CN105674512A

CN105674512A - 基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法及系统

Info

Publication number: CN105674512A
Application number: CN201610195326.3A
Authority: CN
Inventors: 钟如仕; 李光裕; 杜军
Original assignee: SHENZHEN XINHUANNENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN XINHUANNENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2016-06-15

Abstract

本发明公开了一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法及系统，涉及空调节能控制领域。所述节能控制方法包括：检测室外的新风的温度和湿度，根据检测到的新风的温度值T_o和湿度值H_o，计算出新风焓值h_o；检测回风管中的回风温度Tr和湿度值Hr，并计算出回风焓值hr；比较新风焓值h_o和回风管中回风焓值hr的大小，根据大小调节输出控制信号控制新风电动阀和回风电动阀的开度；变风量调节的步骤；变送风温度控制调节的步骤；变送风露点温度控制的步骤。本发明通过多变参数调节，从而使得系统与末端的负荷更加匹配，减小空调区域的温度偏差，极大地降低了系统所需的运行能耗；并且在保证室内空气品质的同时，系统运行也更加稳定、高效。

Description

基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及空调节能控制领域，尤其涉及一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法及系统。

背景技术

恒温恒湿空调对室内温度、湿度波动和区域偏差控制有着严格要求，可广泛应用于电子、光学设备、医疗卫生、生物制药等行业，其作用是调节房间的空气温度，并保证空气质量。对于有空调精度要求的系统，一般均需要采用恒温恒湿空调机组的全空气系统。

随着生产工艺要求的提高，对生产空间内的空气环境的要求也越来越高，恒温恒湿空调机组一般的控制精度要求为Δt＝±1C，ΔΦ＝±10％。恒温恒湿空调系统要求能随着室内、室外负荷变化进行调节的同时也要满足室内热湿环境在设计的偏差内，又要降低能耗，减少环境污染，因此在保证恒温恒湿空调温度、湿度控制的同时怎样才能节能且高效运行成为研究的重要课题。

传统的空调系统设计为了节省处理新风的能耗，会将新风量固定在满足室内卫生标准或室内压差所要求的最小新风量，在冬、夏季典型工况下节能是毫无疑问的。但对于过渡季节的空调与控制，按夏季工况设计选用的设备容量大，小负荷下运行能耗大、控制难，按最小新风量设计的空调系统和新风系统，新风量有限，不能调节。

有些节能公司也尝试过变风量空调技术。然而，变风量空调技术诞生以来，如何设定系统的送风温度、湿度等一直没有很好的得到解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法及系统，旨在解决现有技术中无法根据环境改变而实时调节系统，无法使系统与末端的负荷相匹配的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，包括：检测室外的新风的温度和湿度，并根据检测到的新风的温度值T_o和湿度值H_o，计算出新风焓值h_o；

检测回风管中的回风温度Tr和湿度值Hr，并计算出回风焓值hr；

比较计算出的室外的新风焓值h_o和回风管中回风焓值hr的大小，根据大小调节输出控制信号控制新风电动阀和回风电动阀的开度；

变风量调节的步骤；

变送风温度控制调节的步骤；

变送风露点温度控制的步骤。

其中，所述比较计算出的室外的新风焓值h_o和回风管中回风焓值hr的大小，根据大小调节输出控制信号控制新风电动阀和回风电动阀的开度包括：

当新风焓值h_o≥回风焓值hr时，输出控制信号控制新风电动阀为最小开度，控制回风电动阀为全开；

当新风焓值h_o﹤回风焓值hr时，输出控制信号控制新风电动阀为全开，控制回风电动阀为最小开度。

其中，所述变风量调节的步骤包括：

比较所检测到的回风风管的的回风温度T_r与设定回风温度T_r-设定的偏差，依据比较偏差PID调节输出控制信号控制变频器进行频率调节；

对送风机进行风量调节使得回风温度满足设置值，实现不同负荷下的变风量调节。

其中，所述变送风温度控制调节的步骤包括：

检测变频器频率的反馈值，根据检测到的变频器频率的反馈值与预设频率值的偏差，PID调节输出送风温度设定值T_s-设定；

检测送风管的送风温度Ts，将送风温度Ts与设定值T_s-设定进行比较，根据比较偏差PID调节输出控制信号控制表冷电动阀及加热电动阀的开度。

其中，所述T_s-设定范围为13～18℃；所述预设频率值为40HZ。

其中，所述变送风露点温度控制的步骤包括：

通过回风温度设定值T_r-设定、回风湿度设定值H_r-设定计算出回风露点温度设定值T_r-d设定；

检测回风管的露点温度T_r-d，将露点温度T_r-d与回风露点温度设定值T_r-d设定比较，计算送风露点温度设定值T_s-d设定；

将送风露点温度T_s-d与送风露点温度设定值T_s-d设定进行比较，根据比较偏差PID调节控制表冷电动阀或加湿器阀门的开度。其中，所述送风露点温度设定值T_s-d范围在T_r-d设定-0.5～T_r-d设定-5之间进行调节。

为实现上述目的，另一方面，本发明还提供一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统，所述系统包括：控制器以及与控制器连接的变频器、新风风管、回风风管、送风管以及送风机；

所述新风风管上设置有第一温度传感器、第一湿度传感器以及新风电动阀；所述控制器分别信号连接所述新风电动阀、第一温度传感器和第一湿度传感器；

所述回风风管上设置有第二温度传感器、第二湿度传感器、回风露点温度传感器以及回风电动阀；

所述送风管上设置有第三温度传感器、送风露点温度传感器、、表冷电动阀、加湿器控制阀以及加热电动阀，所述送风管还与所述送风机连接；

所述控制器还分别信号连接所述回风电动阀、第二温度传感器、第二湿度传感器、回风露点温度传感器以及第三温度传感器、送风露点温度传感器、表冷电动阀、加热电动阀和加湿器控制阀。

其中，所述送风管上还设置有表冷器、加湿器和加热器。

其中，所述加湿器为电极加湿、蒸汽加湿或者喷雾加湿。

本发明至少具有以下有益效果：在本发明实施例提供的空调机组节能控制方法通过结合控制各电动阀门的开度变化，进行改变新回风比例、变风量调节、变送风温度控制及变送风露点温度控制，通过多变参数调节，从而使得系统与末端的负荷更加匹配，减小空调区域的温度偏差，同时使的气流分布比较稳定，极大地降低了系统所需的运行能耗；并且在保证室内空气品质的同时，系统运行也更加稳定高效；极大地降低了系统运行和维护成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1为本发明实施例一一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法的方法流程图；

图2为本发明实施例一步骤S40的具体方法流程图；

图3为本发明实施例一步骤S50的具体方法流程图；

图4为本发明实施例一步骤S60的具体方法流程图；

图5为本发明实施例二一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统的电路示意图；

图6为本发明实施例二一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统的结构示意图；

图7为本发明实施例三一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种空调机组的控制方法及控制系统，可广泛应用于电子、光学设备、医疗卫生、生物制药等行业的生产空间，其作用是调节生产车间中的空气的温度、湿度，并保证空气质量；从而使得清洁车间中温度和湿度满足一定的要求。

实施例一：

请参阅图1至图4，本发明实施例一提供一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，包括步骤：

S10、检测室外的新风的温度和湿度，并根据检测到的新风的温度值T_o和湿度值H_o计算出新风焓值h_o，具体计算公式如下：

P_{o} = ({2.718282}^{16.77521 - \frac{4097.387}{T_{o} + 237.2651}}) \times 1000

d_{o} = \frac{6.22 \times P_{O} \times H_{O}}{100000 - 0.01 \times P_{O} \times H_{O}}

h_o＝1.01×T_O+0.001×d_o×(2501+1.85×T_O)

T_O-d＝-35.957-1.8726×LN(H_O×P_o×0.01)+1.1689

×(LN(H_O×P_o×0.01))²

其中：

T_o为室外温度，单位为℃；

H_o为室外湿度，RH％表示相对湿度的单位；

P_o为水蒸气分压力，单位为Pa；

d_o为含湿量，单位为g/kg，表示1kg干空气所带有的水蒸气的质量；

h_o为室外空气含湿量即新风焓值，单位为kJ/kg干空气

T_o-d为室外露点温度，即是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度，单位为℃。

S20、检测回风管中的回风温度Tr和湿度值Hr，并计算出回风焓值hr；

具体计算公式与步骤S10中新风焓值h_o基本相似，具体如下：

P_{r} = ({2.718282}^{16.77521 - \frac{4097.387}{T r + 237.2651}}) \times 1000

d_{r} = \frac{6.22 \times P_{r} \times H r}{100000 - 0.01 \times P_{r} \times H r}

hr＝1.01×Tr+0.001×d_r×(2501+1.85×Tr)；

T_r为回风管中温度，单位为℃；

H_o为回风管中湿度，RH％表示相对湿度的单位；

P_r为回风管中的水蒸气分压力，单位为Pa；

d_r为回风管中的含湿量，单位为g/kg，表示1kg干空气所带有的水蒸气的质量；

hr为回风管中空气含湿量即回风焓值，单位为kJ/kg干空气。

S30、比较计算出的室外的新风焓值h_o和回风管中回风焓值hr的大小，根据大小调节输出控制信号控制新风电动阀和回风电动阀的开度。

具体地，当h_o≥hr时，控制器输出控制信号控制新风电动阀为最小开度，控制回风电动阀为全开。

当h_o﹤hr时，控制器输出控制信号控制新风电动阀为全开，控制回风电动阀为最小开度。

S40、变风量调节的步骤；

具体包括：

S401、比较所检测到的回风风管的的回风温度T_r与设定回风温度T_r-设定，的偏差，控制器依据比较偏差PID调节输出控制信号给变频器进行频率调节；

S402、变频器对送风机进行风量调节使得回风温度满足设置值，实现不同负荷下的变风量调节。

S50、变送风温度控制调节的步骤；

具体包括：

S501、检测变频器频率、的反馈值，根据检测到的变频器频率的反馈值与预设频率值的偏差，PID调节输出送风温度设定值T_s-设定，T_s-设定范围为13～18℃；

本实施例中，所述预设频率值为40HZ。

S502、检测送风管的送风温度Ts，将送风温度Ts与设定值T_s-设定进行比较，依据比较偏差PID调节输出控制信号给表冷电动阀及加热电动阀进行开度调节。

S60、变送风露点温度控制的步骤

具体包括：

S601、通过回风温度设定值T_r-设定、回风湿度设定值H_r-设定计算出回风露点温度设定值T_r-d设定；

具体计算公式如下：

S602、检测回风管的露点温度T_r-d，将露点温度T_r-d与回风露点温度设定值T_r-d设定比较，计算送风露点温度设定值T_s-d设定。

一般情况下，送风露点温度设定值T_s-d范围在T_r-d设定-0.5～T_r-d设定-5之间进行调节。

S603、将送风露点温度T_s-d与送风露点温度设定值T_s-d设定进行比较，根据比较偏差PID调节控制表冷电动阀或加湿器阀门的开度。

在本实施例中，送风露点温度T_s-d及送风温度T_s同时参与控制表冷阀阀门的开度，并且以送风露点温度T_s-d作为优先控制。

需要说明的是：上述步骤S40、S50、S60并没有步骤先后顺序，可以同时检测进行，也可以在生产过程中根据实际情况前后进行。

本发明实施例通过控制器接收各风管上的温度传感器和湿度传感器传来的信号，并由控制器预编程序对新风及回风焓值进行计算比较分析，通过比较偏差PID调节新风和回风电动阀的开度，并将检测到的温度值、湿度值与预先设定值进行比较，通过比较偏差PID调节控制表冷电动阀、加热电动阀及加湿器阀门的开度，籍由送风露点温度及送风温度的协调优先控制，使得系统运行更加稳定和高效、节能。

本发明实施例基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法通过结合控制各电动阀门的开度变化，进行改变新回风比例、变风量调节、变送风温度控制及变送风露点温度控制，通过多变参数调节，从而使得系统与末端的负荷更加匹配，减小空调区域的温度偏差，同时使的气流分布比较稳定，极大地降低了系统所需的运行能耗；并且在保证室内空气品质的同时，系统运行也更加稳定高效；极大地降低了系统运行和维护成本。

实施例二：

请参阅图5及图6，本发明实施例二提供一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统，本实施例中，所述基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统用于保证洁净车间101中的空气环境，使得洁净车间101中空气能满足一定的湿度和温度要求。

所述基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统包括控制器301以及与控制器301连接的变频器311、新风风管501、回风风管503、送风管502、送风机602。所述送风机602与所述送风管502连接。

所述新风风管501上设置有第一温度传感器401、第一湿度传感器411以及新风电动阀201。所述第一温度传感器401用于检测室外的新风的温度，所述第一湿度传感器411用于检测室外的新风的湿度。

所述回风风管503上设置有第二温度传感器403、第二湿度传感器412、回风露点温度传感器422以及回风电动阀211。所述回风露点温度传感器422用于直接检测回风露点温度。所述第二温度传感器403用于检测回风风管的温度，所述第二湿度传感器412用于检测回风风管的湿度。

所述送风管502上设置有第三温度传感器402、送风露点温度传感器421、表冷电动阀221、加湿器控制阀231、加热电动阀241。所述送风露点温度传感器421直接检测送风露点温度。所述送风管502连接所述送风机602。

所述控制器301分别信号连接所述新风风管501上的新风电动阀201、第一温度传感器401和第一湿度传感器411；

所述控制器301还分别信号连接所述回风风管503上的回风电动阀211、第二温度传感器403、第二湿度传感器412、回风露点温度传感器422以及送风管502上的第三温度传感器402和送风露点温度传感器421；

在一实施例中，所述控制器301还连接所述变频器311，所述变频器311连接所述送风管502。

本发明实施例基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统通过改变新、回风比例控制、变风量调节、变送风温度控制、变送风露点温度控制、送风露点温度和送风温度协调优先控制，通过多变参数调节，从而能够确保室内空气品质，降低再热设备、冷却设备和风机等设备的电能耗能，从而使得整个空调机组节能控制系统达到高效节能、运行稳定的效果。

实施例三：

请参阅图7，其为本发明实施例三，该实施例三结构与上述实施例二结构基本相同，在此不再赘述，其不同之处在于：所述送风管502上还设置有表冷器601、加湿器603和加热器604。所述加湿器604可以是电极加湿、蒸汽加湿或者喷雾加湿。所述控制器301还连接所述送风管502上设置的表冷电动阀221、加热电动阀241以及加湿器控制阀231。

本发明基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统通过检测室外新风的温度和湿度，并计算出室内、室外空气的焓值，当室外空气焓值低于室内空气焓值时，空气处理过程为冷却减湿过程。此时如果采用最小新风量即将新风电动阀的开度控制到最小，使新、回风混合后再冷却减湿处理，会使送风管上的表冷器的能耗大于使用全新风时的能耗。而此时如果全开新风电动阀，回风电动阀的开度控制到最小，则可以节省空气处理的部分焓差，以达到节能目的。反之亦然。

本发明实施例通过变频器进行实时的频率调节控制，使风机频率尽量达到预设频率值40HZ，能耗大大降低，通过PID调节输出变频器频率后，系统送风量也随之改变，与室内负荷更加匹配，有效保证空调机组的控制精度，使系统节能运行。送风温差越小，冷热量抵消越多，但根据温度调节的结果不一定满足房间湿度调节要求。而送风露点直接影响相对湿度，因此通过改变送风露点温度，有利于得到室内较稳定的湿度，从而可以减轻湿度负荷带来的不利影响。相对于现有的空调机组系统，本发明通过多变参数调节能较好地实现高效节能的效果。

本发明基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统通过改变新、回风比例控制、变风量调节、变送风温度控制、变送风露点温度控制、送风露点温度和送风温度协调优先控制，通过多变参数调节，从而能够确保室内空气品质，降低再热设备、冷却设备和风机等设备的电能耗能，从而使得整个空调机组节能控制系统达到高效节能、运行稳定的效果。

本发明实施例的所述系统的运行方法在上述实施例一中已经详细描述，在此不作赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，包括：

检测室外的新风的温度和湿度，并根据检测到的新风的温度值T_o和湿度值H_o，计算出新风焓值h_o；

变风量调节的步骤；

变送风温度控制调节的步骤；

变送风露点温度控制的步骤。

2.根据权利要求1所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，所述比较计算出的室外的新风焓值h_o和回风管中回风焓值hr的大小，根据大小调节输出控制信号控制新风电动阀和回风电动阀的开度包括：

3.根据权利要求1或2所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，所述变风量调节的步骤包括：

4.根据权利要求1或2所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，所述变送风温度控制调节的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，所述T_s-设定范围为13～18℃；所述预设频率值为40HZ。

6.根据权利要求1或2所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，所述变送风露点温度控制的步骤包括：

将送风露点温度T_s-d与送风露点温度设定值T_s-d设定进行比较，根据比较偏差PID调节控制表冷电动阀或加湿器阀门的开度。

7.根据权利要求6所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制方法，其特征在于，所述送风露点温度设定值T_s-d范围在T_r-d设定-0.5～T_r-d设定-5之间进行调节。

8.一种基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统，其特征在于，包括控制器以及与控制器连接的变频器、新风风管、回风风管、送风管以及送风机；

所述送风管上设置有第三温度传感器、送风露点温度传感器、表冷电动阀、加湿器控制阀以及加热电动阀，所述送风管还与所述送风机连接；

9.根据权利要求8所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统，其特征在于，所述送风管上还设置有表冷器、加湿器和加热器。

10.根据权利要求9所述的基于多变参数调节的恒温恒湿空调机组节能控制系统，其特征在于，所述加湿器为电极加湿、蒸汽加湿或者喷雾加湿。