CN107270499B - 一种列车可调节送风控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车可调节送风控制方法，当可调送风口变化时，引起初始送风量M_S改变，以及引起风道当前压力值P偏离目标压力值P₀，送风机调速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀；同时初始总风量M_Z变化，引起初始新风量M_w同步变化，当新风量引入不变，调整可调新风门开度和可调回风门开度，并使调整后新风门有效通风面积S_w’与调整后回风门有效通风面积S_i’之间满足：S_w’/S_i’＝a％/(b％‑a％)。本发明的优点是可在保证新风引入量不变的前提下，使风道气压压力始终逼近合理的目标值，且使风道送风温度始终处于合理的目标区间，提高乘客舒适度。

Description

一种列车可调节送风控制方法

技术领域

本发明属于列车空调技术领域，具体的说，涉及一种列车可调节送风控制方法。

背景技术

空调系统是车辆中的一个重要组成部分，用以满足旅客在旅行生活中舒适性要求，空调系统包括空调机组、送风系统、新风系统、回风系统、排风系统和空调控制系统等，空调系统通过以上各部分协调工作，实现车辆内部空气制冷、加热以及通风换气等多项功能。

列车的送风过程主要由送风系统的送风机，将空调机组的车厢回风和引入的车外新风混合后，经空调机组降温或加温处理后送入列车的风道，然后经送风口送入列车客室内。

目前列车的空调送风机一般为不可调速的单速风机，少数为双速风机。且控制新风量的新风门多数为开、闭两个状态，少数为可调式风门；回风门为不可调节式风门；以及风道向客室送风的送风口均为不可调节式。同时，车厢温度是利用检测回风温度和目标温度的差值进行控制，有一定的滞后性。上述列车空调系统存在的问题和缺点主要为：车厢内的送风口不可调节，不能实现送风量、冷量/热量的按需分配，乘客不能根据个人人体感受调整吹向自身的送风量和随之送来的冷量/热量。一方面乘客乘坐舒适性不高，另一方面空调系统处于粗放式工作状态，造成能源消耗较高。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种列车可调节送风控制方法，可在保证新风引入量不变的前提下，使风道气压压力始终逼近合理的目标值，且使风道送风温度始终处于合理的目标区间，提高乘客舒适度。

本发明的技术方案是：一种列车可调节送风控制方法，其特征在于包括以下方法步骤：

当可调送风口变化时，引起初始送风量M_S改变，以及引起风道当前压力值P偏离目标压力值P₀，送风机调速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀；

同时初始总风量M_Z变化，引起初始新风量M_w同步变化，当新风量引入不变，调整可调新风门开度和可调回风门开度，并使调整后可调新风门有效通风面积S_w’与调整后可调回风门有效通风面积S_i’之间满足：

S_w’/S_i’＝a％/(b％-a％)；

其中，a％为初始新风量M_w在初始总风量M_Z的占比；

初始总风量M_Z＝初始新风量M_w+初始回风量M_i；

b％＝调整后总风量M_Z’/初始总风量M_Z。

优选的是，所述风道当前压力值P＞目标压力值P₀时，送风机降速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，当引入新风量不变时，同时增大可调新风门开度以及减小可调回风门开度，即增大调整后新风量在调整后总风量M_Z′中的占比。

优选的是，所述风道当前压力值P＜目标压力值P₀时，送风机提速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，当引入新风量不变时，同时减小可调新风门开度以及增大可调回风门开度，即减小调整后新风量在调整后总风量M_Z’中的占比。

优选的是，所述控制方法还包括温度调节过程，当可调送风口变化时，引起初始总风量M_Z以及初始新风量M_w改变，列车空调系统的变频空调感知到风量变化，若风道当前送风温度偏离温度目标区间，则变频空调的压缩机调整工作频率，使送风温度处于温度目标区间。

优选的是，所述控制方法用于列车空调系统，所述列车空调系统包括变频空调、风道、风门和送风口；所述变频空调包括设置于所述风门与所述送风口之间风道的送风机，所述变频空调通过变频控制送风机转速；所述风门包括与风道连通的可调新风门和可调回风门；所述送风口包括与风道连通的公共送风口和可调送风口。

优选的是，所述列车空调系统还包括检测装置，所述检测装置与变频空调的空调控制器电性连接，所述检测装置包括对风道内压力检测的压力检测装置，所述压力检测装置用于检测风道内的气压压力，并将压力信号传递给空调控制器，通过空调控制器控制送风机转速，进而保持风道内合适的送风风速。

优选的是，所述检测装置包括对风道内送风温度检测的温度检测装置，所述温度检测装置用于检测风道内的送风温度，并将送风温度信号传递给空调控制器，通过空调控制器控制变频空调的压缩机的转速，进而保持合适的送风温度范围。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

1)乘客可根据自身需求调节自身周围的可调送风口，使较小空间内的微环境人体感知舒适，同时能保证新风量引入的要求，空调能根据负荷的变化进行变频运行，实现节能降耗；

2)以按需分配的原则，当乘客调节各自可调送风口对总风造成影响时，通过控制送风机调速和压缩机调速，在保证新风引入量不变的前提下，使风道气压压力和送风温度始终逼近合理的目标值或目标区间，即可提供合理的送风口出风风速和出风温度，提高乘客舒适度。

附图说明

图1为本发明列车空调系统的结构示意图。

图中，1变频空调；2风道；3风门；4检测装置；5送风口；6车厢；

11空调机组；12送风机；13压缩机；14空调控制器；

31可调新风门；32可调回风门；

41压力检测装置；42温度检测装置；

51公共送风口；52可调送风口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明公开一种列车可调节送风控制方法，通过对列车空调系统的送风机调速以及回风门、新风门开度调节，确保风道压力和送风温度始终逼近目标值，保证乘客舒适度。

如图1所示，本发明的列车空调系统包括变频空调1、风道2、风门3、检测装置4和送风口5。

变频空调1包括空调机组11、送风机12、压缩机13和空调控制器14。空调控制器14用于控制空调机组11、送风机12、压缩机13运行，具体的，空调控制器14通过控制空调机组11的压缩机13运行频率调节制冷/制热能力；空调控制器14通过控制送风机12转速，进而保持风道内合适的送风风速。送风机12设置于风门3与送风口5之间的风道，用于将风门3中的风能经风道2输送至送风口5。

送风口5包括公共送风口51和可调送风口52，上述送风口5均与风道2连通，用于将风道2内调节风排送至车厢6内，以满足乘客风量要求。其中，可调送风口52位于乘客座位的顶部，为可调节开口大小的旋钮式风门或拨片式风门。本发明对送风口5具体结构不作限定，以实现控制风道风量即可。本发明对可调送风口52的具体数量不作限定，任意上述可调送风口52均与风道2接通，以方便乘客对风道风量的调节。公共送风口51为紧急送风口，公共送风口51与风道2接通。公共送风口51采用常开式送风口，当上述所有可调送风口52均关闭时，可确保仍有新风通过风道进入至车厢6内，实现车厢6内的通风换气。

风门3包括可调新风门31和可调回风门32，两者均与风道2连通。可调新风门31采用新风量可调节式风门，可调新风门31用于将室外新风引入至风道2中。可调回风门32采用回风量可调节式风门，可调回风门32用于将室内回风回收至风道2中。室外新风、室内回风分别经可调新风门31、可调回风门32引入至风道中，经送风机12输送至送风口5。

检测装置4与空调控制器14电性连接，检测装置4包括风道2内设的压力检测装置41和温度检测装置42，压力检测装置41用于检测风道内的气压压力，将压力信号传递给空调控制器14，通过空调控制器14控制送风机12转速，进而保持风道内合适的送风风速，以提高乘客舒适度。温度检测装置42用于检测风道内的送风温度，并将温度信号传递给空调控制器14，通过空调控制器14控制空调机组11压缩机13的运行频率，进而调整送风温度T为目标温度值，以提高乘客舒适度。

本发明利用上述的列车空调系统实现一种列车可调节送风控制方法，控制方法包括风量调节过程和温度调节过程，风量调节过程的具体步骤为：

初始状态下，初始新风门有效通风面积S_w与初始回风门有效通风面积S_i之间满足：

S_w/S_i＝a％/(1-a％)；

其中，a％：初始新风量M_w在初始总风量M_Z的占比。

具体的：在初始状态下，初始新风量M_w和初始回风量M_i之间满足：

M_w/M_i＝a％/(1-a％)；

M_Z＝M_w+M_i；

根据公式M＝V*S可知，当初始状态下的新风风速V_w与回风风速V_i近似相等时，初始新风门有效通风面积S_w与初始回风门有效通风面积S_i之间满足：

S_w/S_i＝a％/(1-a％)

＝a/(100-a)；

当可调送风口改变，引起初始送风量M_s改变，进而引起风道当前压力值P偏离目标压力值P₀时，送风机12调速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀；

具体的：当乘客对可调送风口操作而导致初始送风量M_S或者初始总风量M_Z发生变化时，初始送风量M_S或者初始总风量M_Z变化包括送风口面积改变或送风口大小改变等，例如可调送风口的总出风面积由S₀→S₁时，将引起风道当前压力值P改变，压力检测装置41将风道当前压力值P传递给空调控制器14，通过空调控制器14控制送风机12转速，进而使得风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，此时，可调送风口的出风风速可满足乘客感知舒适度。

同时初始总风量M_Z变化，引起初始新风量M_w和初始回风量M_i同步变化，空调控制器14控制可调新风门31开度和可调回风门32开度变化，进而调整新风量和回风量在总风量中的占比，以保证新风量的引入符合要求，即调整后可调新风门有效通风面积S_w’与调整后可调回风门有效通风面积S_i’之间满足：

S_w’/S_i’＝a％/(b％-a％)；

其中，b％＝调整后总风量M_Z’/初始总风量M_Z。

具体的：当乘客对可调送风口操作而导致初始总风量M_Z发生变化时，即调整后总风量M_Z’调整为b％*初始总风量M_Z。

为满足初始新风量M_w与调整后新风量M_w’保持不变，以使新风量的引入符合要求，通常铁路客车要求新风量的引入不小于10m³/h。

由于初始新风量M_w与初始总风量M_Z之间满足：

M_w＝a％M_Z；

同时，调整后新风量M_w’与调整后总风量M_Z’之间满足：

M_w’＝b％*c％M_Z’；

其中，c％为调整后新风量M_w’在调整后总风量M_Z’的占比；

由上述公式可得：

a％M_Z＝b％*c％M_Z’

即c％＝a/b

由于，调整后新风量M_w’和调整后回风量M_i’之间满足：

M_w’/M_i’＝c％/(1-c％)；

M_Z’＝M_w’+M_i’；

根据公式M＝V*S可知，当调整后的新风风速V_w与回风风速Vi近似相等时，调整后可调新风门有效通风面积S_w’与调整后可调回风门有效通风面积S_i’之间满足：

S_w’/S_i’＝c％/(1-c％)；

＝a/b/(1-a/b)

＝a％/(b％-a％)

即初始状态下的初始新风门有效通风面积S_w与初始回风门有效通风面积S_i之比a/(100-a)，经调整变为调整后可调新风门有效通风面积S_w’与调整后可调回风门有效通风面积S_i’之比a/(b-a)。由此得到，在保证引入新风量不变的情况下，调整后总风量M_Z’的变化量通过调节全部体现在调整后回风量M_i’的变化量上。

如在上述风量调整过程中，若可调送风口改变，引起风道当前压力值P＞目标压力值P₀时，送风机12降速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，同时增大可调新风门31开度以及减小可调回风门32开度，即增大新风量在总风量中的占比，将初始新风量M_w在初始总风量M_Z的占比a％调整为调整后新风量M_w’在调整后总风量M_Z’的占比c％，以确保引入新风量不变，同时提高乘客舒适度。同样的，若可调送风口改变，引起风道当前压力值P＜目标压力值P₀时，送风机12提速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P0，同时减小可调新风门31开度以及增大可调回风门32开度，即减小新风量在总风量中的占比，将新风量M_w在总风量M_Z的占比由a％调整为占比c％，以确保引入新风量不变，同时提高乘客舒适度。

本发明列车空调系统的温度调节过程与现有空调温度采用回风温度进行调节过程区别在于：通过检测送风温度进行主动式调节，消除温度环的滞后性，具体为：当上述送风量、回风量和新风量变化引起风道中送风温度T变化时，温度检测装置检测到上述温度变化，并将温度信号传递给空调控制器14，通过空调控制器14控制空调机组11压缩机13的运行频率，进而调整送风温度T逼近目标温度值T₀(或目标温度区间)，具体调整过程为：

当送风温度T＜目标温度值T₀时，降低制冷压缩机13运行频率，提高制热压缩机13运行频率；当送风温度＞目标温度值T₀时，提高制冷压缩机13运行频率，降低制热压缩机13运行频率，以增大或减小空调系统的换热量，使送风温度重新逼近目标温度区间。

下面将举例说明本发明列车空调系统的风量调节过程和温度调节过程。

列车空调系统处于制冷初始状态，送风口风速为0.5m/s，送风温度T为15℃～17℃，初始新风量M_w满足铁路客车要求的最低新风引入量，即人均10m³/h，初始新风量M_w相对于初始总风量M_Z的占比a％＝30％，初始回风量M_i相对于初始总风量M_Z的占比为70％。

当乘客对可调送风口操作而导致送风口总出风面积由S₁→80％*S₀时，因总出风面积减小，将引起风道当前压力值P大于目标压力值P₀，致使出风风速升高；此时，进入至风道压力与送风机12调速的闭环控制，送风机降速，直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，将送风量降为初始总风量80％*M_Z，即b％＝80％。

当送风量降为初始总风量M_Z的80％时，若可调新风门31、可调回风门32保持不动，则调整后新风量M_w’应同时降为初始新风量M_w的80％，无法满足铁路客车要求的最低新风引入量。此时，应增大可调新风门31开度以及减小可调回风门32开度，以使得调整后新风量M_w’占比c％＝a％/b％＝30％/80％＝37.5％，即此时初始新风门有效通风面积S_w与初始回风门有效通风面积S_i之比3/7，经调整变为调整后可调新风门有效通风面积S_w’与调整后可调回风门有效通风面积S_i’之比3/5。当乘客对可调送风口操作而导致送风口总出风面积增大情况与上述雷同，在此不再累述。

当送风量减小，引起空调工况变化，使送风温度降低，低于15℃时，降低变频空调压缩机的转速，使送风温度重新逼近使人体感知舒适的15℃～17℃区间。

列车的可调节送风控制方法，允许乘客根据自身的人体感知需求调节座位附近的可调送风口，由空调系统对送风机12进行调速进而控制送风量，并确保风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，同时确保引入新风量不变，由空调系统对压缩机进行调速进而主动式控制送风温度，并确保送风温度T逼近目标温度区间，提高乘客舒适度。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种列车可调节送风控制方法，所述控制方法应用于列车空调系统，所述列车空调系统设置有送风机，所述列车 空调系统具有可调送风口、可调新风门和可调回风门，其特征在于包括以下方法步骤：

当可调送风口变化时，引起初始送风量M_S改变，以及引起风道当前压力值P偏离目标压力值P₀，送风机调速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀；

同时初始总风量M_Z变化，引起初始新风量M_w同步变化，当新风量引入不变，调整可调新风门开度和可调回风门开度，并使调整后可调新风门有效通风面积S_w′与调整后可调回风门有效通风面积S_i′之间满足：

S_w’/S_i’＝a％/(b％-a％)；

其中，a％为初始新风量M_w在初始总风量M_Z的占比；

初始总风量M_Z＝初始新风量M_w+初始回风量M_i；

b％＝调整后总风量M_Z’/初始总风量M_Z。

2.根据权利要求1所述的列车可调节送风控制方法，其特征在于：所述风道当前压力值P＞目标压力值P₀时，送风机降速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，当引入新风量不变时，同时增大可调新风门开度以及减小可调回风门开度，即增大调整后新风量在调整后总风量M_Z’中的占比。

3.根据权利要求1所述的列车可调节送风控制方法，其特征在于：所述风道当前压力值P＜目标压力值P₀时，送风机提速直至风道当前压力值P逼近目标压力值P₀，当引入新风量不变时，同时减小可调新风门开度以及增大可调回风门开度，即减小调整后新风量在调整后总风量M_Z′中的占比。

4.根据权利要求1所述的列车可调节送风控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括温度调节过程，当可调送风口变化时，引起初始总风量M_Z以及初始新风量M_w改变时，列车空调系统的变频空调感知到风量变化，若风道当前送风温度偏离温度目标区间，则变频空调的压缩机调整工作频率，使送风温度处于温度目标区间。

5.根据权利要求1～4任一项所述的列车可调节送风控制方法，其特征在于：所述控制方法用于列车空调系统，所述列车空调系统包括变频空调、风道、风门和送风口；所述变频空调包括设置于所述风门与所述送风口之间风道的送风机，所述变频空调通过变频控制送风机转速；所述风门包括与风道连通的可调新风门和可调回风门；所述送风口包括与风道连通的公共送风口和可调送风口。

6.根据权利要求5所述的列车可调节送风控制方法，其特征在于：所述列车空调系统还包括检测装置，所述检测装置与变频空调的空调控制器电性连接，所述检测装置包括对风道内压力检测的压力检测装置，所述压力检测装置用于检测风道内的气压压力，并将压力信号传递给空调控制器，通过空调控制器控制送风机转速，进而保持风道内合适的送风风速。

7.根据权利要求6所述的列车可调节送风控制方法，其特征在于：所述检测装置进一步包括对风道内送风温度检测的温度检测装置，所述温度检测装置用于检测风道内的送风温度，并将送风温度信号传递给空调控制器，通过空调控制器控制变频空调的压缩机的转速，进而保持合适的送风温度范围。