CN108019880A - 新风量控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调技术领域，尤其涉及一种新风量控制方法及系统，其中，该方法包括：控制空调新风系统在负荷需求前提供无热交换的最大新风量；控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量。本发明采用无热交换最大新风量加有热交换渐变新风量的控制方式对新风进行处理和控制，减少了新风热交换能耗，达到了系统节能的目的。

Description

新风量控制方法及系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，尤其涉及一种新风量控制方法及系统。

背景技术

空调系统中，新风的能耗约占空调总能耗的30％～40％，包括风机动力能耗和处理新风过程的热交换能耗，其中热交换能耗占比较大，风机动力能耗占比较小，两者占比约为95％和5％，即新风能耗主要是热交换能耗。风机盘管加新风系统的空调系统或全空气CAV空调系统采用传统控制方式时，新风总是以最大新风量的方式运行，节能效果差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种新风量控制方法及系统，利用“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”的控制方法，对空调末端系统的新风部分进行控制，通过减少新风热交换能耗以达到系统的节能目的。

本发明提供了一种新风量控制方法，包括：

控制空调新风系统在负荷需求前提供无热交换的最大新风量；

控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量。

进一步地，控制空调新风系统在负荷需求前提供无热交换的最大新风量包括：控制风机在工作频率下运行，控制风门达到最大开度位置，控制冷水阀或热水阀至关闭。

进一步地，控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量包括：控制风门开度不变，通过控制风机转速提供有热交换的渐变新风量。

进一步地，控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量具体包括：控制风机转速不变，通过控制风门的开度提供有热交换的渐变新风量。

进一步地，控制风门开度不变，通过控制风机转速提供有热交换的渐变新风量具体包括：控制变频器根据风机转速与通风时间的线性关系调节风机转速，并通过比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度。

进一步地，控制风机转速不变，通过控制风门的开度提供有热交换的渐变新风量具体包括：控制风机在工作频率运行，根据送风量与风门开度的非线性关系控制风门的开度，并采用比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度。

本发明还提供了一种新风量控制系统，包括控制器、变频器、风机、风门、比例积分微分调节器、冷水阀、热水阀；

该控制器用于在负荷需求前控制风机在工作频率下运行，控制风门达到最大开度位置，控制冷水阀或热水阀至关闭，以提供无热交换的最大新风量。

进一步地，该系统还包括变频器及比例积分微分调节器；

该控制器还用于：在负荷需求阶段控制变频器根据风机转速与通风时间的线性关系调节风机的转速，并通过比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度，以提供有热交换的渐变新风量。

进一步地，该系统还包括变频器及比例积分微分调节器；

该控制器还用于：在负荷需求阶段控制风机在工作频率运行，根据送风量与风门开度的非线性关系控制风门的开度，并通过比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度，以提供有热交换的渐变新风量。

进一步地，该控制器还用于：在负荷需求阶段控制风机在工作频率运行，控制风门达到最大开度位置，并通过比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度，以提供有热交换的最大新风量。

借由上述方案，通过新风量控制方法及系统，采用“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”的控制方式对新风进行处理和控制，减少了新风热交换能耗，达到了系统节能的目的。

上述说明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，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是现有技术新风控制方法新风量和时间关系图；

图2是本发明新风量控制方法新风量和时间关系图；

图3是现有技术新风量控制方法的能耗图；

图4是本发明新风量控制方法的能耗图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例采用“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”的控制方式对新风进行处理和控制，具体包括：

在热(冷)负荷需求前，提供无热交换的最大新风，以最快速度去除或稀释室内污浊的空气，净化室内空气环境，提供无热交换最大新风的时间视换气速度确定。比如上班前，提前为办公场所提供最大无热交换的新风，办公场所经过整夜/天的室内外(围护结构)热交换，室内、外温差不大，此时向室内提供无热交换的新风，对室内温度影响不大，能耗主要是风机的动力能耗。

在采暖或供冷季节的上班时间点，新风转入有热交换模式，但新风量采用渐变式。由于经过前阶段的新风处理，室内空气较新鲜，此时提供渐变量新风可以确保室内空气新鲜度，同时减少热交换的能耗。热交换渐变新风量控制，可以通过保持风机转速不变，通过控制新风总阀开度调节风量来实现，亦可保持新风总阀开度不变，通过控制风机转速来实现。由于新风系统经过风平衡调节，改变新风量不影响各区域的新风比例，可以满足各区域对新风的需求。渐变时间根据实际换气频率需求进行设定，在风量渐变时间段(由最小到最大)，热交换能耗远比传统的新风控制模式低，从而达到节能的效果。

参图1所示，图1是现有技术新风控制系统中新风量和时间关系图，其中，

1)t1至t3为上班工作时间段，t1为上班时间点，t3为下班时间点，t3-t1＝风机工作时间；

2)新风量(最大)＝使用场所建筑容积x单位时间换气次数(设计值)。

参图2所示，图2是本发明“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”中新风量和时间关系图，其中：

1)t1至t3为上班工作时间段，即t3-t1＝每班次工作时间(t1上班时间点，t3下班时间点)；

2)0至t1时间段，系统在“无热交换最大新风量”状态下运行，此时风机为工频运行，风门处于最大位置，冷/热水阀为关闭状态(即无热交换状态)。新风量(最大)＝使用场所建筑容积x单位时间换气次数(设计值)，无热交换全风量(最大)通风时间＝t1-0＝使用场所建筑容积/新风量(最大)；

3)t1至t2时间段，系统在“有热交换渐变新风量”状态下运行，有热交换渐变风量通风时间＝t2-t1＝2(t1-0)＝2t1，新风量控制具体有以下有2种控制方式：

(1)当采用风机调速调节风量时，由于风量与风机转速关系为Q2/Q1＝N2/N1，即流量与风机转速成正比例关系，Q＝kN(式中Q为风量，N为风机转速，k为常数)，由图2可知，风量Q在t1至t2时间段与时间成正比例关系，即Q＝k1(t-t1)，同理求得风机转速N＝k2(t-t1)(式中k1为常数，k2＝k1/k，t1≤t≤t2)。在“有热交换渐变新风量”控制方式下，风门开度最大，通过变频器按N＝k2(t-t1)关系式调节风机转速，并采用PID(比例积分微分)调节器，选择送风温度为被控参数，调节冷/热水阀的开度。

(2)当采用风门调节风量时，风机为恒速，由于风门开度与风量为非线性关系，因此风门开度与风量关系只能通过实测值来求得，风机恒速时风门开度与风量关系如表(一)。

表(一)：

需要说明的是：测量间隔在风量为0至100％之间等分设置，测量间隔越小，精度越高。

由图2可知，风量Q在t1至t2时间段与时间成正比例关系，根据表(一)，可推理出时间与风阀开度关系如表(二)

表(二)：

由于表中数据的非连续性，可以采用相邻两点间近似线性关系的方式求取时间与开度的关系。当时间百分比在0至Q1之间时，开度与时间关系近似为当时间百分比在Q1至Q2之间时，开度与时间关系近似为当时间百分比在Q2至Q3之间时，开度与时间关系近似为据此类推。在“有热交换渐变新风量”控制方式下，风机工频运行，风门开度按上述推理方式进行控制，并采用PID(比例积分微分)调节器，选择送风温度为被控参数，调节冷/热水阀的开度。

4)t2至t3时间段，系统在“有热交换最大新风量”状态下运行，上述2种方式中，风机均为工频运行，风阀开度均为最大，并采用PID(比例积分微分)调节器，选择送风温度为被控参数，调节冷/热水阀的开度。

参图3及图4所示，图3和图4分别为现有新风控制系统能耗图和“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”新风控制系统能耗图。由于风机能耗在新风系统中占比较低，这里忽略变频方式下的风机节能效果。

由图3和图4对比来看，其通风总量是相同的。从图3和图4对比来看，图3的能耗更大(面积对比)。也就是说，在总通风量相同的前提下，“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”新风控制系统的能耗比现有新风控制模式低。

本实施例提供的“无热交换最大新风量+有热交换渐变新风量”控制系统，适用于空调末端系统为风机盘管+新风或全空气CAV空调系统，节能效果好，投资成本低，简单实用，适用于大多数办公类建筑的空调系统，在冬季寒冷及夏热冬冷地区，应采取防冻保护措施，具体包括如下技术效果：

1)能够提前提供无热交换的新风，提前净化室内空气，比传统新风系统控制的空气环境质量更佳。

2)采用有热交换渐变新风量控制，减少了新风热交换能耗，达到了节能目的。

3)控制策略易于实现，系统只需增加风阀调节驱动器和控制器，结构简单，成本低，对新建系统或已有系统改造均适用。

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

Claims (10)

1.一种新风量控制方法，其特征在于，包括：

控制空调新风系统在负荷需求前提供无热交换的最大新风量；

控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量。

2.根据权利要求1所述的新风量控制方法，其特征在于，所述控制空调新风系统在负荷需求前提供无热交换的最大新风量包括：

控制风机在工作频率下运行，控制风门达到最大开度位置，控制冷水阀或热水阀至关闭。

3.根据权利要求1或2所述的新风量控制方法，其特征在于，所述控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量包括：

控制风门开度不变，通过控制风机转速提供有热交换的渐变新风量。

4.根据权利要求1或2所述的新风量控制方法，其特征在于，所述控制空调新风系统在负荷需求阶段提供有热交换的渐变新风量具体包括：

控制风机转速不变，通过控制风门的开度提供有热交换的渐变新风量。

5.根据权利要求3所述的新风量控制方法，其特征在于，所述控制风门开度不变，通过控制风机转速提供有热交换的渐变新风量具体包括：

控制变频器根据风机转速与通风时间的线性关系调节风机转速，并通过比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度。

6.根据权利要求4所述的新风量控制方法，其特征在于，所述控制风机转速不变，通过控制风门的开度提供有热交换的渐变新风量具体包括：

控制风机在工作频率运行，根据送风量与风门开度的非线性关系控制风门的开度，并采用比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节冷水阀或热水阀的开度。

7.一种新风量控制系统，其特征在于，包括控制器、变频器、风机、风门、比例积分微分调节器、冷水阀、热水阀；

所述控制器用于在负荷需求前控制所述风机在工作频率下运行，控制所述风门达到最大开度位置，控制所述冷水阀或热水阀至关闭，以提供无热交换的最大新风量。

8.根据权利要求7所述的新风量控制系统，其特征在于，还包括变频器及比例积分微分调节器；

所述控制器还用于：在负荷需求阶段控制变频器根据风机转速与通风时间的线性关系调节所述风机的转速，并通过所述比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节所述冷水阀或热水阀的开度，以提供有热交换的渐变新风量。

9.根据权利要求7所述的新风量控制系统，其特征在于，还包括变频器及比例积分微分调节器；

所述控制器还用于：在负荷需求阶段控制风机在工作频率运行，根据送风量与风门开度的非线性关系控制所述风门的开度，并通过所述比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节所述冷水阀或热水阀的开度，以提供有热交换的渐变新风量。

10.根据权利要求8或9所述的新风量控制系统，其特征在于，所述控制器还用于：在负荷需求阶段控制所述风机在工作频率运行，控制所述风门达到最大开度位置，并通过所述比例积分微分调节器，根据设定的送风温度，调节所述冷水阀或热水阀的开度，以提供有热交换的最大新风量。