CN113137663A - 一种vav空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VAV空调系统及其控制方法，VAV空调系统包括空调机组A和控制器，空调机组上设置有机组新风口、机组回风口和机组送风口，空调机组内设置蒸发器；控制方法包括：步骤S1、计算各个房间的热湿比ε；步骤S2、获取各个房间的热湿比中的最小值ε_min，判断ε_min是否满足ε_min>ε_a，并判断热湿比最小值所属房间是否有人；步骤S3、若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状态点；步骤S4、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，并获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min。

Description

一种VAV空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调控制系统领域，具体为一种VAV空调系统及其控制方法。

背景技术

随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的飞速发展，使得人们的生活水平，尤其是物质生活水平，发生了翻天覆地的变化。科技的进步，促进了工业社会的快速飞跃，同样大型的工业设备普遍应用于人们生活质量的提高，比如在寒冷的冬季所处环境温暖如春；在炎热的夏季，所处环境依然凉爽宜人，这其中作为空气温度调节的空调系统发生着至关重要的作用。空调发挥的作用越来越重要，且使用范围越来越广泛，同时对于电能的消耗总量也越来越大。

VAV变风量空调系统具有避免水力失调的优势，但是在控制时，由于各个房间的热湿需求不同，空调系统送风后，很难满足所有房间需求，因此VAV空调系统的控制成为其应用时的一大难点。目前的VAV变风量空调系统，通常以湿度或温度计算送风状态点，然而不同房间的热负荷和湿负荷并不是以相同比例变化的，在满足房间温度需求的情况下，湿度会偏离室内需求，导致室内温湿度不能满足用户实际需求。

因此，改进并优化现有的VAV空调系统的控制方法，是一个急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种能够用户不同房间实际需求的VAV空调系统的控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种VAV空调系统，所述VAV空调系统包括空调机组A和控制器，空调机组A上设置有机组新风口、机组回风口B和机组送风口C，空调机组A内设置蒸发器7，其特征在于：

所述VAV空调系统还包括空调冷凝水回收系统；所述空调冷凝水回收系统包括冷凝水箱1，冷凝水箱1用于储存蒸发器产生的冷凝水，蒸发器下部设置有接水盘，冷凝水箱1与接水盘连通，多个房间内分别设置雾化喷水装置2，雾化喷水装置2分别通过分支水管与冷凝水箱1连通，各分支水管上分别设置有水阀，水阀用于开启、关闭或调节加湿，冷凝水箱1上还连接有自来水管，自来水管上设置有自来水调节阀；

所述的多个房间内分别设置室内送风口3、室内回风口4及人体检测装置，所述室内回风口4分别通过分支回风管连通所述机组回风口B，所述分支回风管上设置均设置回风调节阀5，所述室内送风口3分别通过分支送风管连通所述机组送风口C，所述分支送风管上均设置送风调节阀6，所述室内回风口4还与室外排风口连通，所述人体检测装置用于检测房间内是否有人；

所述的多个房间内分别设置温度传感器和湿度传感器，所述控制器分别连接水阀、自来水调节阀、回风调节阀、送风调节阀、温度传感器和湿度传感器；

所述的VAV空调系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、计算各个房间的热湿比ε；

步骤S2、获取各个房间的热湿比中的最小值ε_min，判断ε_min是否满足ε_min>ε_a，并判断热湿比最小值所属房间是否有人；

步骤S3、若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状态点；

步骤S4、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min；

步骤S41、判断ε_min是否满足ε_min>ε_a，并判断特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值所属的房间是否有人，若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状体点；

步骤S42、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，并获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min；循环进行步骤S41和S42，直至获取到满足ε_min>ε_a的热湿比最小值且其所属房间有人，以该热湿比值确定送风状态点。

步骤S3还包括：

步骤S31、向室内送风后，计算各个房间的相对湿度φ，获取相对湿度φ与设定舒适相对湿度误差大于10%的房间，将满足该条件的房间标记为加湿房间并对其进行加湿；

步骤S31还包括：

步骤S311、根据加湿房间的含湿量计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量，调节各个加湿房间的水阀，使管道水流量等于加湿水量；

步骤S312、获取冷凝水产生量Q_c，并计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量之和Q_x；

步骤S313、判断冷凝水产生量Q_c是否满足Q_c≥Q_x，若不满足，则开启自来水阀门，以补足不足量。

步骤S41还包括：

步骤S411、向室内送风后，计算特殊房间之外的其它房间的相对湿度φ，获取相对湿度φ与设定舒适相对湿度误差大于10%的房间，将满足该条件的房间标记为加湿房间并对其进行加湿；

步骤S412、向室内送风后，对特殊房间进行除湿，除湿产生的冷凝水不接入空调冷凝水回收系统；

步骤S411还包括：

步骤S4111、根据加湿房间的含湿量计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量，调节各个加湿房间的水阀，使管道水流量等于加湿水量；

步骤S4112、获取冷凝水产生量Q_c，并计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量之和Q_x；

步骤S4113、判断冷凝水产生量Q_c是否满足Q_c≥Q_x，若不满足，则开启自来水阀门，以补足不足量；

空调系统开机后，各房间的人体检测装置检测房间内是否有人，检测结果为无人时，关闭无人的房间的回风调节阀、送风调节阀及水阀。

积极有益效果：本发明根据热湿比确定VAV空调系统的送风状态点，使得室内的湿度和温度同时控制，避免出现当室内温度达到设定温度时，湿度过度偏离设定的湿度，此外，本发明还以热湿比最小的房间确定送风状态点，这样必然能够满足其它房间的除湿需求和温度需求。在获取热湿比最小的房间时，排除无人的房间，将采集的无需进行温度控制的房间的数据剔除，能够使得对空调系统的控制更加接近用户实际需要，进一步节约能源，提高舒适度。

附图说明

图1为本发明的VAV空调系统的示意图；

图2为本发明的送风状态变化示意图。

图中为：冷凝水箱1、雾化喷水装置2、室内送风口3、室内回风口4、回风调节阀5、送风调节阀6、蒸发器7、空调机组A、机组回风口B、机组送风口C。

具体实施方式

一种VAV空调系统的控制方法，所述VAV空调系统包括空调机组和控制器，空调机组上设置有机组新风口、机组回风口B、机组送风口C，空调机组内设置蒸发器7，所述VAV空调系统还包括空调冷凝水回收系统，所述空调冷凝水回收系统包括冷凝水箱1，冷凝水箱1用于储存蒸发器产生的冷凝水，蒸发器下部设置有接水盘，冷凝水箱1与接水盘连通，多个房间内分别设置雾化喷水装置2，雾化喷水装置2分别通过分支水管与冷凝水箱1连通，各分支水管上分别设置有水阀，水阀用于开启、关闭或调节加湿，冷凝水箱上还连接有自来水管，自来水管上设置有自来水调节阀；

多个房间内分别设置室内送风口3、室内回风口4及人体检测装置，所述室内回风口4分别通过分支回风管连通所述机组回风口B，所述分支回风管上设置均设置回风调节阀5，所述室内送风口3分别通过分支送风管连通所述机组送风口C，所述分支送风管上均设置送风调节阀6，所述室内回风口4还与室外排风口连通，所述人体检测装置用于检测房间内是否有人；

多个房间内分别设置温度传感器和湿度传感器，所述控制器与所述水阀、所述自来水调节阀、所述回风调节阀、所述送风调节阀、所述温度传感器、所述湿度传感器均连接；

所述控制方法包括：

步骤S1、计算各个房间的热湿比ε；

步骤S2、获取各个房间的热湿比中的最小值ε_min，判断ε_min是否满足ε_min>ε_a，并判断热湿比最小值所属房间是否有人；

步骤S3、若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状态点；

所述的ε_a为热湿比预设值，热湿比ε为房间热负荷与湿负荷的比值，热湿比越小，则说明该房间的热负荷较小，湿负荷较大，为满足该房间的热湿要求，则送风应能够满足较大的除湿需求，以热湿比最小的房间确定送风状态点，必然能够满足其它房间的除湿需求和温度需求。以附图2为例，采用露点送风，其中R点为焓湿图上室内设定舒适温度和设定舒适相对湿度下的状态点，假定房间1的热湿比为ε₁，房间2的热湿比为ε₂，且ε₁>ε₂，如果以房间2确定送风状态点，则焓湿图上ε=ε₂且过R点的热湿比线与φ=95%的交点D即为送风状态点，D点的温湿度即为送风的温湿度，以D点为送风状态点向房间1和房间2送风后，送风的状态分别沿两房间的热湿比线变化，房间2的室内状态为R点的温度和湿度，即设定工况，房间1由于其热湿比较大，使得房间1的室内状态为R1点，在房间1的室内温度满足所述设定舒适温度的情况下，其湿度小于所述设定舒适湿度，这是由于以热湿比较小的房间确定送风状态点时，送风具有较大的除湿能力造成的。

步骤S4、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，并获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min；

如果各个房间的热湿比中的最小值ε_min小于热湿比预设值ε_a，说明该房间的热湿比过小，若以该房间的热湿状态确定送风状态点，则此时的送风具有太大的除湿能力，会使得其它房间送风后湿度太低，造成能源浪费。为避免出现前述的能源浪费现象，将热湿比ε小于ε_a的房间作为特殊房间，将其数据作为异常数据剔除。

如果房间内无人，则将该房间标记为无人房间，获取送风状态点时，不考虑无人房间，以进一步节约能源，提高舒适度。

步骤S41、判断ε_min是否满足ε_min>ε_a，并判断特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值所属的房间是否有人，若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状体点；

步骤S42、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，并获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min；循环进行步骤S41和S42，直至获取到满足ε_min>ε_a的热湿比最小值且其所属房间有人，以该热湿比值确定送风状态点。

优选的，步骤S3还包括：

步骤S31、向室内送风后，计算各个房间的相对湿度φ，获取相对湿度φ与设定舒适相对湿度误差大于10%的房间，将满足该条件的房间标记为加湿房间并对其进行加湿；

人体对湿度的感受并不是特别敏感，室内的相对湿度与设定舒适相对湿度误差小于10%时，室内湿度仍处于人体可接受范围内，此时可不进行加湿。

步骤S31还包括：

步骤S311、根据加湿房间的含湿量计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量，调节各个加湿房间的水阀，使管道水流量等于加湿水量；

加湿水量可以是单位时间的流量，可以是设定时间段内的总流量。

步骤S312、获取冷凝水产生量Q_c，并计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量之和Q_x；

对应于加湿水量，冷凝水产生量可以是单位时间的流量，可以是设定时间段内的总流量。

步骤S313、判断冷凝水产生量Q_c是否满足Q_c≥Q_x，若不满足，则开启自来水阀门，以补足不足量。

冷凝水量能够满足加湿需求时，直接采用冷凝水加湿，以节约能源，冷凝水量不足时，由自来水补充。

优选的，步骤S41还包括：

步骤S411、向室内送风后，计算特殊房间之外的其它房间的相对湿度φ，获取相对湿度φ与设定舒适相对湿度误差大于10%的房间，将满足该条件的房间标记为加湿房间并对其进行加湿；

人体对湿度的感受并不是特别敏感，室内的相对湿度与设定舒适相对湿度误差小于10%时，室内湿度仍处于人体可接受范围内，此时可不进行加湿。

步骤S412、向室内送风后，对特殊房间进行除湿，除湿产生的冷凝水不接入空调冷凝水回收系统；

对于热湿比过小的房间，由于其湿度相对较低，可采用除湿机装置等单独进行除湿，避免对集中送风系统造成影响。对于全空气系统，冷凝水在空调机组处进行回收，空调机组离房间有一定距离，因此特殊房间内除湿产生的冷凝水不接入空调冷凝水回收系统，以降低空调系统投资，而是单独收集后排出或用其它方式回收利用。

步骤S411还包括：

步骤S4111、根据加湿房间的含湿量计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量，调节各个加湿房间的水阀，使管道水流量等于加湿水量；

加湿水量可以是单位时间的流量，可以是设定时间段内的总流量。

步骤S4112、获取冷凝水产生量Q_c，并计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量之和Q_x；

对应于加湿水量，冷凝水产生量可以是单位时间的流量，可以是设定时间段内的总流量。

步骤S4113、判断冷凝水产生量Q_c是否满足Q_c≥Q_x，若不满足，则开启自来水阀门，以补足不足量。

冷凝水量能够满足加湿需求时，直接采用冷凝水加湿，以节约能源，冷凝水量不足时，由自来水补充。

优选的，空调系统开机后，各房间的人体检测装置检测房间内是否有人，检测结果为无人时，关闭无人的房间的回风调节阀、送风调节阀及水阀，以节约能源。

本发明根据热湿比确定VAV空调系统的送风状态点，使得室内的湿度和温度同时控制，避免出现当室内温度达到设定温度时，湿度过度偏离设定的湿度，此外，本发明还以热湿比最小的房间确定送风状态点，这样必然能够满足其它房间的除湿需求和温度需求。在获取热湿比最小的房间时，排除无人的房间，将采集的无需进行温度控制的房间的数据剔除，能够使得对空调系统的控制更加接近用户实际需要，进一步节约能源，提高舒适度。

Claims (5)

1.一种VAV空调系统的控制方法，所述VAV空调系统包括空调机组和控制器，空调机组上设置有机组新风口、机组回风口、机组送风口，空调机组内设置蒸发器（7），其特征在于：

所述VAV空调系统还包括空调冷凝水回收系统，所述空调冷凝水回收系统包括冷凝水箱（1），冷凝水箱（1）用于储存蒸发器产生的冷凝水，蒸发器下部设置有接水盘，冷凝水箱（1）与接水盘连通，多个房间内分别设置雾化喷水装置（2），雾化喷水装置（2）分别通过分支水管与冷凝水箱（1）连通，各分支水管上分别设置有水阀，水阀用于开启、关闭或调节加湿，冷凝水箱上还连接有自来水管，自来水管上设置有自来水调节阀；

多个房间内分别设置室内送风口（3）、室内回风口（4）及人体检测装置，所述室内回风口（4）分别通过分支回风管连通所述机组回风口，所述分支回风管上设置均设置回风调节阀（5），所述室内送风口（3）分别通过分支送风管连通所述机组送风口，所述分支送风管上均设置送风调节阀（6），所述室内回风口（4）还与室外排风口连通，所述人体检测装置用于检测房间内是否有人；

多个房间内分别设置温度传感器和湿度传感器，所述控制器与所述水阀、所述自来水调节阀、所述回风调节阀、所述送风调节阀、所述温度传感器、所述湿度传感器均连接；

所述控制方法包括：

步骤S1、计算各个房间的热湿比ε；

步骤S2、获取各个房间的热湿比中的最小值ε_min，判断εmin是否满足ε_min>ε_a，并判断热湿比最小值所属房间是否有人；

步骤S3、若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状态点；

步骤S4、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min；

步骤S41、判断ε_min是否满足ε_min>ε_a，并判断特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值所属的房间是否有人，若ε_min满足ε_min>ε_a，且判断结果为有人，则以在焓湿图上ε=ε_min的热湿比线与φ=95%的相对湿度的交点为送风状态点；

步骤S42、若ε_min不满足ε_min>ε_a，将该房间标记为特殊房间，若判断结果为无人，将该房间标记为无人房间，并获取特殊房间及无人房间之外的其它房间中的热湿比最小值ε_min；循环进行步骤S41和S42，直至获取到满足ε_min>ε_a的热湿比最小值且其所属房间有人，以该热湿比值确定送风状态点。

2.如权利要求1所述的VAV空调系统的控制方法，其特征在于：

步骤S3还包括：

步骤S31、向室内送风后，计算各个房间的相对湿度φ，获取相对湿度φ与设定舒适相对湿度误差大于10%的房间，将满足该条件的房间标记为加湿房间并对其进行加湿。

3.如权利要求2所述的VAV空调系统的控制方法，其特征在于：

步骤S31还包括：

步骤S311、根据加湿房间的含湿量计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量，调节各个加湿房间的水阀，使管道水流量等于加湿水量；

步骤S312、获取冷凝水产生量Qc，并计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量之和Qx；

步骤S313、判断冷凝水产生量Qc是否满足Qc≥Qx，若不满足，则开启自来水阀门，以补足不足量；

步骤S41还包括：

步骤S411、向室内送风后，计算特殊房间之外的其它房间的相对湿度φ，获取相对湿度φ与设定舒适相对湿度误差大于10%的房间，将满足该条件的房间标记为加湿房间并对其进行加湿；

步骤S412、向室内送风后，对特殊房间进行除湿，除湿产生的冷凝水不接入空调冷凝水回收系统；

步骤S411还包括：

步骤S4111、根据加湿房间的含湿量计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量，调节各个加湿房间的水阀，使管道水流量等于加湿水量；

步骤S4112、获取冷凝水产生量Qc，并计算各个加湿房间加湿所需的加湿水量之和Qx；

步骤S4113、判断冷凝水产生量Qc是否满足Qc≥Qx，若不满足，则开启自来水阀门，以补足不足量。

4.如权利要求1所述的VAV空调系统的控制方法，其特征在于：

空调系统开机后，各房间的人体检测装置检测房间内是否有人，检测结果为无人时，关闭无人的房间的回风调节阀、送风调节阀及水阀。

5.一种VAV空调系统，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的控制方法。

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