171A - 变风量中央空调末端控制系统及方法

Info

Publication number: CN101561171A
Application number: CNA2009100846086A
Authority: CN
Inventors: 张向东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2009-10-21

Abstract

本发明是有关于一种变风量中央空调末端控制系统及方法，该系统增设了回风口、回风管道以及控制出风口和回风口开闭的联动阀，该方法包括用户设定温度值；当实际温度不满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风被输送至房间内；当实际温度满足设定要求时，冷风或暖风不经过房间而直接返回中央空调系统中；当实际温度再次不满足设定要求时，重复上述步骤。本发明通过控制末端的空气导引，使中央空调系统相对于控制末端实现完全闭环，提高末端温度控制精度和系统使用的舒适度，并进一步提高能源使用效率，节能降耗，利于变风量中央空调系统的推广使用。

Description

变风量中央空调末端控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种中央空调末端控制系统及方法，特别是涉及一种可实现末端关闭的变风量中央空调末端控制系统及方法。

背景技术

变风量中央空调系统，由于其温度控制灵活有效、系统结构安装灵活、使用舒适性强、能源消耗低、噪声低、无冷凝水烦恼等优点，被视为目前较为先进的中央空调控制技术。现有的变风量中央空调系统由空气恒压源系统、温度控制系统、空气输送管道系统和末端控制系统(VAV BOX)四部分组成。其中，VAV BOX根据设计要求必须设置有最小风量，一是为了便于系统检测，二是为了防止VAV BOX风阀在关闭时产生啸叫，因此，现有的变风量中央空调控制均为准闭环控制，也就是说，开机后，经过自动调节，当某个末端控制温度达到设定的温度后，相应的VAV BOX将以最小风量注入室内。

由于变风量控制系统送风温度不变，以供暖状态为例来说，系统进入最小风量注入状态时，控制末端将产生三种工况：第一种，理想控制工况，即控制末端的注入热量与室内消耗热量相等，控制末端温度保持不变并与设定温度相等，此时能源使用效率最高，但在实际使用过程中，由于受到外界气温的影响，控制末端需要吸收的热量变化不定，从而难以达到理想工况的平衡状态；第二种，可控制工况，即控制末端的注入热量低于室内消耗的热量，当控制末端进入最小风量注入状态一段时间后，末端温度则达不到设定要求，控制风阀自动增大风量的注入，使得温度重新达到设定要求，再进入最小风量运行；第三种，过控制工况，即控制末端的注入热量高于室内消耗的热量，则室内温度将持续上升，而风阀已无法进一步关闭，使得温度得不到精确控制，甚至造成失控。以上是以中央空调供暖状态为例进行说明，在制冷状态下的使用状况与上述情形类似，在过控制工况中会出现温度持续下降的情况，在此不再赘述。

由此可见，上述的变风量中央空调末端控制系统及方法，虽具有节能且便于控制的优势，确实具有进步性，但是由于控制末端的准闭环和最小风量设计，尤其是上述过控制工况的客观存在，造成控制对象温度偏差大，使现有的变风量中央空调系统在实际应用上未能达到最佳的使用效果，并阻碍了变风量中央空调系统的广泛应用。如何能创设一种可精确控制末端温度，节能效果更好，且结构简单的变风量中央空调末端控制系统及方法，实属当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的变风量中央空调末端控制方法存在的缺陷，而提供一种新的变风量中央空调末端控制方法，所要解决的技术问题是使其通过控制末端的空气导引，使中央空调系统相对于控制末端实现完全闭环，提高末端温度控制精度，进一步提高能源使用效率，节能降耗，使变风量系统得到广泛推广，使从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的变风量中央空调末端控制系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的变风量中央空调末端控制系统，所要解决的技术问题是使其结构简单，并采用上述方法使末端真正关机成为可能，既便于控制也可进一步提高室内舒适度，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种变风量中央空调末端控制方法，包括以下步骤：步骤一，用户设定温度值；步骤二，比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度不满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风被输送至房间内；步骤三，实时比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风不经过房间而直接返回中央空调系统中；步骤四，实时比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度再次不满足设定要求时，重复步骤二、步骤三。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的变风量中央空调末端控制方法，所述的步骤二中，变风量中央空调末端控制系统的进风口和出风口被开启，同时关闭回风口；步骤三中，变风量中央空调末端控制系统的进风口以满足系统检测要求的最小风量注入，同时关闭出风口、开启回风口。

前述的变风量中央空调末端控制方法，所述的步骤二中，冷风或暖风依次通过送风装置、送风管道、进风口、出风口、出风管道、散流器被输送至房间内，房间内的空气则通过集风口、集风管道、集风装置进入中央空调系统作为补偿气体并参与后续循环；步骤三中，冷风或暖风依次通过送风装置、送风管道、进风口、回风口、回风管道、集风管道、集风装置返回中央空调系统中。

前述的变风量中央空调末端控制方法，所述的步骤一，用户利用温控器设定温度值；步骤二，由现场控制器指令电动执行机I开启进风口，并指令电动执行机II关闭回风口、开启出风口；步骤三，由现场控制器指令电动执行机I关闭进风口至满足系统检测要求的最小风量，同时指令电动执行机II关闭出风口、开启回风口。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种实现上述方法的变风量中央空调末端控制系统，包括控制箱体、进风口、出风口、回风口、进风阀、联动阀和回风管道，其中：联动阀包括联动设计的出风阀阀体和回风阀阀体，出风阀阀体和回风阀阀体平面呈夹角θ，0°＜θ≤90°；控制箱体，通过进风口、进风阀与变风量中央空调的送风管道连通，通过出风口、出风阀阀体与变风量中央空调的出风管道连通，通过回风口、回风阀阀体、回风管道与变风量中央空调的集风管道连通。

前述的变风量中央空调末端控制系统，所述的联动阀还包括联动阀杆，出风阀阀体和回风阀阀体均固定于联动阀杆上。

前述的变风量中央空调末端控制系统，还包括控制联动阀杆转动的电动执行机II。

前述的变风量中央空调末端控制系统，所述的进风阀设有一满足中央空调系统检测要求的最小进风量。

前述的变风量中央空调末端控制系统，所述的出风阀阀体与回风阀阀体平面夹角θ为90°。

前述的变风量中央空调末端控制系统，所述的进风阀包括进风阀阀体、与进风阀阀体固定连接的进风阀杆、以及控制进风阀杆转动的电动执行机I。

本发明与现有技术相比至少具有以下明显的优点和有益效果：

1、本发明变风量中央空调末端控制系统及方法，可实现变风量VAVBOX系统控制单元的真正关闭，提高了温度控制精度，有效节约能源，而在空调调控过程中，只要输入控制末端的最大风量和最小风量参数就可以精确控制末端的温度，不需要技术人员反复调整系统参数。

2、本发明变风量中央空调末端控制系统及方法，将最小风量导引回系统负压回风，再次参与系统运行，有效解决了系统检测和啸叫的问题。

3、本发明变风量中央空调末端控制系统，采用疏堵结合的原理，仅对现有的变风量中央空调末端控制系统做些微改变，结构简单，采用联动风阀(俗称“跟头阀”)，实现末端真正关闭和最小风量导回的效果，符合成本效益，且确实具有产业上的利用价值，适于产业界广泛推广使用。

综上所述，本发明是有关于一种变风量中央空调末端控制系统及方法，该系统增设了回风口、回风管道以及控制出风口和回风口开闭的联动阀，该方法包括用户设定温度值；当实际温度不满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风被输送至房间内；当实际温度满足设定要求时，冷风或暖风不经过房间而直接返回中央空调系统中；当实际温度再次不满足设定要求时，重复上述步骤。本发明通过控制末端的空气导引，使中央空调系统相对于控制末端实现完全闭环，提高末端温度控制精度和系统使用的舒适度，并进一步提高能源使用效率，节能降耗，利于变风量中央空调系统的推广使用。本发明具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构、方法上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的变风量中央空调末端控制系统及方法具有突出功效，从而更加适于实用，并具有广泛的产业利用价值。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明变风量中央空调末端控制系统的结构示意图。

图2是本发明变风量中央空调末端控制系统的使用状态示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的变风量中央空调末端控制系统及方法其具体实施方式、结构、方法、特征及其功效，详细说明如后。

本发明变风量中央空调末端控制方法，主要包括以下步骤：

步骤一，用户设定期望的房间温度值；

步骤二，比较当前房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度不满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风被输送至房间内，该步骤可使房间温度逐渐接近步骤一的设定值；

步骤三，步骤二持续进行并实时比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风不经过房间而直接返回中央空调系统，在此过程中，中央空调系统相对于该房间为闭环控制，房间被相对隔离，不会因为变风量中央空调的最小风量要求而持续降温或升温，精确控制房间温度。

步骤四，在闭环控制状态中，实时比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度再次不满足设定要求时，重复步骤二、步骤三以再次达到温度平衡状态。

请参阅图1、图2所示，本发明设计了实现上述方法的变风量中央空调末端控制系统(VAV BOX)，包括控制箱体11、进风口12、出风口13、回风口14、进风阀、联动阀和回风管道17。其中，进风阀控制进风口12的开闭，联动阀控制出风口13和回风口14的开闭。

联动阀包括联动设计的出风阀阀体163和回风阀阀体164。出风阀阀体163和回风阀阀体164平面呈夹角θ，0°＜θ≤90°，较佳的，两阀体平面垂直，即θ为90°。联动阀的联动设计包括但不限于如图1所示的，同时固定出风阀阀体163和回风阀阀体164的联动阀杆161，并可将联动阀杆161连接于电动执行机II 165，以实现联动阀的自动控制。本发明的联动阀设计，可实现出风口13和回风口14的同时控制，使其中一个风口开启时，另一风口处于关闭的工作状态。

进风阀包括进风阀阀体152、与进风阀阀体152固定连接的进风阀杆151、以及控制进风阀杆151转动的电动执行机I 155。根据变风量中央空调系统检测的要求，进风阀设有一最小进风量，也就是不会完全关闭。

进风阀和联动阀根据安装需要可置于控制箱体1内。控制箱体1通过进风口12、进风阀与变风量中央空调的送风管管道21连通，通过出风口13、出风阀阀体163与中央空调的出风管道31连通，通过回风口14、回风阀阀体164、回风管道17与中央空调的集风管道41连通，除这三个风口之外，控制箱体1的其他部分为相对封闭的设计。

结合上述系统结构及图2，以下对本发明变风量中央空调末端控制方法的控制步骤进一步详细说明：

步骤一，用户通过房间内的温控器6设定期望的温度值。

步骤二，当实际温度不满足设定要求时，现场控制器5通过自控系统信号(DDC)和已设定的程序，指令电动执行机I 155开启进风口12，并指令电动执行机II 165关闭回风口14，由于联动阀的作用，回风口14被关闭的同时出风口13被开启。变风量中央空调系统中的冷风或暖风依次通过送风装置2、送风管道21、进风口12、出风口13、出风管道31、散流器32输入房间内。房间内的空气则通过集风口42、集风管道41、集风装置4进入中央空调系统作为补偿气体并参与后续循环。

步骤三，当实际温度满足设定要求时，现场控制器5指令电动执行机I 155关闭进风口12至满足系统检测要求的最小风量，同时指令电动执行机II 165关闭出风口13，由于联动阀的作用，在关闭出风口13的同时，回风口14被开启。变风量中央空调系统中的冷风或暖风依次经过送风装置2、送风管道21、进风口12、回风口14、回风管道17、集风管道41、集风装置4直接返回中央空调系统中，而不经过房间。

步骤四，当实际温度再次不满足设定要求时，重复步骤二、步骤三。

本发明变风量中央空调末端控制系统及方法，是在现有VAV BOX的基础上对控制风阀进行了改造，增加一对有夹角的联动风阀，在系统检测保留最小进风量的前提下，使各控制末端在中央空调系统开、闭状态下都可与系统正压送风管道隔离，使VAV BOX实现闭环控制，从而对室内温度的控制精度达到要求，基本达到分体空调、盘管风机的使用效果，同时可以回收利用最小风量所携带的热能，使本发明的能源利用率高于分体空调、盘管风机、定风量中央空调，甚至超过现有的变风量中央空调，为中央空调变风量系统的大面积推广和使用创造了条件。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，任何熟悉本专业的技术人员，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1、一种变风量中央空调末端控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，用户设定温度值；

步骤二，比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度不满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风被输送至房间内；

步骤三，实时比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度满足设定要求时，变风量中央空调系统中的冷风或暖风不经过房间而直接返回中央空调系统中；

步骤四，实时比较房间实际温度与步骤一设定的温度，当实际温度再次不满足设定要求时，重复步骤二、步骤三。

2、根据权利要求1所述的变风量中央空调末端控制方法，其特征在于所述的

步骤二中，变风量中央空调末端控制系统的进风口和出风口被开启，同时关闭回风口；

步骤三中，变风量中央空调末端控制系统的进风口以满足系统检测要求的最小风量注入，同时关闭出风口、开启回风口。

3、、根据权利要求2所述的变风量中央空调末端控制方法，其特征在于所述的

步骤二中，冷风或暖风依次通过送风装置、送风管道、进风口、出风口、出风管道、散流器被输送至房间内，房间内的空气则通过集风口、集风管道、集风装置进入中央空调系统作为补偿气体并参与后续循环；

步骤三中，冷风或暖风依次通过送风装置、送风管道、进风口、回风口、回风管道、集风管道、集风装置返回中央空调系统中。

4、根据权利要求2所述的变风量中央空调末端控制方法，其特征在于所述的

步骤一，用户利用温控器设定温度值；

步骤二，由现场控制器指令电动执行机I开启进风口，并指令电动执行机II关闭回风口、开启出风口；

步骤三，由现场控制器指令电动执行机I关闭进风口至满足系统检测要求的最小风量，同时指令电动执行机II关闭出风口、开启回风口。

5、一种实现权利要求1-4任一权利要求所述方法的变风量中央空调末端控制系统，其特征在于包括控制箱体、进风口、出风口、回风口、进风阀、联动阀和回风管道，其中：

联动阀包括联动设计的出风阀阀体和回风阀阀体，出风阀阀体和回风阀阀体平面呈夹角θ，0°＜θ≤90°；

控制箱体，通过进风口、进风阀与变风量中央空调的送风管道连通，通过出风口、出风阀阀体与变风量中央空调的出风管道连通，通过回风口、回风阀阀体、回风管道与变风量中央空调的集风管道连通。

6、一种实现权利要求5所述方法的变风量中央空调末端控制系统，其特征在于所述的联动阀还包括联动阀杆，出风阀阀体和回风阀阀体均固定于联动阀杆上。

7、根据权利要求6所述的变风量中央空调末端控制系统，其特征在于还包括控制联动阀杆转动的电动执行机II。

8、根据权利要求5所述的变风量中央空调末端控制系统，其特征在于所述的进风阀设有一满足中央空调系统检测要求的最小进风量。

9、根据权利要求5所述的变风量中央空调末端控制系统，其特征在于所述的出风阀阀体与回风阀阀体平面夹角θ为90°。

10、根据权利要求5所述的变风量中央空调末端控制系统，其特征在于所述的进风阀包括进风阀阀体、与进风阀阀体固定连接的进风阀杆、以及控制进风阀杆转动的电动执行机I。