CN108302740A - 一种基于占空比信号控制减小hvac系统温度变化过冲的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：采用占空比类型控制信号，控制HVAC系统在占空比状态下进行工工作，在占空比类型控制信号下，HVAC系统的工作方式受到控制信号的驱动，也以占空比的状态工作，使用空间的温度随时间的变化曲线斜率比系统原来控制方式下温度随时间变化曲线的斜率减小，从而减小使用空间的温度过冲，减少能量浪费，实现节能，采用本发明方法，可以设计成一个空调节能控制器或锅炉节能控制器，该控制器实时检测温控器控制信号状态，运行节能算法，输出节能算法控制信号，取代原系统的温控器控制信号，控制空调系统在节能模式下运行。

Description

一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法
技术领域
本发明是一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，属于供热通风与空气调节行业(HVAC)技术领域。
背景技术
在公共建筑的全年能耗中，大约有50％一60％消耗于暖通空调(含冷热源)系统，且其节能潜力很大，因此应树立节约观念，不断探求新的节能技术,促使供热通风与空气调节行业(HVAC)节能应用技术发展与实现，有着广泛的应用前景。
在HVAC系统中,温控器是一个很重要的环节，在温控器上可以输入和设定使用空间的温度调节目标(设定温度值)。以制冷系统来说，当使用空间的温度高于设定温度值，温控器会输出启动控制信号到制冷单元，制冷单元收到启动控制信号后，会启动制冷功能。随着制冷功能的启动，使用空间的温度会持续下降，若温度低于设定温度值，温控器会输出停止控制信号到制冷单元，系统停止制冷。随着制冷功能的停止，使用空间的温度会持续上升。一旦温度回升到高于设定温度值，温控器又输出启动控制信号到制冷单元，重复以上步骤。在实际HAVC系统中，为了防止系统在启动和停止中频繁的切换，系统还会基于温度设定值附近，配置温度变化上限和温度变化下限值。只有当使用空间的温度高于温度变化上限值时，制冷功能才可以启动；只有当使用空间温度低于温度变化下限值时，制冷功能才可以停止。
在HVAC系统中，一旦系统开始工作，使用空间的温度就会持续变化。如果使用空间的温度变化太快，即温度随时间的曲线斜率大，当使用空间温度达到温度变化上限或者下限时，使用空间的温度依旧会持续变化，超过温度设定的上限或者下限值，这就是温度变化过冲。对于制冷系统来说，温度过冲主要表现为低于温度变化下限；对于加热系统来说，温度过冲主要表现为高于温度变化上限。
温度过冲会产生额外的能量消耗，是HVAC系统中不希望看到的现象，但又是无法彻底根除的现象。温度过冲越大，能量的消耗越大，类似于汽车的驾驶操控，车速变化越快，油耗越大。把温度变化过冲减小，可以为HVAC系统节能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：采用占空比类型控制信号，控制HVAC系统在占空比状态下进行工作，在占空比类型控制信号下，HVAC系统的工作方式受到控制信号的驱动，也以占空比的状态工作，使用空间的温度随时间的变化曲线斜率比系统原来控制方式下温度随时间变化曲线的斜率减小，从而减小使用空间的温度过冲，减少能量浪费，实现节能。
进一步的，节能算法输出信号的占空比何频率可以灵活变化，根据HVAC系统的需要，输出信号的占空比值和频率可以固定，也可以变化，用于实现使用空间温度变化的有效控制。
进一步的，在温控器控制信号的启动信号时段，施加本发明的控制信号,取代温控器控制信号，来控制HVAC系统，以实现对HVAC原控制系统的兼容，在温控器控制信号的启动信号时段内，节能算法运行，产生节能算法控制信号，该节能算法控制信号取代温控器的启动信号，控制HVAC系统在节能算法下进行工作。
进一步的，所述一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法可以适用于单级或多级冷却或热泵型中央空调/家用空调，也可适用于煤气供暖系统、电热供暖系统和锅炉系统。
本发明的一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，有益效果如下：
该一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，采用本发明方法，采用本发明方法，可以设计成一个空调节能控制器或锅炉节能控制器，该控制器实时检测温控器控制信号状态，运行节能算法，输出节能算法控制信号，取代原系统的温控器控制信号，控制空调系统在节能模式下运行。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法中常规温控器控制信号与温度变化关系图。
图2为本发明一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法中节能算法控制信号与温度变化关系图。
图3为本发明一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法中加入节能算法的空调系统框图。
图4为本发明一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法中加入节能算法的锅炉系统框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1-图4，本发明提供一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：采用占空比类型控制信号，控制HVAC系统在占空比状态下进行工工作，在占空比类型控制信号下，HVAC系统的工作方式受到控制信号的驱动，也以占空比的状态工作，使用空间的温度随时间的变化曲线斜率比系统原来控制方式下温度随时间变化曲线的斜率减小，从而减小使用空间的温度过冲，减少能量浪费，实现节能。
进一步的，节能算法输出信号的占空比何频率可以灵活变化，根据HVAC系统的需要，输出信号的占空比值和频率可以固定，也可以变化，用于实现使用空间温度变化的有效控制。
进一步的，在温控器控制信号的启动信号时段，施加本发明的控制信号,取代温控器控制信号，来控制HVAC系统，以实现对HVAC原控制系统的兼容，在温控器控制信号的启动信号时段内，节能算法运行，产生节能算法控制信号，该节能算法控制信号取代温控器的启动信号，控制HVAC系统在节能算法下进行工作。
进一步的，所述一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法可以适用于单级或多级冷却或热泵型中央空调/家用空调，也可适用于煤气供暖系统、电热供暖系统和锅炉系统。
图1：常规温控器控制信号与温度变化关系图；其中：
温控器控制信号：温控器的输出信号，该信号施加于空调系统的压缩机控制单元，由压缩机控制单元输出压缩机控制信号，控制压缩机的工作状态(工作或停止)。
启动信号：温控器控制信号的一种状态，在该状态下，压缩机处于工作状态，通常此状态下的信号电平为高电平。
停止信号：温控器控制信号的一种状态，在该状态下，压缩机处于停止状态，通常此状态下的信号电平为低电平。
温度设定值：空调使用空间的目标温度设定值，该参数通常通过温控器输入。
温度变化上限：空调使用空间温度上升的极限值，若空间温度高于该值,压缩机的工作状态会改变。
温度变化下限：空调使用空间温度下降的极限值，若空间温度低于该值,压缩机的工作状态会改变。
温度变化斜率：空调使用空间温度随时间变化曲线的斜率，斜率越大，温度变化越快；斜率越小，温度变化越慢。
温度过冲：空调使用空间温度超过温度变化上限或低于温度变化下限的现象，在加热系统中，温度过冲表现为超过温度变化上限；在制冷系统中，温度过冲表现为低于温度变化下限。
图2：节能算法控制信号与温度变化关系图；其中：
节能算法控制信号：节能算法输出信号，该信号施加于空调系统的压缩机控制单元，由压缩机控制单元输出压缩机控制信号，控制压缩机的工作状态(工作或停止)。
启动信号：温控器控制信号的一种状态，在该状态下，压缩机处于工作状态，通常该状态下的信号电平为高电平。
停止信号：温控器控制信号的一种状态，在该状态下，压缩机处于停止状态，通常该状态下的信号电平为低电平。
温度设定值：空调使用空间的目标温度设定值，该参数通常通过温控器输入。
温度变化上限：空调使用空间温度上升的极限值，若空间温度高于该值，压缩机的工作状态会改变。
温度变化下限：空调使用空间温度下降的极限值，若空间温度低于该值，压缩机的工作状态会改变。
温度变化斜率：空调使用空间温度随时间变化曲线的斜率，斜率越大，温度变化越快；斜率越小，温度变化越慢。
图3：加入节能算法的空调系统框图，其中：
温控器：空调系统中用来设定和监控室内温度的功能单元，可以通过温控器设定使用空间的温度，同时还可以监控使用空间的温度，温控器输出温控信号控制空调系统的工作状态。
温控器控制信号：温控器的输出信号，该信号施加于空调系统的压缩机控制单元，由压缩机控制单元输出压缩机控制信号，控制压缩机的工作状态(工作或停止)。
节能控制器：指该专利对应的控制单元，用于检测温控器和空调系统状态，施加专利节能控制信号。
节能算法控制信号：经过节能控制单元后，输出的控制信号，用于取代温控器控制信号，输出到压缩机控制单元。
压缩机控制单元:压缩机启动或者停止功能的控制电路,一般在空调系统的低电压区域。
压缩机控制信号：压缩机控制单元的输出信号，用于控制压缩机的启动或者停止功能。
热交换：两种介质进行热量交换区域。通常指压缩机冷媒与空气或者水进行热交换。
供风/水管：空调系统与空调使用区域之间的供风/水管路。
回风/水管：空调系统与空调使用区域之间的回风/水管路。
空调使用区域：指建筑物中使用空调的空间。
图4：加入节能算法的锅炉系统框图；其中：
温控器：锅炉系统中用来设定和监控室内温度的功能单元，可以通过温控器设定使用空间的温度，同时还可以监控使用空间的温度，温控器输出温控信号控制锅炉系统的工作状态。
温控器控制信号：温控器的输出信号，该信号施加于锅炉系统的流量/点火控制单元，由流量/点火控制单元输出锅炉控制信号，控制锅炉的工作状态(工作或停止)。
节能控制器：指本发明对应的控制单元，用于检测温控器和锅炉系统状态，施加专利节能控制信号。
节能算法控制信号：经过节能控制单元后，输出的控制信号。用于取代温控器控制信号，输出到锅炉系统的流量/点火控制单元。
流量/点火控制单元:锅炉系统启动或者停止功能的控制电路，一般在锅炉系统的低电压区域。
流量/点火控制信号：流量/点火控制单元的输出信号，用于控制锅炉的启动或者停止功能。
热交换：两种介质进行热量交换区域，通常指锅炉热源与空气或者水进行热交换。
供风/水管：锅炉系统与供热使用区域之间的供风/水管路。
回风/水管：锅炉系统与供热使用区域之间的回风/水管路。
供热使用区域：指使用锅炉热源的区域。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：采用占空比类型控制信号，控制HVAC系统在占空比状态下进行工工作，在占空比类型控制信号下，HVAC系统的工作方式受到控制信号的驱动，也以占空比的状态工作，使用空间的温度随时间的变化曲线斜率比系统原来控制方式下温度随时间变化曲线的斜率减小，从而减小使用空间的温度过冲，减少能量浪费，实现节能。
2.根据权利要求1所述的一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：节能算法输出信号的占空比何频率可以灵活变化，根据HVAC系统的需要，输出信号的占空比值和频率可以固定，也可以变化，用于实现使用空间温度变化的有效控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：在温控器控制信号的启动信号时段，施加本发明的控制信号,取代温控器控制信号，来控制HVAC系统，以实现对HVAC原控制系统的兼容，在温控器控制信号的启动信号时段内，节能算法运行，产生节能算法控制信号，该节能算法控制信号取代温控器的启动信号，控制HVAC系统在节能算法下进行工作。
4.根据权利要求1所述的一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法，其特征在于：所述一种基于占空比信号控制减小HVAC系统温度变化过冲的方法可以适用于单级或多级冷却或热泵型中央空调/家用空调，也可适用于煤气供暖系统、电热供暖系统和锅炉系统。
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