CN106288147A - 一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法，包括：(1)判断环境传感器是否存在故障，若不存在，该系统进行季节工况的自动判断，若存在，该系统进行季节工况的人工判断，同时对该传感器故障预警；(2)季节工况的判断；(3)判断设备传感器是否存在故障，若不存在，变风量系统执行季节工况下的一般控制方法，若存在，变风量系统执行季节工况下的特殊控制方法，同时对该传感器故障预警。本发明还公开了用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统。本发明通过对传感器的纠错和季节工况的判断，并根据不同季节的温湿度特点结合室内热湿负荷状况，预先设置各个季节的特殊运行策略，优化了对室内温湿度的控制效果，又减少了系统能耗。

Description

一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及全空气温湿度调节技术领域，特别是涉及一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法及系统。
背景技术
变风量系统(Variable Air Volume System，即VAV系统)是一种根据各空调房间负荷或控制需求变化，自动调节房间送风量，从而使室内参数达到要求的全空气空调系统。和普通定风量系统相比，该系统有节约风机能耗、末端独立调控等优势。
VAV系统通常由一个空调箱带多个变风量末端(即VAVBox)负责一片空调区域，虽然每个VAVBox的风量可以单独调节，但送风参数是一样的，均由空调箱决定。因此对于室内湿度变化较大的情况，变风量系统很难达到湿度控制要求。现有的温湿度独立控制变风量系统的出现就是为了解决这一问题。该温湿度独立控制变风量系统由VAV系统送出干燥空气，负责处理室内湿负荷和一部分冷负荷；由室内的其它末端如辐射吊顶、干式盘管、冷梁等负责处理室内其余的冷负荷。
由于温湿度独立控制变风量系统形式复杂、对传感器精度要求高、自控系统稳定性和自调节能力差，因此实际运行中常常出现室内温湿度控制不能达到预定参数、系统能耗高等问题。
由此可见，上述现有的温湿度独立控制变风量系统在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的简单方便、及时准确的用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法及系统，成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法，使其简单方便、及时准确的调整该变风量系统的控制策略，从而克服现有的温湿度独立控制变风量系统控制效果不佳、能耗高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法，包括：
(1)判断环境传感器是否存在故障，若不存在故障，所述变风量系统根据所述环境传感器的传输数据进行季节工况的自动判断，若存在故障，该变风量系统进行季节工况的人工判断，同时对所述环境传感器进行故障预警；
(2)通过步骤(1)对季节工况的判断，将季节工况分为夏季工况、冬季工况和过渡季工况；
(3)判断设备传感器是否存在故障，若不存在故障，所述变风量系统执行与步骤(2)判断得到的各季节工况下的一般控制方法，若存在故障，所述变风量系统执行与步骤(2)判断得到的各个季节工况下的特殊控制方法，同时对所述设备传感器进行故障预警；
其中，所述一般控制方法为所述变风量系统根据所述环境传感器和设备传感器的传输数据进行实时调整参数的控制方法；所述特殊控制方法为所述变风量系统根据不同季节的预设模式进行调整参数的控制方法。
作为本发明的一种改进，所述环境传感器或设备传感器的故障判断方法为：在检测周期内，若所述环境传感器或设备传感器的采集参数高于上限值Xmax、低于下限值Xmin或采集参数的变化值小于预设值dX时，判断所述环境传感器或设备传感器存在故障。
进一步改进，所述变风量系统对季节工况的自动判断方法为：
A、根据所述环境传感器上传的室内温度T1、室内湿度D1和室外温度T2、室内湿度D2，分别计算得到室内焓值h1和室外焓值h2；
B、通过比较所述室内焓值h1和室外焓值h2，判断季节工况，
当h1≤h2时，判断为夏季工况；
当h1＞h2，且T2≥预设值时，判断为过渡季工况；
当h1＞h2，且T2＜预设值时，判断为冬季工况。
进一步改进，所述步骤(1)还包括：若所述环境传感器存在故障，所述季节工况延续前一天的季节工况。
本发明还提供一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统，使其能及时准确的对所述变风量系统进行控制策略的调整，从而克服现有的温湿度独立控制变风量系统的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统，所述控制系统包括监测单元、处理单元和控制反馈单元，
所述监测单元，用于采集该变风量系统各执行单元及环境的参数，并上传至所述处理单元，其包括用于监测环境温湿度值的环境传感器和用于监测所述变风量系统各执行单元参数值的设备传感器；
所述处理单元，用于接收所述监测单元上传的监测数据，根据所述监测数据进行所述环境传感器和设备传感器的故障判断、季节工况的判断以及所述变风量系统采取何种控制方法的判断，并向所述控制反馈单元发出指令；
所述控制反馈单元，用于根据所述处理单元的判断情况控制所述变风量系统各执行设备的运行，并将各执行单元的运行状况反馈给所述处理单元。
进一步改进，所述环境传感器包括设置于室内的温度变送器和湿度变送器，以及设置于室外的温度变送器和湿度变送器。
进一步改进，所述设备传感器包括设置于所述变风量系统各执行设备上的温度变送器、湿度变送器、风压变送器和电动阀门定位器。
进一步改进，所述处理单元为工控机。
进一步改进，所述控制反馈单元包括PLC和各执行单元，所述各执行单元包括新风机组、空调机组、VAVbox、辐射吊顶和干式风机盘管。
进一步改进，所述控制反馈单元还包括传感器故障预警单元。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明通过对环境传感器和设备传感器的纠错判断，以及对季节工况的判断，并根据不同季节的温湿度特点结合室内热湿负荷状况预先设置各个季节的特殊运行策略，更加精确的达到风量调节的良好效果，既优化了温湿度独立控制变风量系统对室内温湿度的控制效果，又对因传感器故障导致的系统能耗增加的问题进行监测、报错和修正，达到了节能环保的目的。
附图说明
上述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，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统的结构示意图。
图2是本发明用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
参照附图1所示，本发明用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统，包括监测单元、处理单元和控制反馈单元。
该监测单元包括用于监测环境温湿度值的环境传感器和用于监测该变风量系统各设备参数值的设备传感器；其中，该环境传感器包括设置于室内的温度变送器和湿度变送器，以及设置于室外的温度变送器和湿度变送器。该设备传感器包括设置于该变风量系统中新风机组、空调机组、VAVbox和室内末端设备上的温度变送器、湿度变送器、风压变送器和电动阀门定位器。
该处理单元为工控机，用于接收该监测单元的监测数据，根据该监测数据利用其内置算法进行该环境传感器和设备传感器的故障判断、季节工况的判断以及各个季节工况下该变风量系统采取何种控制方法的判断，并向控制反馈单元发出指令；
该控制反馈单元，包括可编程逻辑控制器(PLC)和各执行单元，用于执行该处理单元发出的控制指令，并向处理单元反馈该各执行单元的运行状况。其中，该变风量系统各执行单元包括新风机组、空调机组、VAVbox、室内末端机构和传感器故障提示单元。该室内末端机构包括辐射吊顶和干式风机盘管。
参照附图2所示，上述用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统的控制方法，包括如下步骤：
(1)通过环境传感器采集的数据判断该环境传感器是否存在故障，若不存在故障，该变风量系统根据该环境传感器的传输数据进行季节工况的自动判断，若存在故障，该变风量系统进行季节工况的人工判断，同时对该环境传感器进行故障提示。
其中，该环境传感器的故障判断方法为：在检测周期内，若该环境传感器和设备传感器的上传参数高于上限值Xmax、低于下限值Xmin或上传参数的变化值小于某一值dX，则判断为该环境传感器和设备传感器存在故障。否则，该环境传感器不存在故障。
当然，该步骤中季节工况的判断方法还可以为，若该环境传感器存在故障，该季节工况延续前一天的季节工况。
(2)通过上述步骤(1)对季节工况的判断，将季节工况分为夏季工况、冬季工况和过渡季工况。该变风量系统对季节工况的自动判断方法为：
A、根据该环境传感器上传的室内温度T1、室内湿度D1和室外温度T2、室内湿度D2，分别计算得到室内焓值h1和室外焓值h2；
B、通过比较该室内焓值h1和室外焓值h2，判断季节工况，
当h1≤h2时，判断为夏季工况；
当h1＞h2，且T2≥预设值时，判断为过渡季工况；
当h1＞h2，且T2＜预设值时，判断为冬季工况。
(3)在上述步骤(2)判断的各个季节工况下，再通过设备传感器采集的数据判断该设备传感器是否存在故障，若设备传感器不存在故障，该变风量系统执行各个季节工况下的一般控制方法，若设备传感器存在故障，该变风量系统执行各个季节工况下的特殊控制方法，同时对该设备传感器进行故障提示；
其中，该各个季节工况下的一般控制方法为该变风量系统根据该环境传感器和设备传感器的传输数据进行实时调整参数的控制方法；该各个季节工况下的特殊控制方法为该变风量系统根据不同季节的预设模式进行调整参数的控制方法。
实施例
在我国南部沿海地区，温湿度独立控制变风量系统包括新风除湿机组、空调机组、VAVbox、辐射吊顶和干式风机盘管。实际运行时，室外新风经新风除湿机组除湿，再通过空调箱与回风混风后冷却，二次回风再热，由VAVbox送入空调房间，从而处理室内湿负荷和部分冷负荷，其余冷负荷由辐射吊顶和干式风机盘管处理。
首先，通过环境传感器对室内温湿度和室外温湿度进行监测，再根据所采集的监测数据进行环境传感器运行情况的故障判断，其故障判断方法：以某时长的一段时间T0作为检测周期，在该周期内，若：环境传感器参数高于某一上限值Xmax，或低于某一下限值Xmin，或传感器参数变化值小于某一值dX，则判断该环境传感器存在故障。否则，该环境传感器不存在故障。
当该环境传感器不存在故障时，该变风量系统根据该环境传感器的传输数据进行季节工况的自动判断，当该环境传感器存在故障，该变风量系统进行季节工况的人工判断或延续前一天的季节工况，同时对该环境传感器进行故障提示。
其中，该季节工况的自动判断方法为：利用室内温度T1、室内湿度D1和室外温度T2、室外湿度D2，计算室内焓值h1、室外焓值h2。
当h1≤h2时，判断为夏季工况；
当h1＞h2，T2≥某一数值时，判断为过渡季工况；
当h1＞h2，T2＜某一数值时，判断为冬季工况。
其次，通过设备传感器对新风除湿机组的进风温度、湿度，送风温度、湿度、冷冻水进水温度、出水温度、风阀开度和电动二通阀启停状态参数进行监测；对空调机组回风温度、湿度、送风温度、湿度、冷冻水进水温度、出水温度、回风阀开度和电动二通阀启停状态参数进行监测；对VAVbox的送风温度、湿度和风阀开度参数进行监测；对辐射吊顶的冷冻水进水温度、出水温度和电动二通阀启停状态参数进行监测；对干式风机盘管的冷冻水进水温度、出水温度和电动二通阀启停状态参数进行监测。
并根据所采集的监测数据进行设备传感器运行情况的故障判断，其故障判断方法同上述环境传感器的故障判断方法。
当设备传感器不存在故障时，该变风量系统采用一般控制策略运行，即该变风量系统根据环境传感器和设备传感器的采集和传输数据进行实时调整各执行单元中风阀开度、水阀开关的控制方法；
当设备传感器存在故障时，该系统先对故障传感器报错预警，若在一段较长时间T1内报错的传感器仍处于故障状态，则该系统将采用特殊运行策略运行。
该特殊运行策略为预设的特殊控制方法，如通过分别预估夏季、过渡季、冬季室外新风状态和室内热湿负荷，并结合系统供水温度预设新风除湿机组和空调机组的风阀开度和电动二通阀的启停频率，以及根据不同房间室内负荷特性预设辐射吊顶和干式风机盘管的电动二通阀的启停频率和VAVbox的风阀开度，进行在相应的设备传感器长时间处于故障状态时，系统采用的特殊模式运行，从而达到基本保证室内控制效果的同时，减少因传感器故障导致的系统能耗增加。
本发明用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法和系统，一方面优化了温湿度独立控制变风量系统对室内温湿度的控制效果，另一方面对可能出现的造成系统能耗高的问题进行监测、报错和修正，起到了节能环保的效果。
本发明根据不同季节的温湿度特点并结合室内热湿负荷状况预先设置夏季特殊运行策略、过渡季特殊运行策略和冬季特殊运行策略，达到基本保证室内控制效果的同时，减少因传感器故障导致的系统能耗增加的目的。
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，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制方法，其特征在于，包括：
(1)判断环境传感器是否存在故障，若不存在故障，所述变风量系统根据所述环境传感器的传输数据进行季节工况的自动判断，若存在故障，所述变风量系统进行季节工况的人工判断，同时对所述环境传感器进行故障预警；
(2)通过步骤(1)对季节工况的判断，将季节工况分为夏季工况、冬季工况和过渡季工况；
(3)判断设备传感器是否存在故障，若不存在故障，所述变风量系统执行与步骤(2)判断得到的各季节工况下的一般控制方法，若存在故障，所述变风量系统执行与步骤(2)判断得到的各个季节工况下的特殊控制方法，同时对所述设备传感器进行故障预警；
其中，所述一般控制方法为所述变风量系统根据所述环境传感器和设备传感器的传输数据进行实时调整参数的控制方法；所述特殊控制方法为所述变风量系统根据不同季节的预设模式进行调整参数的控制方法。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述环境传感器或设备传感器的故障判断方法为：在检测周期内，若所述环境传感器或设备传感器的采集参数高于上限值Xmax、低于下限值Xmin或采集参数的变化值小于预设值dX时，判断所述环境传感器或设备传感器存在故障。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述变风量系统对季节工况的自动判断方法为：
A、根据所述环境传感器上传的室内温度T1、室内湿度D1和室外温度T2、室内湿度D2，分别计算得到室内焓值h1和室外焓值h2；
B、通过比较所述室内焓值h1和室外焓值h2，判断季节工况，
当h1≤h2时，判断为夏季工况；
当h1＞h2，且T2≥预设值时，判断为过渡季工况；
当h1＞h2，且T2＜预设值时，判断为冬季工况。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括：若所述环境传感器存在故障，所述季节工况延续前一天的季节工况。
5.一种用于温湿度独立控制变风量系统的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括监测单元、处理单元和控制反馈单元，
所述监测单元，用于采集该变风量系统各执行单元及环境的参数，并上传至所述处理单元，其包括用于监测环境温湿度值的环境传感器和用于监测所述变风量系统各执行单元参数值的设备传感器；
所述处理单元，用于接收所述监测单元上传的监测数据，根据所述监测数据进行所述环境传感器和设备传感器的故障判断、季节工况的判断以及所述变风量系统采取何种控制方法的判断，并向所述控制反馈单元发出指令；
所述控制反馈单元，用于根据所述处理单元的判断情况控制所述变风量系统各执行单元的运行，并将各执行单元的运行状况反馈给所述处理单元。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述环境传感器包括设置于室内的温度变送器和湿度变送器，以及设置于室外的温度变送器和湿度变送器。
7.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述设备传感器包括设置于所述变风量系统各执行设备上的温度变送器、湿度变送器、风压变送器和电动阀门定位器。
8.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述处理单元为工控机。
9.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制反馈单元包括PLC和各执行单元，所述各执行单元包括新风机组、空调机组、VAVbox、辐射吊顶和干式风机盘管。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述控制反馈单元还包括传感器故障预警单元。
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