CN114322252A - 组合式空调机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了组合式空调机组及其控制方法，控制方法包括：检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ；计算实际温度T与设定温度Ts之间的温差ΔT、实际湿度Φ与设定湿度Φs之间的湿差ΔΦ；判断是否|ΔT|<δ_T且|ΔΦ|<δ_Φ，若否，则比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小，根据比较结果选择优先调节温度或湿度；若是，则空调机组维持当前状态；其中，δ_T为设定温度容差，δ_Φ为设定湿度容差。本发明根据目标环境的实际温湿度参数合理选择温度和湿度的优先级，提高调节效率，减少超调现象，且有利于空调机组的运行稳定性。

Description

组合式空调机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调机组技术领域，尤其涉及可实现恒温恒湿调节的组合式空调机组及其控制方法。

背景技术

组合式空气处理机组（组合式空调机组）是商用中央空调系统的一部分，是集冷却干燥、加热加湿、空气净化等多种功能的末端设备，适用于各种各样商业领域。目前恒温恒湿调节的组合式空调机组应用更加广泛，但保证机组安全稳定的运行，需要配置一个合理的自动控制系统。

常规来说，恒温恒湿系统往往采用优先控制温度目标，再控制湿度目标，满足恒温恒湿调节，通过调节盘管水阀开度实现目标温度在T_S±δ_T的控制范围要求，待稳定后再通过调节加湿阀的开度、水阀的开度和电加热的档位，以实现目标湿度在Φs±δ_Φ的控制范围。但是在调节的过程中对湿度的控制要调节水阀开度以及电加热的档位，这会影响温度波动，导致温度又超出T_S±δ_T波动范围，又需要对温度进行重新调节，这样反复调节过程，使得温湿度系统调节需要时间很长，系统调节不够稳定且浪费能源。

另外，常规调节为PID实时调节，以温度为例，当实际温度T与设定温度Ts之间存在温差ΔT时，以ΔT为调节幅度，直接大幅增大或减小制热量/制冷量，空调机组输出变化过快，极易出现超调现象，而过度的调节会造成目标温湿度的波动，影响整个空调机组的运行稳定性。

发明内容

为了解决现有控制方法调节时间长、稳定差的缺陷，本发明提出可实现恒温恒湿调节的组合式空调机组及其控制方法，在机组运行过程中，根据目标环境的实际温湿度参数合理选择温度和湿度的优先级，提高调节效率，减少超调现象，且有利于空调机组的运行稳定性。

本发明采用的技术方案是，设计组合式空调机组的控制方法，包括：

检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ；

计算实际温度T与设定温度Ts之间的温差ΔT、实际湿度Φ与设定湿度Φs之间的湿差ΔΦ；

比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小；

根据比较结果选择优先调节温度或湿度。

进一步的，比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小之前，先判断是否|ΔT|<δ_T且|ΔΦ|<δ_Φ，若否，则比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小，若是，则空调机组维持当前状态；其中，δ_T为设定温度容差，δ_Φ为设定湿度容差。

进一步的，根据比较结果选择调节温度或湿度包括：当|ΔT|≥ |ΔΦ|时，优先调节温度；当|ΔT|<|ΔΦ|时，优先调节湿度。

进一步的，当优先调节温度时，判断空调机组处于工作模式；

在制冷模式下，若ΔT>0，则控制空调机组增大制冷量，若ΔT<0，则控制空调机组减小制冷量；

在制热模式下，若ΔT>0，则控制空调机组减小制热量，若ΔT<0，则控制空调机组增大制热量。

进一步的，ΔT分为n个温度子区间进行调节，每个温度子区间的幅度为Δt’，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ。

在一些实施例中，空调机组具有用于调节制冷量或制热量的调温阀门，调温阀门为冷热盘管的水阀。

进一步的，当优先调节湿度时，若ΔΦ>0，则控制空调机组减小加湿量，若ΔΦ<0，则控制空调机组增大加湿量。

进一步的，将ΔΦ分为n个湿度子区间进行调节，每个湿度子区间的幅度为Δφ’，每次调节Δφ’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ。

在一些实施例中，空调机组具有用于调节加湿量的调湿阀门，调湿阀门为加湿器的加湿阀或电加热器的档位阀。

进一步的，控制空调机组减小加湿量时，优先调节加湿器的加湿阀，若加湿阀已减小至下限阈值，则调节电加热器的档位阀。

进一步的，前后两次调节动作之间至少间隔设定时间ΔS。

本发明还提出了组合式空调机组，包括：机壳、设于机壳内的多个功能段、以及执行上述控制方法的控制系统。

在一些实施例中，功能段包含依次设置的进风段、盘管段、电加热段、加湿段、送风机段、过滤段以及送风段。

在一些实施例中，控制系统采用DDC控制系统。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、检测目标环境的实际温湿度并计算温差ΔT和湿差ΔΦ，比较ΔT和ΔΦ的绝对值大小之后，再选择调节优先级，减少调节过程中的温湿度波动，提高调节效率；

2、调节时将温差ΔT或湿差ΔΦ划分为n个子区间，每次调节对应子区间的幅度后返回检测实际温度T和实际湿度Φ，重新选择调节优先级，提高调节精度，减少超调现象，使目标环境的温湿度稳定在设定温湿度范围之内。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中组合式空调机组的结构示意图；

图2是本发明中控制方法的流程示意图；

图3是本发明中优先级选择的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出控制方法适用于组合式空调机组中，组合式空调机组具备对目标环境进行通风、供冷、供热、加湿以及除湿等功能，通过组合式空调机组可以有效调节目标环境的温湿度。一般来说，组合式空调机组的基本结构是机壳和设于机壳内部的多个功能段，功能段的种类、数量以及排列顺序可以根据实际需要设计。

在本发明的可行实施例中，功能段包含沿气流流动方向依次设置的进风段1、盘管段2、电加热段3、加湿段4、送风机段5、过滤段以及送风段9，进风段1设有新风进口，盘管段2安装有冷热盘管，冷热盘管与空调主机相连，在制冷模式下，空调主机向冷热盘管提供冷水，在制热模式下，空调主机向冷热盘管提供热水，冷热盘管的水量通过水阀调节，进而实现调节制冷量或制热量。电加热段3安装有电加热器，电加热器3的加热档位通过档位阀调节，加湿段4安装有加湿器，加湿器的加湿量通过加湿阀调节，此处档位阀和加湿阀均为无级调节，选用现有具备无级调节功能的电加热器和加湿器即可实现。送风机段5安装有送风机，过滤段沿进风方向依次安装有中效过滤器7和高效过滤器8，送风段9设有送风口。为提高机组的过滤效果和出风均匀性，送风机段5和过滤段之间还设计有均流段6，均流段6安装有均流结构，以使气流经过均流段6之后均匀流出，均流结构可以采用现有技术，例如均流板等。

需要说明的是，组合式空调机组的工作状态由DDC控制系统控制，在有多个调节目标，比如水阀开度、加湿阀开度和档位阀档位等，将各个阀件的执行器连接DDC控制器，DDC控制器根据目标环境的运行参数，选择优先级最高的执行器，并控制执行器的调节逻辑。

如图2所示，DDC控制系统执行的控制方法如下：

检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ；

计算实际温度T与设定温度Ts之间的温差ΔT、实际湿度Φ与设定湿度Φs之间的湿差ΔΦ；

判断是否|ΔT|<δ_T且|ΔΦ|<δ_Φ；

若否，则比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小，根据比较结果选择优先调节温度或湿度；

若是，则所述空调机组维持当前状态。

其中，δ_T为设定温度容差，δ_Φ为设定湿度容差，δ_T和δ_Φ的数值可以根据实际需要设计；

如图3所示，根据比较结果选择调节温度或湿度的逻辑如下。

当|ΔT|≥ |ΔΦ|时，代表温度偏差大于湿度偏差，优先调节温度。

在制冷模式下，若ΔT>0，则说明实际温度T高于设定温度Ts，此时控制空调机组增大制冷量——即加大水阀开度，ΔT分为n个温度子区间进行调节，每个温度子区间的幅度为Δt’， ΔT=n*Δt’，对水阀的开度进行PID调节，使实际温度T降低Δt’，即ΔT减小Δt’，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ；若ΔT<0，则说明实际温度T低于设定温度Ts，此时控制空调机组减小制冷量——即减小水阀开度，ΔT分为n个子区间进行调节，每个温度子区间的幅度为Δt’，对水阀的开度进行PID调节，使实际温度T升高Δt’，即ΔT增大Δt’，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ。

应当理解的是，制热量的调节逻辑与制冷量相似，也是将ΔT分为n个温度子区间进行调节，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ。具体来说，在制热模式下，若ΔT>0，则说明实际温度T高于设定温度Ts，此时控制空调机组减小制热量——即减小水阀开度，ΔT分为n个温度子区间进行调节，每个温度子区间的幅度为Δt’，对水阀的开度进行PID调节，使实际温度T降低Δt’，即ΔT减小Δt’，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ；若ΔT<0，则说明实际温度T低于设定温度Ts，此时控制空调机组增大制热量——即加大水阀开度，ΔT分为n个子区间进行调节，每个温度子区间的幅度为Δt’，对水阀的开度进行PID调节，使实际温度T升高Δt’，即ΔT增大Δt’，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ。

当|ΔT|<|ΔΦ|时，代表湿度偏差大于温度偏差，优先调节湿度。

若ΔΦ>0，则说明实际湿度Φ高于设定湿度Φs，控制空调机组减小加湿量——即减小加湿阀开度或加大档位阀开度，将ΔΦ分为n个湿度子区间进行调节，每个湿度子区间的幅度为Δφ’，ΔΦ=n*Δφ’，对加湿阀或档位阀的开度进行PID调节，使实际湿度Φ降低Δφ’，即ΔΦ减小Δφ’，每次调节Δφ’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ。

若ΔΦ<0，则说明实际湿度Φ低于设定湿度Φs，控制空调机组增大加湿量——即加大加湿阀开度，将ΔΦ分为n个湿度子区间进行调节，每个湿度子区间的幅度为Δφ’，对加湿阀的开度进行PID调节，使实际湿度Φ升高Δφ’，即ΔΦ增大Δφ’，每次调节Δφ’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ。

本发明在调节时将温差ΔT或湿差ΔΦ划分为n个子区间，每次仅调节对应子区间的幅度，再返回检测实际温度T和实际湿度Φ，重新选择调节优先级，实现分级调节的目的，提高调节精度、减少超调现象，避免现有技术中直接以ΔT为调节幅度，大幅增大或减小制热量/制冷量，导致空调机组输出变化过快，出现超调现象，保证系统的稳定性，同时使目标环境的温湿度控制在设定温湿度范围之内。

需要说明的是，控制空调机组减小加湿量时，优先调节加湿器的加湿阀，若加湿阀已减小至下限阈值，再加大电加热器的档位阀，而电加热器开启后会影响空调机组的送风温度，造成实际温度T波动，由于每次调节Δφ’都会返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ之后，因此当实际温度T波动较大时，控制系统会根据比较结果优先调节温度，提高调节效率，减少能源损耗。

另外，控制方法的前后两次调节动作之间至少间隔设定时间ΔS，也就是说，每次调节Δt’或Δφ’之后等待设定时间ΔS，再执行下一次调节动作，该设定时间ΔS的作用是给空调机组预留反应时间，提高空调机组的稳定性。当然，也可以在每次调节Δt’或Δφ’之后等待设定时间ΔS，即等待组合式空调机组稳定后，再返回目标环境的实际温度T和实际湿度Φ，重新判断ΔT和ΔΦ，实际温度T和实际湿度Φ的准确性更高，优先级选择更可靠。

综上，本发明通过选择调节优先级和控制调节步幅的方式，减轻空调机组过大波动，减少出现超范围调节情况，使控制目标稳定在需要的温湿度范围之内，调节效率提高，降低能源损耗。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.组合式空调机组的控制方法，其特征在于，包括：

检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ；

计算所述实际温度T与设定温度Ts之间的温差ΔT、所述实际湿度Φ与设定湿度Φs之间的湿差ΔΦ；

比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小；

根据比较结果选择优先调节温度或湿度。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小之前，先判断是否|ΔT|<δ_T且|ΔΦ|<δ_Φ，若否，则比较|ΔT|和|ΔΦ|的大小，若是，则所述空调机组维持当前状态；其中，δ_T为设定温度容差，δ_Φ为设定湿度容差。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据比较结果选择调节温度或湿度包括：当|ΔT|≥ |ΔΦ|时，优先调节温度；当|ΔT|<|ΔΦ|时，优先调节湿度。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当优先调节温度时，判断所述空调机组处于工作模式；

在制冷模式下，若ΔT>0，则控制所述空调机组增大制冷量，若ΔT<0，则控制所述空调机组减小制冷量；

在制热模式下，若ΔT>0，则控制所述空调机组减小制热量，若ΔT<0，则控制所述空调机组增大制热量。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，将ΔT分为n个温度子区间进行调节，每个所述温度子区间的幅度为Δt’，每次调节Δt’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述空调机组具有用于调节制冷量或制热量的调温阀门，所述调温阀门为冷热盘管的水阀。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当优先调节湿度时，若ΔΦ>0，则控制所述空调机组减小加湿量，若ΔΦ<0，则控制所述空调机组增大加湿量。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，将ΔΦ分为n个湿度子区间进行调节，每个所述湿度子区间的幅度为Δφ’，每次调节Δφ’之后返回检测目标环境的实际温度T和实际湿度Φ。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述空调机组具有用于调节加湿量的调湿阀门，所述调湿阀门为加湿器的加湿阀或电加热器的档位阀。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在制冷模式下，控制所述空调机组减小加湿量时，优先调节所述加湿器的加湿阀，若所述加湿阀已减小至下限阈值，则调节所述电加热器的档位阀。

11.根据权利要求1至10任一项所述的控制方法，其特征在于，前后两次调节动作之间至少间隔设定时间ΔS。

12.组合式空调机组，包括：机壳和设于所述机壳内的多个功能段，其特征在于，还包括：执行权利要求1至11任一项所述控制方法的控制系统。

13.根据权利要求12所述的组合式空调机组，其特征在于，所述功能段包含依次设置的进风段、盘管段、电加热段、加湿段、送风机段、过滤段以及送风段。

14.根据权利要求12所述的组合式空调机组，其特征在于，所述控制系统采用DDC控制系统。

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