CN101561172B - 暖通空调水力管网输配节能的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空调系统控制方法，旨在提供一种暖通空调水力管网输配节能的控制方法。该方法中智能功率控制器和PID控制器根据回水温传感器测量温度值确定制冷或者制热模式，PID控制器对比支路回水温度设定值和支路回水温度测量值运行PID算法，输出单位化的电子开度，调节阀据此调整开度；智能功率控制器在不同模式下对比支路回水温度设定值和支路回水温度测量值运行PID作用算法，输出单位化控制信号，变频器据此调整频率。本发明以支路回水温度作为控制目标，使得控制更加直接，不会出现由于管网系统波动而造成管网系统失调；以各个支路回水温度作为调整功率的依据，而不是管网总的回水管路的温度，功率调整更加精确灵敏，能耗损失更小。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调系统控制方法，特别涉及一种暖通空调水力管网输配节能的控制方法。
背景技术
目前我国在能耗指标上远远低于世界先进水平，普遍存在能耗高、浪费严重等现象。如何贯彻执行节能减排技术已日益引起人们的重视，尤其在我国北方，采暖能耗是同类气候条件下发达国建的3-5倍，不仅是由于在用户使用过程中普遍缺少有效的计量装置，取暖收费普遍采用按房间面积计算，导致用户节能意识淡薄，能量浪费严重，违背了公平与公正的原则，同时也是由于北方大部分供暖管网没有进行供热控制，导致能耗严重；在国家大力提倡节能减排的情况下，诸多供暖管网也仅仅是对一次供热管网进行了简单的控制，而对真正耗能的二次供热管网缺乏有效的控制。在楼宇的供冷控制中，目前也是采用比较粗糙的控制方法，基本上是对每个支路进行管网的静态平衡或者动态平衡，同时根据管网总的回水管路的温度调整水泵频率或者制冷设备的功率。虽然这样的控制方案起到了很大的节能作用，但是其依旧忽视了一些关键问题，管网支路的静态平衡比较困难，且容易在系统波动中导致系统失衡，即使是动态平衡也存在这个问题；水泵频率和制冷设备的功率根据总的回水管路调整，其忽视了支路回水温度和管网总的回水温度的差异，以及各个支路间回水温度的差异。
目前公知的还没有类似的暖通空调水力管网输配节能的控制方法，利用该控制方法可以简洁、高效、优化的对管道供暖和供冷系统进行控制。
发明内容
本发明的发明目的在于克服现有暖通控制方法中存在的缺陷，提供一种应用于管道供暖和供冷系统控制的暖通空调水力管网输配节能的控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种暖通空调水力管网输配节能的控制方法，包括以下步骤：
(1)智能功率控制器和PID控制器根据回水温传感器测量的温度值确定制冷或者制热模式，制冷模式下PID控制器执行PID正作用算法，制热模式下PID控制器执行PID反作用算法；
(2)在PID控制器中设定支路回水温度设定值Tfs、支路回水温度上限值Tfs h和支路回水温度下限值Tfs l；
(3)PID控制器通过回水温度传感器获得支路回水温度测量值Tfp；当支路回水温度测量值Tfp大于支路回水温度上限值Tfs h或者小于支路回水温度下限值Tfs l时，PID控制器对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID算法，输出单位化的电子开度x；
(4)调节阀根据单位化的电子开度x调整开度，使支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp相等；
(5)在智能功率控制器中设定功率温度上限值Tgs h、功率温度下限值Tgs l；
(6)在制热模式下，当出现下述任意一种状况时，智能功率控制器对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID反作用算法，输出单位化控制信号x，变频器根据单位化控制信号x调整频率：
a、至少一支路回水温度测量值Tfp低于功率温度下限值Tgs l且该支路调节阀开度接近于全开；
b、至少一支路回水温度测量值Tfp高于功率温度上限值Tgs h且剩余支路回水温度测量值Tfp均高于支路回水温度下限值Tfs l；
c、所有支路回水温度测量值Tfp均高于支路回水温度下限值Tfs l且所有支路上无一调节阀接近于全开；
(7)在制冷模式下，当出现下述任意一种状况时，智能功率控制器对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID正作用算法，输出单位化控制信号x，变频器根据单位化控制信号x调整频率：
a、至少一支路回水温度测量值Tfp高于功率温度上限值Tgs h且该支路调节阀开度接近于全开；
b、至少一支路回水温度测量值Tfp低于功率温度下限值Tgs l且剩余支路回水温度测量值Tfp均低于支路回水温度上限值Tfs h；
c、所有支路回水温度测量值Tfp均低于支路回水温度上限值Tfs h且所有支路上无一调节阀接近于全开。
作为一种改进，所述的支路回水温度上限值Tfs h大于支路回水温度设定值Tfs，支路回水温度下限值Tfs l小于支路回水温度设定值Tfs。
作为一种改进，所述的功率温度上限值Tgs h大于功率温度设定值Tgs，功率温度下限值Tgs l小于功率温度设定值Tgs。
作为一种改进，所述的功率温度上限值Tgs h在制热模式下大于支路回水温度设定值Tfs，且小于支路回水温度上限值Tfs h；在制冷模式下功率温度上限值Tgs h大于支路回水温度上限值Tfs h。
作为一种改进，所述的功率温度下限值Tgs l在制热模式下小于支路回水温度下限值Tfs l；在制冷模式下功率温度下限值Tgs l大于支路回水温度下限值Tfs l，且小于支路回水温度设定值Tfs。
作为一种改进，智能功率控制器和PID控制器根据回水温传感器测量的温度值作定性判断，以决定制冷模式或制热模式工作：当回水温度小于20度时自动选择制冷模式；当回水温度大于30度时自动选择制热模式；20～30度为过渡区，维持上一次运行模式(空调制冷模式的水温一般小于10度，制热模式的水温一般大于50度)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明以支路回水温度作为控制目标，使得控制更加直接，不会出现由于管网系统波动而造成管网系统失调。
(2)本发明以各个支路回水温度作为调整功率的依据，而不是管网总的回水管路的温度，功率调整更加精确、灵敏，能耗损失更小。
附图说明
图1是实施本发明方法的结构示意图；
具体实施方式
参考附图1，下面将对本发明进行详细描述：
具体实施例1提供了实施本发明方法的暖通空调水力管网，包括供水水泵1、变频器2、智能功率控制器3、调节阀4、回水温度传感器5、PID控制器6；调节阀4和回水温度传感器5分别通过电缆与PID控制器6相连接；PID控制器6通过通讯电缆与智能功率控制器3相连接；变频器2通过电缆分别与智能功率控制器3和供水水泵1相连接。
本实施例中，变频器2可选用西门子公司生产的MICROMASTER 4系列变频器；智能功率控制器3可选用西门子公司生产的S7-200或者S7-300或者S7-400系列PLC产品；PID控制器6可选用杭州优稳自动化系统有限公司生产的UWinUIC120通用显示控制仪表。
根据附图1，本实施例的具体工作原理和步骤如下所述：
(1)智能功率控制器3和PID控制器6根据回水温传感器5测量的温度值确定制冷或者制热模式，制冷模式下PID控制器6执行PID正作用算法，制热模式下PID控制器6执行PID反作用算法；
(2)在PID控制器6中设定支路回水温度设定值Tfs、支路回水温度上限值Tfs h和支路回水温度下限值Tfs l；
(3)PID控制器6通过回水温度传感器5获得支路回水温度测量值Tfp；当支路回水温度测量值Tfp大于支路回水温度上限值Tfs h或者小于支路回水温度下限值Tfs l时，PID控制器6对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID算法，输出单位化的电子开度x；
(4)调节阀4根据单位化的电子开度x调整开度，使支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp相等；
(5)在智能功率控制器3中设定功率温度上限值Tgs h、功率温度下限值Tgs l；
(6)在制热模式下，当出现下述任意一种状况时，智能功率控制器3对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID反作用算法，输出单位化控制信号x，变频器2根据单位化控制信号x调整频率：
a、至少一支路回水温度测量值Tfp低于功率温度下限值Tgs l且该支路调节阀4开度接近于全开；
b、至少一支路回水温度测量值Tfp高于功率温度上限值Tgs h剩余支路回水温度测量值Tfp均高于支路回水温度下限值Tfs l；
c、所有支路回水温度测量值Tfp均高于支路回水温度下限值Tfs l且所有支路上无一调节阀4接近于全开；
(7)在制冷模式下，当出现下述任意一种状况时，智能功率控制器3对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID正作用算法，输出单位化控制信号x，变频器2根据单位化控制信号x调整频率：
a、至少一支路回水温度测量值Tfp高于功率温度上限值Tgs h且该支路调节阀4开度接近于全开；
b、至少一支路回水温度测量值Tfp低于功率温度下限值Tgs l且剩余支路回水温度测量值Tfp均低于支路回水温度上限值Tfs h；
c、所有支路回水温度测量值Tfp均低于支路回水温度上限值Tfs h且所有支路上无一调节阀4接近于全开。
本实施例中，支路回水温度上限值Tfs h大于支路回水温度设定值Tfs，支路回水温度下限值Tfs l小于支路回水温度设定值Tfs。功率温度上限值Tgs h大于功率温度设定值Tgs，功率温度下限值Tgs l小于功率温度设定值Tgs。功率温度上限值Tgs h在制热模式下大于支路回水温度设定值Tfs，且小于支路回水温度上限值Tfs h；在制冷模式下功率温度上限值Tgs h大于支路回水温度上限值Tfs h。功率温度下限值Tgs l在制热模式下小于支路回水温度下限值Tfs l；在制冷模式下功率温度下限值Tgs l大于支路回水温度下限值Tfs l，且小于支路回水温度设定值Tfs。
智能功率控制器3和PID控制器6根据回水温传感器5测量的温度值作定性判断，以决定制冷模式或制热模式工作：当回水温度小于20度时自动选择制冷模式；当回水温度大于30度时自动选择制热模式；20～30度为过渡区，维持上一次运行模式。
显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种暖通空调水力管网输配节能的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 智能功率控制器和PID控制器根据回水温度传感器测量的温度值确定制冷或者制热模式，制冷模式下PID控制器执行PID正作用算法，制热模式下PID控制器执行PID反作用算法；
(2)在PID控制器中设定支路回水温度设定值Tfs、支路回水温度上限值Tfs h和支路回水温度下限值Tfs l；
(3)PID控制器通过回水温度传感器获得支路回水温度测量值Tfp；当支路回水温度测量值Tfp大于支路回水温度上限值Tfs h或者小于支路回水温度下限值Tfs l时，PID控制器对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID算法，输出单位化的电子开度x；
(4)调节阀根据单位化的电子开度x调整开度，使支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp相等；
(5)在智能功率控制器中设定功率温度上限值Tgs h、功率温度下限值Tgs l；
(6)在制热模式下，当出现下述任意一种状况时，智能功率控制器对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID反作用算法，输出单位化控制信号χ，变频器根据单位化控制信号χ调整频率：
a、至少一支路回水温度测量值Tfp低于功率温度下限值Tgs l且该支路调节阀开度接近于全开；
b、至少一支路回水温度测量值Tfp高于功率温度上限值Tgs h且剩余支路回水温度测量值Tfp均高于支路回水温度下限值Tfs l；
c、所有支路回水温度测量值Tfp均高于支路回水温度下限值Tfs l且所有支路上无一调节阀接近于全开；
(7)在制冷模式下，当出现下述任意一种状况时，智能功率控制器对比支路回水温度设定值Tfs和支路回水温度测量值Tfp运行PID正作用算法，输出单位化控制信号χ，变频器根据单位化控制信号χ调整频率：
a、至少一支路回水温度测量值Tfp高于功率温度上限值Tgs h且该支路调节阀开度接近于全开；
b、至少一支路回水温度测量值Tfp低于功率温度下限值Tgs l且剩余支路回水温度测量值Tfp均低于支路回水温度上限值Tfs h；
c、所有支路回水温度测量值Tfp均低于支路回水温度上限值Tfs h且所有支路上无一调节 阀接近于全开。
2.根据权利要求1所述的暖通空调水力管网输配节能的控制方法，其特征在于，所述的支路回水温度上限值Tfs h大于支路回水温度设定值Tfs，支路回水温度下限值Tfs l小于支路回水温度设定值Tfs。
3.根据权利要求1所述的暖通空调水力管网输配节能的控制方法，其特征在于，所述的功率温度上限值Tgs h大于功率温度设定值Tgs，功率温度下限值Tgs l小于功率温度设定值Tgs。
4.根据权利要求1所述的暖通空调水力管网输配节能的控制方法，其特征在于，所述的功率温度上限值Tgs h在制热模式下大于支路回水温度设定值Tfs，且小于支路回水温度上限值Tfs h；在制冷模式下功率温度上限值Tgs h大于支路回水温度上限值Tfs h。
5.根据权利要求1所述的暖通空调水力管网输配节能的控制方法，其特征在于，所述的功率温度下限值Tgs l在制热模式下小于支路回水温度下限值Tfs l；在制冷模式下功率温度下限值Tgs l大于支路回水温度下限值Tfs l，且小于支路回水温度设定值Tfs。
6.根据权利要求1所述的暖通空调水力管网输配节能的控制方法，其特征在于，智能功率控制器和PID控制器根据回水温传感器测量的温度值作定性判断，以决定制冷模式或制热模式工作：当回水温度小于20度时自动选择制冷模式；当回水温度大于30度时自动选择制热模式；20～30度为过渡区，维持上一次运行模式。
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