CN109855265B - 一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法 - Google Patents

一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法 Download PDF

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CN109855265B CN201910086000.0A CN201910086000A CN109855265B CN 109855265 B CN109855265 B CN 109855265B CN 201910086000 A CN201910086000 A CN 201910086000A CN 109855265 B CN109855265 B CN 109855265B
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Abstract

本发明公开了一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法，包括第一送风管道、第二送风管道、回风管道和若干区域，其中，第一送风管道通过第一送风支管与若干区域的一端连接，第二送风管道通过第二送风支管与若干区域的一端连接，若干区域的另一端与回风管道连接，第一送风管道远离若干区域的一端依次安装有独立新风机组、第一表冷器、第一过滤器和新风阀，第一表冷器与第一电动阀门连接，第一电动阀门通过第一控制器与第一送风管道远离独立新风机组的一端连接，独立新风机组与第一变频器连接，第一变频器通过第二控制器与第一送风管道远离独立新风机组的一端连接。有益效果：具有控制精准，使用方便、效果良好的特点。

Description

一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及建筑通风空调领域，具体来说，涉及一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法。
背景技术
随着我国经济的迅速发展及人们生活水平的提升，人们对室内环境的要求越来越高。而营造高要求的室内环境需要消耗一定的能耗，据不完全统计，我国建筑能耗已经到达总能耗的29％左右。而空调系统的能耗又占据了整个建筑能耗的25％-50％。然而，通常情况下，舒适的室内热环境，意味着需要更多的能耗，而人们为了达到节能目的，往往以牺牲舒适为代价。因此，如何同时达到节能与满足热舒适的需求成为业内研究的重点问题。
变风量系统是一种通过改变送风量来调节室内温湿度的系统，根据室内负荷变化或室内要求参数的变化，保持恒定送风温度，自动调节系统送风量，从而使室内参数达到要求的全空气系统。变风量系统由空气处理机组、新风/排风/送风/回风管道、变风量末端、区域温控器等组成。
目前，变风量末端多采用风阀控制，其内部控制器根据室内实际值与设定值的差值，计算所需要的送风量，并与实际值对比从而调节阀门，控制风量。而送风机根据各个变风量末端反馈的需求风量及末端静压情况，调整风机频率。而实际工程上，在现有的大型公共建筑中，空调变风量系统大多存在新风量供给不足，风量分配不均，各区域精细化送风程度较低，能耗偏高的问题。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统，包括第一送风管道、第二送风管道、回风管道和若干区域，其中，所述第一送风管道通过第一送风支管与若干所述区域的一端连接，所述第二送风管道通过第二送风支管与若干所述区域的一端连接，若干所述区域的另一端与所述回风管道连接，所述第一送风管道远离若干所述区域的一端依次安装有独立新风机组、第一表冷器、第一过滤器和新风阀，所述第一表冷器与第一电动阀门连接，所述第一电动阀门通过第一控制器与所述第一送风管道远离所述独立新风机组的一端连接，所述独立新风机组与第一变频器连接，所述第一变频器通过第二控制器与所述第一送风管道远离所述独立新风机组的一端连接，所述第二送风管道远离若干所述区域的一端依次安装有回风机组、第二表冷器、第二过滤器及回风阀并与所述回风管道连接，所述第二表冷器与第二电动阀门连接，所述第二电动阀门通过第三控制器与所述第二送风管道远离所述回风机组的一端连接，所述回风机组与第二变频器连接，所述第二变频器通过第四控制器与所述第二送风管道远离所述回风机组的一端连接，所述回风管道远离若干所述区域的一端依次安装有排风机和排风阀，所述排风机与第三变频器连接，所述排风阀通过第五控制器分别依次与所述新风阀及所述回风阀连接，所述区域内部设置有物联网监控系统，所述物联网监控系统分别与第六控制器及第七控制器连接，所述第六控制器通过第一变风量末端与所述第一送风支管连接，所述第七控制器通过第二变风量末端与所述第二送风支管连接。
进一步的，所述物联网监控系统由定位系统、温度传感器、湿度传感器及二氧化碳浓度传感器构成。
根据本发明的另一方面，提供了一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：
根据预先配置的规则判断变风量空调系统的冬夏季工况和过渡季工况；
其中，当所述变风量空调系统为冬夏季工况时：
根据预先配置的方法计算冬夏季工况时室内空气焓值及送风焓值；
确定冬夏季工况时回风机组的需求回风量；
确定冬夏季工况时独立新风机组的新风量；
根据预设方法在冬夏季工况时对所述独立新风机组和所述回风机组进行风机控制与风量调配；
当所述变风量空调系统为过渡季工况时：
根据预先配置的方法计算过渡季工况时室内空气焓值及送风焓值；
确定过渡季工况时所述独立新风机组的新风量；
根据预设方法在过渡季工况时对所述独立新风机组进行风机控制与风量调配。
进一步的，根据预先配置的方法计算冬夏季工况时室内空气焓值及送风焓值的步骤包括：
根据焓值计算公式分别计算出冬夏季工况时室内所述空气焓值及所述送风焓值；
其中，所述焓值计算公式为：h＝1.01t+0.001d(2501+1.85t)
式中，h为空气焓值，t为空气温度，d为空气含湿量；
区域的室内空气焓值hi由第六控制器根据所述区域室内的物联网监控系统中温度传感器及湿度传感器的数据计算得到；
所述回风机组的送风焓值h0由第七控制器根据所述回风机组出口的温度传感器及湿度传感器计算得到。
进一步的，确定冬夏季工况时回风机组的需求回风量的步骤包括：
根据所述焓值计算公式中计算得到所述区域室内焓值hi及所述回风机组的送风焓值h0，计算消除所述区域余热余湿的需求回风量Gri；
其中，
Figure GDA0003150698360000031
式中，Q表示室内实时负荷，hm表示室内设定焓值，V表示该区域体积，T表示响应变化的间隔时间，其中Q＝Δtτ-ε×k×S，Δtτ-ε＝tτ-ε-tτ，Δtτ-ε为计算时刻τ的负荷温差；tτ-ε为τ-ε时刻的室外空气温度，tτ为计算时刻τ的室内温度，ε为延迟作用时间；k为预设墙体传热系数，S为预设所述区域外墙面积，ρ为室外空气密度，默认取1.2kg/m3，或根据实际室外空气的参数进行选择。
进一步的，确定冬夏季工况时独立新风机组的新风量的步骤包括：
根据二氧化碳浓度计算得到优先需求新风量；
根据人流量数据计算所得的次优先需求新风量；
其中，所述优先需求新风量计算公式为：
Figure GDA0003150698360000041
所述次优先需求新风量的计算公式为：Gni"＝n*m
n为实时人流量数据，m是人均新风量指标，a是单位时间人均二氧化碳产生量，cm表示室内二氧化碳目标浓度，cn表示室内二氧化碳实时浓度，cs表示二氧化碳送风浓度，V表示区域体积，T表示响应变化的间隔时间。
进一步的，根据预设方法在冬夏季工况时对所述独立新风机组和所述回风机组进行风机控制与风量调配的步骤包括：
由各个区域控制器根据上述计算过程得到某时刻所述区域需求回风量Gri后，由所述回风机组结合所述区域内第一变风量末端将回风送至第i区域内；此时各区域需求总回风量为该时刻各个区域需求回风量Gri之和Gr，Gr＝Gr1+Gr2+Gr3+Gr4+…；
当室内负荷降低，导致Gr<Mr时，所述回风机组降频运行；
当室内负荷增大，导致Gr>Mr时，所述回风机组增频运行；
此时，若Wr>Gr时，则Lri＝Gri；
若Wr<Gr时，则
Figure GDA0003150698360000042
若Lri<0.8Gri时，则增大第二表冷器处第二电动阀门开度；
Mr表示所述回风机组实时提供的回风总量，Wr表示所述回风机组的风机容量，Gr表示各个区域的需求总回风量，Gri表示第i区域需求回风量，Lri表示第i区域最终分配回风量；
由各个区域控制器根据上述计算过程得到某时刻区域所需优先需求新风量Gni'，次优先需求新风量Gni"后，由独立新风机组结合所述区域的第二变风量末端将所需新风送至该特定区域内；所述独立新风机组的风机需要提供的优先需求总新风量为各个区域优先需求新风量Gni'之和Gn'，Gn'＝Gn1'+Gn2'+Gn3'+Gn4'+…；
当室内二氧化碳产生源减少，Gn'>Mn时，独立新风机组降频运行；
当室内二氧化碳产生源增多，Gn'<Mn时，独立新风机组增频运行
此时，若Wn>Gn'时，则Lni＝Gni'；
当Wn<Gn'时，则判断Wn与Gn"的大小关系；
若Wn>Gn"，则Lni＝Gni"；
若Wn<Gn"，则
Figure GDA0003150698360000051
若Lni<0.8Gni"时，则增大第一表冷器处的第一电动阀门开度；
其中，Mn表示所述独立新风机组实时提供的新风总量，Wn表示所述独立新风机组容量，Gn'表示各个区域的优先需求总新风量，Gn"表示各个区域的次优先需求总新风量，Gni'表示第i区域优先需求新风量，Gni"表示第i区域次优先需求新风量，Lni表示第i区域最终分配新风量；
排风机随所述独立新风机组提供风量的调整而调整，排风量取新风量的80％，即Gp＝0.8Ln"。
进一步的，根据预先配置的方法计算过渡季工况时室内空气焓值及送风焓值的步骤包括：
根据焓值计算公式分别计算出过渡季工况时室内所述空气焓值及所述送风焓值；
其中，所述焓值计算公式为：h＝1.01t+0.001d(2501+1.85t)
式中，h为空气焓值，t为空气温度，d为空气含湿量；
区域的室内空气焓值hi由第六控制器根据所述区域室内的物联网监控系统中温度传感器及湿度传感器的数据计算得到；
所述独立新风机组的送风焓值h0由第七控制器根据所述独立新风机组出口的温度传感器及湿度传感器计算得到。
进一步的，确定过渡季工况时所述独立新风机组的新风量的步骤包括：
根据所述焓值计算公式中计算得到所述区域室内焓值hi及所述独立新风机组的送风焓值h0，并且进行需求新风量的计算；
计算消除所述区域余热余湿的需求新风量Gni；
其中，
Figure GDA0003150698360000061
根据二氧化碳浓度计算得到优先需求新风量；
Figure GDA0003150698360000062
根据人流量数据计算所得的次优先需求新风量；
Gni"＝n*m；
式中，Q表示室内实时负荷，hm表示室内设定焓值，V表示该区域体积，T表示响应变化的间隔时间，其中Q＝Δtτ-ε×k×S，Δtτ-ε＝tτ-ε-tτ，Δtτ-ε为计算时刻τ的负荷温差；tτ-ε为τ-ε时刻的室外空气温度，tτ为计算时刻τ的室内温度，ε为延迟作用时间；k为预设墙体传热系数，S为预设所述区域外墙面积，ρ为室外空气密度，默认取1.2kg/m3，或根据实际室外空气的参数进行选择，n为实时人流量数据，m是人均新风量指标，a是单位时间人均二氧化碳产生量，cm表示室内二氧化碳目标浓度，cn表示室内二氧化碳实时浓度，cs表示二氧化碳送风浓度。
进一步的，根据预设方法在过渡季工况时对所述独立新风机组进行风机控制与风量调配的步骤包括：
由各个区域控制器根据上述计算过程得到某时刻区域需求新风量Gni，优先需求新风量Gni'，次优先需求新风量Gni"后，由独立新风机组结合所述区域的第二变风量末端将所需新风送至该特定区域内；所述独立新风机组的风机需要提供的总新风量为各个区域需求新风量Gni之和Gn，Gn＝Gn1+Gn2+Gn3+Gn4+…；
当室内二氧化碳产生源减少，Gn>Mn时，独立新风机组降频运行；
当室内二氧化碳产生源增多，Gn<Mn时，独立新风机组增频运行；
此时，若Wn>Gn时，则Lni＝Gni；
当Wn<Gn时，则判断Wn与Gn'的大小关系；
若Wn>Gn'，则Lni＝Gni'；
当Wn<Gn'时，则判断Wn与Gn"的大小关系；
若Wn>Gn"，则Lni＝Gni"；
若Wn<Gn"，则
Figure GDA0003150698360000071
若Lni<0.8Gni"时，则增大第一表冷器处的第一电动阀门开度；
其中，Mn表示所述独立新风机组实时提供的新风总量，Wn表示所述独立新风机组容量，Gn'表示各个区域的优先需求总新风量，Gn"表示各个区域的次优先需求总新风量，Gni'表示第i区域优先需求新风量，Gni"表示第i区域次优先需求新风量，Lni表示第i区域最终分配新风量；
排风机随所述独立新风机组提供风量的调整而调整，排风量取新风量的80％，即Gp＝0.8Ln。
本发明的有益效果为：
(1)、不同于传统的VRV系统，带有独立的新风机组，具有控制精准，使用方便、效果良好的特点。利用二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器结合移动互联网的人员定位系统精准计算实时需要的风量，调节风机变频的频率，并合理分配各区域的风量，以达到满足不同季节，不同时段，不同区域的室内热湿需求，最大限度的达到节能舒适的效果。
(2)、根据各个送风区域的需求风量和实际的风机容量确定各个送风区域的分配风量，能够智能的调度各个送风区域的分配风量；该系统的灵活性好，适用于改、扩建项目，尤其是格局多变的建筑。当室内要求的环境参数改变或建筑内部业态改变时，只需更换支管和末端装置，移动风口位置即可。
(3)、根据建筑内设的物联网定位平台，实时确定各区域的人流量、二氧化碳浓度及温湿度数据，从而分别计算得到实时的风量。在不同季节采用不同的控制方式，利用独立新风系统，根据不同比例的新风量改善环境。
(4)、针对冬夏需制冷制热的季节，为减小能耗，同时开启独立新风机组和回风机组，尽可能降低新风量，利用新风利用降低室内二氧化碳浓度，改善室内空气品质，利用回风消除室内热湿负荷，保证室内温度、湿度在设计允许范围内。针对过渡季节，关闭回风机组，仅开启新风机组。利用新风同时消除室内热湿负荷及降低二氧化碳浓度，达到人员需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统的示意图。
图中：
1、第一送风管道；2、第二送风管道；3、回风管道；4、区域；5、第一送风支管；6、第二送风支管；7、独立新风机组；8、第一表冷器；9、第一过滤器；10、新风阀；11、第一电动阀门；12、第一控制器；13、第一变频器；14、第二控制器；15、回风机组；16、第二表冷器；17、第二过滤器；18、回风阀；19、第二电动阀门；20、第三控制器；21、第二变频器；22、第四控制器；23、排风机；24、排风阀；25、第三变频器；26、第五控制器；27、物联网监控系统；28、第六控制器；29、第一变风量末端；30、第七控制器；31、第二变风量末端。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本发明的实施例，提供了一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统及其控制方法。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的低能耗多区域精细化的变风量空调系统，包括第一送风管道1、第二送风管道2、回风管道3和若干区域4，其中，所述第一送风管道1通过第一送风支管5与若干所述区域4的一端连接，所述第二送风管道2通过第二送风支管6与若干所述区域4的一端连接，若干所述区域4的另一端与所述回风管道3连接，所述第一送风管道1远离若干所述区域4的一端依次安装有独立新风机组7、第一表冷器8、第一过滤器9和新风阀10，所述第一表冷器8与第一电动阀门11连接，所述第一电动阀门11通过第一控制器12与所述第一送风管道1远离所述独立新风机组7的一端连接，所述独立新风机组7与第一变频器13连接，所述第一变频器13通过第二控制器14与所述第一送风管道1远离所述独立新风机组7的一端连接，所述第二送风管道2远离若干所述区域4的一端依次安装有回风机组15、第二表冷器16、第二过滤器17及回风阀18并与所述回风管道3连接，所述第二表冷器16与第二电动阀门19连接，所述第二电动阀门19通过第三控制器20与所述第二送风管道2远离所述回风机组15的一端连接，所述回风机组15与第二变频器21连接，所述第二变频器21通过第四控制器22与所述第二送风管道2远离所述回风机组15的一端连接，所述回风管道3远离若干所述区域4的一端依次安装有排风机23和排风阀24，所述排风机23与第三变频器25连接，所述排风阀24通过第五控制器26分别依次与所述新风阀10及所述回风阀18连接，所述区域4内部设置有物联网监控系统27，所述物联网监控系统27分别与第六控制器28及第七控制器30连接，所述第六控制器28通过第一变风量末端29与所述第一送风支管5连接，所述第七控制器30通过第二变风量末端31与所述第二送风支管6连接。
在一个实施例中，所述物联网监控系统27由定位系统、温度传感器、湿度传感器及二氧化碳浓度传感器构成。
本发明还提供一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法。
该控制方法包括以下步骤：
根据预先配置的规则判断变风量空调系统的冬夏季工况和过渡季工况；
其中，当所述变风量空调系统为冬夏季工况时：
根据预先配置的方法计算冬夏季工况时室内空气焓值及送风焓值；
确定冬夏季工况时回风机组15的需求回风量；
确定冬夏季工况时独立新风机组7的新风量；
根据预设方法在冬夏季工况时对所述独立新风机组7和所述回风机组15进行风机控制与风量调配；
当所述变风量空调系统为过渡季工况时：
根据预先配置的方法计算过渡季工况时室内空气焓值及送风焓值；
确定过渡季工况时所述独立新风机组7的新风量；
根据预设方法在过渡季工况时对所述独立新风机组7进行风机控制与风量调配。
在一个实施例中，根据预先配置的方法计算冬夏季工况时室内空气焓值及送风焓值的步骤包括：
根据焓值计算公式分别计算出冬夏季工况时室内所述空气焓值及所述送风焓值；
其中，所述焓值计算公式为：h＝1.01t+0.001d(2501+1.85t)
式中，h为空气焓值，t为空气温度，d为空气含湿量；
区域4的室内空气焓值hi由第六控制器28根据所述区域4室内的物联网监控系统27中温度传感器及湿度传感器的数据计算得到；
所述回风机组15的送风焓值h0由第七控制器30根据所述回风机组15出口的温度传感器及湿度传感器计算得到。
在一个实施例中，确定冬夏季工况时回风机组15的需求回风量的步骤包括：
根据所述焓值计算公式中计算得到所述区域4室内焓值hi及所述回风机组15的送风焓值h0，计算消除所述区域4余热余湿的需求回风量Gri；
其中，
Figure GDA0003150698360000111
式中，Q表示室内实时负荷，hm表示室内设定焓值，V表示该区域体积，T表示响应变化的间隔时间，其中Q＝Δtτ-ε×k×S，Δtτ-ε＝tτ-ε-tτ，Δtτ-ε为计算时刻τ的负荷温差；tτ-ε为τ-ε时刻的室外空气温度，tτ为计算时刻τ的室内温度，ε为延迟作用时间；k为预设墙体传热系数，S为预设所述区域4外墙面积，ρ为室外空气密度，默认取1.2kg/m3，或根据实际室外空气的参数进行选择。
在一个实施例中，确定冬夏季工况时独立新风机组7的新风量的步骤包括：
根据二氧化碳浓度计算得到优先需求新风量；
根据人流量数据计算所得的次优先需求新风量；
其中，所述优先需求新风量计算公式为：
Figure GDA0003150698360000112
所述次优先需求新风量的计算公式为：Gni"＝n*m
n为实时人流量数据，m是人均新风量指标，a是单位时间人均二氧化碳产生量，cm表示室内二氧化碳目标浓度，cn表示室内二氧化碳实时浓度，cs表示二氧化碳送风浓度，V表示区域体积，T表示响应变化的间隔时间。
在一个实施例中，根据预设方法在冬夏季工况时对所述独立新风机组7和所述回风机组15进行风机控制与风量调配的步骤包括：
由各个区域控制器根据上述计算过程得到某时刻所述区域4需求回风量Gri后，由所述回风机组15结合所述区域4内第一变风量末端29将回风送至第i区域内；此时各区域需求总回风量为该时刻各个区域需求回风量Gri之和Gr，Gr＝Gr1+Gr2+Gr3+Gr4+…；
当室内负荷降低，导致Gr<Mr时，所述回风机组15降频运行；
当室内负荷增大，导致Gr>Mr时，所述回风机组15增频运行；
此时，若Wr>Gr时，则Lri＝Gri；
若Wr<Gr时，则
Figure GDA0003150698360000121
若Lri<0.8Gri时，则增大第二表冷器16处第二电动阀门19开度；
Mr表示所述回风机组15实时提供的回风总量，Wr表示所述回风机组15的风机容量，Gr表示各个区域4的需求总回风量，Gri表示第i区域4需求回风量，Lri表示第i区域4最终分配回风量；
由各个区域控制器根据上述计算过程得到某时刻区域4所需优先需求新风量Gni'，次优先需求新风量Gni"后，由独立新风机组7结合所述区域4的第二变风量末端31将所需新风送至该特定区域4内；所述独立新风机组7的风机需要提供的优先需求总新风量为各个区域4优先需求新风量Gni'之和Gn'，Gn'＝Gn1'+Gn2'+Gn3'+Gn4'+…；
当室内二氧化碳产生源减少，Gn'>Mn时，独立新风机组7降频运行；
当室内二氧化碳产生源增多，Gn'<Mn时，独立新风机组7增频运行此时，若Wn>Gn'时，则Lni＝Gni'；
当Wn<Gn'时，则判断Wn与Gn"的大小关系；
若Wn>Gn"，则Lni＝Gni"；
若Wn<Gn"，则
Figure GDA0003150698360000122
若Lni<0.8Gni"时，则增大第一表冷器8处的第一电动阀门11开度；
其中，Mn表示所述独立新风机组7实时提供的新风总量，Wn表示所述独立新风机组7容量，Gn'表示各个区域4的优先需求总新风量，Gn"表示各个区域4的次优先需求总新风量，Gni'表示第i区域4优先需求新风量，Gni"表示第i区域4次优先需求新风量，Lni表示第i区域4最终分配新风量；
排风机23随所述独立新风机组7提供风量的调整而调整，排风量取新风量的80％，即Gp＝0.8Ln'。
在一个实施例中，根据预先配置的方法计算过渡季工况时室内空气焓值及送风焓值的步骤包括：
根据焓值计算公式分别计算出过渡季工况时室内所述空气焓值及所述送风焓值；
其中，所述焓值计算公式为：h＝1.01t+0.001d(2501+1.85t)
式中，h为空气焓值，t为空气温度，d为空气含湿量；
区域4的室内空气焓值hi由第六控制器28根据所述区域4室内的物联网监控系统27中温度传感器及湿度传感器的数据计算得到；
所述独立新风机组7的送风焓值h0由第七控制器30根据所述独立新风机组7出口的温度传感器及湿度传感器计算得到。
在一个实施例中，确定过渡季工况时所述独立新风机组7的新风量的步骤包括：
根据所述焓值计算公式中计算得到所述区域4室内焓值hi及所述独立新风机组7的送风焓值h0，并且进行需求新风量的计算；
计算消除所述区域4余热余湿的需求新风量Gni；
其中，
Figure GDA0003150698360000131
根据二氧化碳浓度计算得到优先需求新风量；
Figure GDA0003150698360000132
根据人流量数据计算所得的次优先需求新风量；
Gni"＝n*m；
式中，Q表示室内实时负荷，hm表示室内设定焓值，V表示该区域体积，T表示响应变化的间隔时间，其中Q＝Δtτ-ε×k×S，Δtτ-ε＝tτ-ε-tτ，Δtτ-ε为计算时刻τ的负荷温差；tτ-ε为τ-ε时刻的室外空气温度，tτ为计算时刻τ的室内温度，ε为延迟作用时间；k为预设墙体传热系数，S为预设所述区域4外墙面积，ρ为室外空气密度，默认取1.2kg/m3，或根据实际室外空气的参数进行选择，n为实时人流量数据，m是人均新风量指标，a是单位时间人均二氧化碳产生量，cm表示室内二氧化碳目标浓度，cn表示室内二氧化碳实时浓度，cs表示二氧化碳送风浓度。
在一个实施例中，根据预设方法在过渡季工况时对所述独立新风机组7进行风机控制与风量调配的步骤包括：
由各个区域控制器根据上述计算过程得到某时刻区域4需求新风量Gni，优先需求新风量Gni'，次优先需求新风量Gni"后，由独立新风机组7结合所述区域4的第二变风量末端31将所需新风送至该特定区域4内；所述独立新风机组7的风机需要提供的总新风量为各个区域4需求新风量Gni之和Gn，Gn＝Gn1+Gn2+Gn3+Gn4+…；
当室内二氧化碳产生源减少，Gn>Mn时，独立新风机组7降频运行；
当室内二氧化碳产生源增多，Gn<Mn时，独立新风机组7增频运行；
此时，若Wn>Gn时，则Lni＝Gni；
当Wn<Gn时，则判断Wn与Gn'的大小关系；
若Wn>Gn'，则Lni＝Gni'；
当Wn<Gn'时，则判断Wn与Gn"的大小关系；
若Wn>Gn"，则Lni＝Gni"；
若Wn<Gn"，则
Figure GDA0003150698360000141
若Lni<0.8Gni"时，则增大第一表冷器8处的第一电动阀门11开度；
其中，Mn表示所述独立新风机组实时提供的新风总量，Wn表示所述独立新风机组7容量，Gn'表示各个区域4的优先需求总新风量，Gn"表示各个区域4的次优先需求总新风量，Gni'表示第i区域4优先需求新风量，Gni"表示第i区域4次优先需求新风量，Lni表示第i区域4最终分配新风量；
排风机23随所述独立新风机组7提供风量的调整而调整，排风量取新风量的80％，即Gp＝0.8Ln。
工作原理：在具体应用时，由连接冷热水系统的第一表冷器8、新风阀10、独立新风机组7、第一变频器13、置于新风引入口的第一过滤器9、第一送风管道1、第一控制器12及第二控制器14构成独立新风系统，第一送风支管5分别伸入不同的区域4，独立新风机组7通过第一变频器13和第二控制器14控制新风量并送入不同的区域4，当独立新风机组7关闭时，与独立新风机组7相连的阀件、设备均连锁关闭。由排风阀24、排风机23、回风阀18、回风机组15、第二过滤器17构成独立回风系统，第二送风管道2处应连接相应的第三控制器20和第四控制器22，第二送风支管6分别伸入不同的区域4，回风机组15通过第二变频器21和第四控制器22控制回风量大小并送入不同的区域4，当回风机组15关闭时，与回风机组15相连的阀件、设备均连锁关闭。
其中，独立回风系统仅用于处理回风，独立新风系统仅用于处理新风。各个区域4分设两个变风量末端，第一变风量末端29和第二变风量末端31及配套的第六控制器28和第七控制器30，其中第二变风量末端31用于调节回风量大小，第一变风量末端29用于调节新风量大小，各变风量末端的控制器彼此互相通讯且接入物联网监控系统27(内含人员定位系统，温湿度传感器、二氧化碳传感器)实现数据互传。
针对冬夏季工况，拟同时开启回风机组15和独立新风机组7，由回风机组15处理回风，独立新风机组7仅仅处理新风。此时，由独立新风机组7处理后的新风不承担室内余热余湿，只将室外引入的新风处理至室内设计状态的等焓值点，新风主要用于提升室内空气品质，稀释室内的二氧化碳浓度，独立回风系统处理的回风主要处理承担室内的冷热负荷与湿负荷。
针对冷水机组或锅炉关闭的过渡季工况，拟只开启独立新风机组7，关闭回风机组15，即采取全新风系统。此时，通过独立新风机组7的新风不仅承担室内余热余湿，还要用于提升室内空气品质，稀释室内的二氧化碳浓度。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，不同于传统的VRV系统，带有独立的新风机组，具有控制精准，使用方便、效果良好的特点。利用二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器结合移动互联网的人员定位系统精准计算实时需要的风量，调节风机变频的频率，并合理分配各区域的风量，以达到满足不同季节，不同时段，不同区域的室内热湿需求，最大限度的达到节能舒适的效果。
根据各个送风区域的需求风量和实际的风机容量确定各个送风区域的分配风量，能够智能的调度各个送风区域的分配风量；该系统的灵活性好，适用于改、扩建项目，尤其是格局多变的建筑。当室内要求的环境参数改变或建筑内部业态改变时，只需更换支管和末端装置，移动风口位置即可。
根据建筑内设的物联网定位平台，实时确定各区域的人流量、二氧化碳浓度及温湿度数据，从而分别计算得到实时的风量。在不同季节采用不同的控制方式，利用独立新风系统，根据不同比例的新风量改善环境。
针对冬夏需制冷制热的季节，为减小能耗，同时开启独立新风机组和回风机组，尽可能降低新风量，利用新风利用降低室内二氧化碳浓度，改善室内空气品质，利用回风消除室内热湿负荷，保证室内温度、湿度在设计允许范围内。针对过渡季节，关闭回风机组，仅开启新风机组。利用新风同时消除室内热湿负荷及降低二氧化碳浓度，达到人员需求。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
根据预先配置的规则判断变风量空调系统的冬夏季工况和过渡季工况；
其中，当所述变风量空调系统为冬夏季工况时：
根据预先配置的方法计算冬夏季工况时室内空气焓值及送风焓值；
确定冬夏季工况时回风机组(15)的需求回风量；
确定冬夏季工况时独立新风机组(7)的新风量；
根据预设方法在冬夏季工况时对所述独立新风机组(7)和所述回风机组(15)进行风机控制与风量调配；
当所述变风量空调系统为过渡季工况时：
根据预先配置的方法计算过渡季工况时室内空气焓值及送风焓值；
确定过渡季工况时所述独立新风机组(7)的新风量；
根据预设方法在过渡季工况时对所述独立新风机组(7)进行风机控制与风量调配；
所述回风机组(15)的送风焓值由第七控制器(30)根据所述回风机组(15)出口的温度传感器及湿度传感器计算得到；
所述独立新风机组(7)的送风焓值由第七控制器(30)根据所述独立新风机组(7)出口的温度传感器及湿度传感器计算得到；
根据预设方法在冬夏季工况时对所述独立新风机组(7)和所述回风机组(15)进行风机控制与风量调配的步骤包括：
由各个区域控制器计算得到某时刻所述区域(4)需求回风量Gri后，由所述回风机组(15)结合所述区域(4)内第一变风量末端(29)将回风送至第i区域内；此时各区域需求总回风量为该时刻各个区域需求回风量Gri之和Gr，Gr＝Gr1+Gr2+Gr3+Gr4+…；
当室内负荷降低，导致Gr＜Mr时，所述回风机组(15)降频运行；
当室内负荷增大，导致Gr＞Mr时，所述回风机组(15)增频运行；
此时，若Wr＞Gr时，则Lri＝Gri；
若Wr＜Gr时，则
Figure FDA0003150698350000011
若Lri＜0.8Gri时，则增大第二表冷器(16)处第二电动阀门(19)开度；
Mr表示所述回风机组(15)实时提供的回风总量，Wr表示所述回风机组(15)的风机容量，Gr表示各个区域(4)的需求总回风量，Gri表示第i区域(4)需求回风量，Lri表示第i区域(4)最终分配回风量；
由各个区域控制器计算得到某时刻区域(4)所需优先需求新风量Gni’，次优先需求新风量Gni″后，由独立新风机组(7)结合所述区域(4)的第二变风量末端(31)将所需新风送至该特定区域(4)内；所述独立新风机组(7)的风机需要提供的优先需求总新风量为各个区域(4)优先需求新风量Gni’之和Gn’，Gn’＝Gn1’+Gn2’+Gn3’+Gn4’+…；
当室内二氧化碳产生源减少，Gn’＞Mn时，独立新风机组(7)降频运行；
当室内二氧化碳产生源增多，Gn’＜Mn时，独立新风机组(7)增频运行
此时，若Wn＞Gn’时，则Lni＝Gni’；
当Wn＜Gn’时，则判断Wn与Gn″的大小关系；
若Wn＞Gn″，则Lni＝Gni″；
若Wn＜Gn″，则
Figure FDA0003150698350000021
若Lni＜0.8Gni″时，则增大第一表冷器(8)处的第一电动阀门(11)开度；
其中，Mn表示所述独立新风机组(7)实时提供的新风总量，Wn表示所述独立新风机组(7)容量，Gn’表示各个区域(4)的优先需求总新风量，Gn″表示各个区域(4)的次优先需求总新风量，Gni’表示第i区域(4)优先需求新风量，Gni″表示第i区域(4)次优先需求新风量，Lni表示第i区域(4)最终分配新风量；
排风机(23)随所述独立新风机组(7)提供风量的调整而调整，排风量取新风量的80％，即Gp＝0.8Ln’；
根据预设方法在过渡季工况时对所述独立新风机组(7)进行风机控制与风量调配的步骤包括：
由各个区域控制器计算得到某时刻区域(4)需求新风量Gni，优先需求新风量Gni’，次优先需求新风量Gni″后，由独立新风机组(7)结合所述区域(4)的第二变风量末端(31)将所需新风送至该特定区域(4)内；所述独立新风机组(7)的风机需要提供的总新风量为各个区域(4)需求新风量Gni之和Gn，Gn＝Gn1+Gn2+Gn3+Gn4+…；
当室内二氧化碳产生源减少，Gn＞Mn时，独立新风机组(7)降频运行；
当室内二氧化碳产生源增多，Gn＜Mn时，独立新风机组(7)增频运行；
此时，若Wn＞Gn时，则Lni＝Gni；
当Wn＜Gn时，则判断Wn与Gn’的大小关系；
若Wn＞Gn’，则Lni＝Gni’；
当Wn＜Gn’时，则判断Wn与Gn″的大小关系；
若Wn＞Gn″，则Lni＝Gni″；
若Wn＜Gn″，则
Figure FDA0003150698350000031
若Lni＜0.8Gni″时，则增大第一表冷器(8)处的第一电动阀门(11)开度；
其中，Mn表示所述独立新风机组(7)实时提供的新风总量，Wn表示所述独立新风机组(7)容量，Gn’表示各个区域(4)的优先需求总新风量，Gn″表示各个区域(4)的次优先需求总新风量，Gni’表示第i区域(4)优先需求新风量，Gni″表示第i区域(4)次优先需求新风量，Lni表示第i区域(4)最终分配新风量；
排风机(23)随所述独立新风机组(7)提供风量的调整而调整，排风量取新风量的80％，即Gp＝0.8Ln。
2.根据权利要求1所述的低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，其特征在于，根据预先配置的方法计算冬夏季工况时室内空气焓值及送风焓值的步骤包括：
根据焓值计算公式分别计算出冬夏季工况时室内所述空气焓值及所述送风焓值；
其中，所述焓值计算公式为：h＝1.01t+0.001d(2501+1.85t)
式中，h为空气焓值，t为空气温度，d为空气含湿量；
区域(4)的室内空气焓值hi由第六控制器(28)根据所述区域(4)室内的物联网监控系统(27)中温度传感器及湿度传感器的数据计算得到；
所述回风机组(15)的送风焓值h0由第七控制器(30)根据所述回风机组(15)出口的温度传感器及湿度传感器计算得到。
3.根据权利要求2所述的低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，其特征在于，确定冬夏季工况时回风机组(15)的需求回风量的步骤包括：
根据所述焓值计算公式中计算得到所述区域(4)室内焓值hi及所述回风机组(15)的送风焓值h0，计算消除所述区域(4)余热余湿的需求回风量Gri；
其中，
Figure FDA0003150698350000041
式中，Q表示室内实时负荷，hm表示室内设定焓值，V表示该区域体积，T表示响应变化的间隔时间，其中Q＝Δtτ-ε×k×S，Δtτ-ε＝tτ-ε-tτ，Δtτ-ε为计算时刻τ的负荷温差；tτ-ε为τ-ε时刻的室外空气温度，tτ为计算时刻τ的室内温度，ε为延迟作用时间；k为预设墙体传热系数，S为预设所述区域(4)外墙面积，ρ为室外空气密度，默认取1.2kg/m3，或根据实际室外空气的参数进行选择。
4.根据权利要求3所述的低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，其特征在于，确定冬夏季工况时独立新风机组(7)的新风量的步骤包括：
根据二氧化碳浓度计算得到优先需求新风量；
根据人流量数据计算所得的次优先需求新风量；
其中，所述优先需求新风量计算公式为：
Figure FDA0003150698350000042
所述次优先需求新风量的计算公式为：Gni″＝n*m
n为实时人流量数据，m是人均新风量指标，a是单位时间人均二氧化碳产生量，cm表示室内二氧化碳目标浓度，Cn表示室内二氧化碳实时浓度，cs表示二氧化碳送风浓度，V表示区域体积，T表示响应变化的间隔时间。
5.根据权利要求2所述的低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，其特征在于，根据预先配置的方法计算过渡季工况时室内空气焓值及送风焓值的步骤包括：
根据焓值计算公式分别计算出过渡季工况时室内所述空气焓值及所述送风焓值；
其中，所述焓值计算公式为：h＝1.01t+0.001d(2501+1.85t)
式中，h为空气焓值，t为空气温度，d为空气含湿量；
区域(4)的室内空气焓值hi由第六控制器(28)根据所述区域(4)室内的物联网监控系统(27)中温度传感器及湿度传感器的数据计算得到。
6.根据权利要求5所述的低能耗多区域精细化的变风量空调系统的控制方法，其特征在于，确定过渡季工况时所述独立新风机组(7)的新风量的步骤包括：
根据所述焓值计算公式中计算得到所述区域(4)室内焓值hi及所述独立新风机组(7)的送风焓值h0，并且进行需求新风量的计算；
计算消除所述区域(4)余热余湿的需求新风量Gni；
其中，
Figure FDA0003150698350000051
根据二氧化碳浓度计算得到优先需求新风量；
Figure FDA0003150698350000052
根据人流量数据计算所得的次优先需求新风量；
Gni″＝n*m；
式中，Q表示室内实时负荷，hm表示室内设定焓值，V表示该区域体积，T表示响应变化的间隔时间，其中Q＝Δtτ-ε×k×S，Δtτ-ε＝tτ-ε-tτ，Δtτ-ε为计算时刻τ的负荷温差；tτ-ε为τ-ε时刻的室外空气温度，tτ为计算时刻τ的室内温度，ε为延迟作用时间；k为预设墙体传热系数，S为预设所述区域(4)外墙面积，ρ为室外空气密度，默认取1.2kg/m3，或根据实际室外空气的参数进行选择，n为实时人流量数据，m是人均新风量指标，a是单位时间人均二氧化碳产生量，cm表示室内二氧化碳目标浓度，cn表示室内二氧化碳实时浓度，cs表示二氧化碳送风浓度。
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