CN102954557B - 一种空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，按照如下步骤进行：a.获取室内环境温度信号Ta和温度控制末端的进出介质温差ΔT；b.根据所述室内环境温度Ta确定最佳计算温差ΔT_option；c.根据所述最佳计算温差ΔT_option与进出介质温差ΔT的第一比较结果，输出使得ΔT＝ΔT_option的控制信号调节所述温度控制末端的介质流量。与现有技术相比，本方案采用表现空调负荷的室内环境温度作为控制策略的参考基准，实现减小阀门开度或增大阀门开度，实时调整冷冻水流量的目的，通过室内环境温度Ta控制供出水温差可实时满足温度控制末端换热量的要求。在此基础上，本发明还提供一种空调系统温度控制末端的介质流量控制系统。

Description

一种空调系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种空调系统。

背景技术

随着科技、经济的发展，中央空调系统已成为现代建筑物中不可缺少的设施之一。由于中央空调系统耗能量通常较大，故其节能设计势在必行。众所周知，要确保中央空调系统按照设计的技术参数可靠地运行，并达到良好的温控效果，中央空调系统的水力平衡控制是关键技术。

现有技术中，为了解决中央空调系统水力不平衡的问题，通常需要在系统中设置多种动态或静态的平衡阀。在空调水系统中，每一台末端换热设备进水管或出水管需要安装电动二通阀、电动三通阀或电动球阀。当室内温度达到设定温度下限时，阀关闭；当室内温度高于设定温度上限时，阀打开。近年来，温差电动调节阀技术在空调系统中得以应用，通过设置在风机盘管的进水口和出水口的温度传感器，获得风机盘管的进出水实际温差，电动调节阀根据实际温差与设定温差比较的差值调节阀门开度，改变水流量，使得实际温差等于设定温差；也就是说，该技术根据风机盘管进出水温差来调节通过风机盘管的水流量，一方面起到开启、关闭风机盘管水路的作用，另一方面可控制末端风机盘管动态流量平衡。

但是，当冷冻水供水温度较高时，该控制技术将导致风机盘管的换热量减小。具体而言，风机盘管在名义工况下测试时，冷冻水进水温度7℃、出水温度12℃，进风干、湿球温度分别是27℃、19℃。在名义工况下，风机盘管进出水温差是5℃。显然，在中央空调实际使用过程中，冷冻水进水温度不会是理论值7℃，存在高于7℃的可能。例如，冷冻水供水温度为10℃，风机盘管进风干湿球温度为27℃和19℃。冷冻水与空气侧的换热温差ΔT减小，风机盘管换热量减小，实际的出水温度T₁与供水温度T₂差值减小。根据能量守恒，风机盘管的换热量Q＝mC_p(T₁-T₂)，如果要使(T₁-T₂)变为设置的5℃，由于换热量Q减小了，因此水的质量流量m减小；即，当冷冻水供水温度较高时，将导致风机盘管的换热量减小，影响系统能效。

有鉴于此，亟待针对现有空调系统的控制技术进行优化设计，在确保系统良好水力平衡的基础上，克服现有技术存在的上述缺陷。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，以最大限度地提高温度控制末端的换热量。在此基础上，本发明还提供一种空调系统温度控制末端的介质流量控制系统。

本发明提供的一种空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，按照如下步骤进行：

a.获取室内环境温度信号Ta和温度控制末端的进出介质温差ΔT；

b.根据所述室内环境温度Ta确定最佳计算温差ΔT_option；

c.根据所述最佳计算温差ΔT_option与进出介质温差ΔT的第一比较结果，输出使得ΔT＝ΔT_option的控制信号调节所述温度控制末端的介质流量。

优选地，步骤c中，若所述第一比较结果表征：所述最佳计算温差ΔT_option大于进出介质温差ΔT，则输出减小所述温度控制末端介质流量的控制信号；所述最佳计算温差ΔT_option小于进出介质温差ΔT，则输出增大所述温度控制末端介质流量的控制信号。

优选地，步骤c，若所述第一比较结果表征所述最佳计算温差ΔT_option等于进出介质温差ΔT，则执行步骤d：

d.根据所述进出介质温差ΔT与预设的缺水保护温差值的第二比较结果，若所述第二比较结果表征：所述进出介质温差ΔT大于预设的缺水保护温差值，则输出报警信号。

优选地，步骤b中，按照下式确定最佳计算温差ΔT_option：

ΔT_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0＜β≤1，名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27。

本发明提供的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，用于控制温度控制末端相应的阀门开度，包括：

第一温度采集装置，用于获取室内环境温度信号Ta；

第二温度采集装置，用于获取温度控制末端的进口介质温度；

第三温度采集装置，用于获取温度控制末端的出口介质温度；和

控制装置，包括：

计算单元，根据所述进口介质温度和出口介质温度计算所述温度控制末端的进出介质温差ΔT；

比较单元，根据所述室内环境温度确定最佳计算温差ΔT_option；并获得最佳计算温差ΔT_option与进出介质温差ΔT的第一比较结果；和

输出单元，根据所述比较单元获得的第一比较结果输出控制信号调节所述温度控制末端的介质流量，以使得ΔT＝ΔT_option。

优选地，若所述比较单元获得的所述第一比较结果表征：所述最佳计算温差ΔT_option大于进出介质温差ΔT，则所述输出单元输出减小所述温度控制末端介质流量的控制信号；所述最佳计算温差ΔT_option小于进出介质温差ΔT，则所述输出单元输出增大所述温度控制末端介质流量的控制信号。

优选地，所述控制器还包括：

存储单元，用于存储预设的缺水保护温差阈值；

若所述比较单元获取的第一比较结果表征所述最佳计算温差ΔT_option等于进出介质温差ΔT，则所述比较单元还获取所述进出介质温差ΔT与预设的缺水保护温差值的第二比较结果；若所述比较单元获得的所述第二比较结果表征：所述进出介质温差ΔT大于预设的缺水保护温差值，则所述输出单元输出报警信号。

优选地，所述存储单元还用于存储的名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27；所述比较单元按照下式确定最佳计算温差ΔT_option：

ΔT_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0＜β≤1。

优选地，所述阀门具体为V型球阀。

本发明有效利用了室内环境温度，基于室内环境温度来确定最佳计算温差ΔT_option，并根据所述最佳计算温差ΔT_option与进出介质温差ΔT的第一比较结果，输出调节所述温度控制末端介质流量的控制信号，以使得ΔT＝ΔT_option的控制信号。与现有技术相比，本方案采用表现空调负荷的室内环境温度作为控制策略的参考基准，通过实际温差与最佳温差比较生成驱动阀门的控制信号，实现减小阀门开度或增大阀门开度，实时调整冷冻水流量的目的；由于空调负荷直接影响温度控制末端的换热量，从而影响到供出水温差，进而可最大限度地实时满足温度控制末端的换热量需求。

本发明适用于多种形式的空调系统，特别适用于中央空调系统。

附图说明

图1是第一实施方式所述空调系统温度控制末端的介质流量控制方法的流程图；

图2是第一实施方式所述空调系统温度控制末端的介质流量控制系统的结构示意图；

图3是第一实施方式所述系统的控制装置单元框图；

图4是第二实施方式所述具有主控制面板的温度控制末端的温度采集装置布置示意图。

图中：

温度控制末端1、第二温度采集装置2、第三温度采集装置3、第一温度采集装置4、阀门5、控制装置6、计算单元61、比较单元62、输出单元63、存储单元64、主控制面板7、室内温度传感器71、第二温度采集装置72、第三温度采集装置73。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种空调系统温度控制末端的介质流量控制方法及控制系统，以最大限度地提高温度控制末端的换热量。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图1，该图是本实施方式所述空调系统温度控制末端的介质流量控制方法的流程图。

如图所示，该方法按照如下步骤进行：

a.获取室内环境温度信号Ta和温度控制末端的进出介质温差ΔT；

b.根据所述室内环境温度信号Ta确定最佳计算温差ΔT_option；

c.根据所述最佳计算温差ΔT_option与进出介质温差ΔT的第一比较结果，输出使得ΔT＝ΔT_option的控制信号调节所述温度控制末端的介质流量。

实际工作过程中，空调开机时，负荷最大，随着室内环境温度的降低，负荷逐步减小，而空调负荷直接影响到温度控制末端的换热量，从而影响到供出水温差。与现有技术相比，本方案采用表现空调负荷的室内环境温度作为控制策略的参考基准，通过实际温差与最佳温差比较生成驱动阀门的控制信号，实现减小阀门开度或增大阀门开度，实时调整冷冻水流量的目的，因此，可最大限度地提高温度控制末端的换热量。

也就是说，当室内环境温度较高时，温度控制末端需要较大的冷冻水流量，而当室内环境温度较低时，温度控制末端只需要较小的冷冻水流量。也就是说，最佳计算温差ΔT_option与室内环境温度Ta是线性关系。

具体而言，步骤c中，若第一比较结果表征：最佳计算温差ΔT_option大于进出介质温差ΔT，则输出减小所述温度控制末端介质流量的控制信号；最佳计算温差ΔT_option小于进出介质温差ΔT，则输出增大温度控制末端介质流量的控制信号。

进一步地，本方案可增设缺水报警功能。即，步骤c，若所述第一比较结果表征所述最佳计算温差ΔT_option等于进出介质温差ΔT，则执行步骤d：根据进出介质温差ΔT与预设的缺水保护温差值的第二比较结果，若第二比较结果表征：进出介质温差ΔT大于预设的缺水保护温差值，则输出报警信号；应当理解，本领域普通技术人员可根据实际系统配置要求预设的缺水保护温差值。

如此设置，操作人员可在报警信号的提示下，对系统中相关元件进行检测，以避免出现系统运行故障。当然，若第二比较结果表征：进出介质温差ΔT小于或等于预设的缺水保护温差值，则返回执行步骤b。

显然，可针对上述所述控制方法进行策略优化，以在满足控制精度的基础上，最大限度地提高温度控制末端的换热量。优选地，步骤b中，按照下式确定最佳计算温差ΔT_option：

ΔT_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0＜β≤1，名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27。T_a越大，则ΔT_option越小；T_a越小，则ΔT_option越大。显然，为了保证整个系统的水力平衡，ΔT_option不应小于3度，大于7度。

相应地，请参见图2，该图示出本实施所述空调系统温度控制末端的介质流量控制系统的示意图。

该系统用于控制温度控制末端1相应的阀门5开度，包括三个温度采集装置：第一温度采集装置4用于获取室内环境温度信号Ta，第二温度采集装置2用于获取温度控制末端1的进口介质温度T1，第三温度采集装置3用于获取温度控制末端1的出口介质温度T2。优选地，该第一温度采集装置4设置在温度控制末端1的回风箱中，以精准采集室内环境温度。

该系统的控制装置6包括计算单元61、比较单元62和输出单元63，具体请一并参见图3，该图示出了本实施例所述控制装置的单元框图。

其中，计算单元61根据进口介质温度T1和出口介质温度T2计算温度控制末端1的进出介质温差ΔT；其中，比较单元62根据室内环境温度信号Ta确定最佳计算温差ΔT_option；并获得最佳计算温差ΔT_option与进出介质温差ΔT的第一比较结果；其中，输出单元63根据比较单元62获得的第一比较结果输出控制信号调节温度控制末端1的介质流量，以使得ΔT＝ΔT_option。控制过程中，若比较单元62获得的第一比较结果表征：最佳计算温差ΔT_option大于进出介质温差ΔT，则输出单元63输出减小温度控制末端1介质流量的控制信号；最佳计算温差ΔT_option小于进出介质温差ΔT，则输出单元63输出增大温度控制末端1介质流量的控制信号。

优选地，阀门5具体为V型球阀。应当理解，对于需要采用执行器来控制开度的阀门5而言，调节介质流量的控制信号输出至其执行器的信号接收端。

进一步地，控制器6还包括存储单元64，用于存储预设的缺水保护温差阈值；若比较单元62获取的第一比较结果表征最佳计算温差ΔT_option等于进出介质温差ΔT，则比较单元62还获取进出介质温差ΔT与预设的缺水保护温差值的第二比较结果；若比较单元62获得的第二比较结果表征：进出介质温差ΔT大于预设的缺水保护温差值，则输出单元63输出报警信号。

相应地，该存储单元64还用于存储的名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27；比较单元63按照下式确定最佳计算温差ΔT_option：ΔT_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0＜β≤1。特别说明的是，修正系统β的确定可根据具体使用工况确定，由于本领域普通技术人员基于现有技术完全可以确定，故本文不再赘述。

显然，获取室内环境温度信号Ta的第一温度采集装置4，可以如图2中所示配置为一独立的温度传感器。对于具有独立主控制面板7的温度控制末端，比如：风机盘管，其主控制面板7自身集成有一室内温度传感器71，显然，此时仅需要配置两个温度采集装置，一是获取温度控制末端1进口介质温度T1的第二温度采集装置72，另一是获取温度控制末端1出口介质温度T2的第三温度采集装置73。具体如图4所示，该图示出了具有主控制面板的温度控制末端的温度采集装置布置示意图。

本实施方式所述控制系统与第一实施方式的控制原理相同，故不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，其特征在于，该方法按照如下步骤进行：

a.获取室内环境温度信号Ta和温度控制末端的进出介质温差△T；

b.根据所述室内环境温度信号Ta确定最佳计算温差△T_option；

c.根据所述最佳计算温差△T_option与进出介质温差△T的第一比较结果，输出使得△T＝△T_option的控制信号调节所述温度控制末端的介质流量。

2.根据权利要求1所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，其特征在于，步骤c中，若所述第一比较结果表征：所述最佳计算温差△T_option大于进出介质温差△T，则输出减小所述温度控制末端介质流量的控制信号；所述最佳计算温差△T_option小于进出介质温差△T，则输出增大所述温度控制末端介质流量的控制信号。

3.根据权利要求2所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，其特征在于，步骤c，若所述第一比较结果表征所述最佳计算温差△T_option等于进出介质温差△T，则执行步骤d：

d.根据所述进出介质温差△T与预设的缺水保护温差值的第二比较结果；若所述第二比较结果表征：所述进出介质温差△T大于预设的缺水保护温差值，则输出报警信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制方法，其特征在于，步骤b中，按照下式确定最佳计算温差△T_option：

△T_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0<β≤1，名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27。

5.空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，用于控制温度控制末端相应的阀门开度，其特征在于，包括：

第一温度采集装置，用于获取室内环境温度信号Ta；

第二温度采集装置，用于获取温度控制末端的进口介质温度；

第三温度采集装置，用于获取温度控制末端的出口介质温度；和

控制装置，包括：

计算单元，根据所述进口介质温度和出口介质温度计算所述温度控制末端的进出介质温差△T；

比较单元，根据所述室内环境温度信号Ta确定最佳计算温差△T_option；并获得最佳计算温差△T_option与进出介质温差△T的第一比较结果；和

输出单元，根据所述比较单元获得的第一比较结果输出控制信号调节所述温度控制末端的介质流量，以使得△T＝△T_option。

6.根据权利要求5所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，其特征在于，若所述比较单元获得的所述第一比较结果表征：所述最佳计算温差△T_option大于进出介质温差△T，则所述输出单元输出减小所述温度控制末端介质流量的控制信号；所述最佳计算温差△T_option小于进出介质温差△T，则所述输出单元输出增大所述温度控制末端介质流量的控制信号。

7.根据权利要求5所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括：

存储单元，用于存储预设的缺水保护温差阈值；

若所述比较单元获取的第一比较结果表征所述最佳计算温差△T_option等于进出介质温差△T，则所述比较单元还获取所述进出介质温差△T与预设的缺水保护温差值的第二比较结果；若所述比较单元获得的所述第二比较结果表征：所述进出介质温差△T大于预设的缺水保护温差值，则所述输出单元输出报警信号。

8.根据权利要求7中所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，其特征在于，所述存储单元还用于存储的名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27；所述比较单元按照下式确定最佳计算温差△T_option：

△T_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0<β≤1。

9.根据权利要求8所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，其特征在于，所述阀门具体为V型球阀。

10.根据权利要求5或6所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，其特征在于，所述控制装置还包括存储单元，所述存储单元还用于存储的名义工况下的进出介质温差阈值为5，名义工况下的进风干球温度阈值为27；所述比较单元按照下式确定最佳计算温差△T_option：

△T_option＝5-β*(T_a-27)，式中，β为修正系数，0<β≤1。

11.根据权利要求10所述的空调系统温度控制末端的介质流量控制系统，其特征在于，所述阀门具体为V型球阀。