CN116557966B - 可变风量高静压新风空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可变风量高静压新风空调系统，涉及新风空调技术领域，包括：风压检测单元，用于对新风送风管道的风压检测；温控单元，用于获取温控探头采集的温度信息，并将温度信息反馈至控制单元，控制单元，用于根据风压检测单元获取的风压信息和温控单元获取的温度信息生成控制指令，并将控制指令发送至执行单元；所述执行单元用于调整新风送风管道的送风量。本发明用以解决在新风空调系统进行新风换气时，对室内温度进行精确控制和调节，进一步提高用户使用舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及新风空调技术领域，特别涉及一种可变风量高静压新风空调系统。
背景技术
目前，随着人们生活水平的提高，对室内环境的要求越来越高，现有的室内环境的改善包括：利用空调对室内进行温度调节，利用新风系统对室内空气洁净度进行调节，利用加湿器对室内环境的湿度进行调节；
现有的新风系统在工作过程中，在进行室内外的新风换气时，会因出风口风速过大导致风噪，用户的使用感受较差；
因此缺少一种能够在新风系统进行大风量新风换气时，对室内温度进行精确控制和调节，消除末端出风口风噪的措施，从而降低或彻底消除出风口风噪，进一步提高用户使用舒适性。
发明内容
本发明提供一种可变风量高静压新风空调系统，用以解决在新风系统进行新风换气时，对室内温度进行精确控制和调节，从而降低因温差导致风噪和设备振动的情况，进一步提高用户使用舒适性。
本发明提供一种可变风量高静压新风空调系统，包括：
风压检测单元，用于对新风送风管道的风压检测；
温控单元，用于获取温控探头采集的温度信息，并将温度信息反馈至控制单元，
控制单元，用于根据风压检测单元获取的风压信息和温控单元获取的温度信息生成控制指令，并将控制指令发送至执行单元；
所述执行单元用于调整新风送风管道的送风量。
优选的，还包括电源模块，所述电源模块用于对温控单元和风压检测单元进行供电。
优选的，所述温控单元还连接温控探头，所述温控探头用于采集环境温度，并将采集的环境温度经温控单元传输至控制单元。
优选的，所述送风管道的其中一侧设有电动风阀，另一端设有多个消音管，所述消音管垂直设于所述送风管道上，且多个消音管之间间隔设置。
优选的，所述送风管道远离消音管的一端还连接有总风管，所述总风管的端部连新风机组，所述新风机组用于将室外空气进行过滤并引流至总风管。
优选的，所述总风管和送风管之间还设有静压箱，所述送风管可设为一个或多个，且各所述送风管上均设有多个消音管。
优选的，所述执行单元用于将风机的转速进行调节；所述温控单元用于将送风管道的温度进行调节。
优选的，还包括，噪音检测模块，所述噪音检测模块用于获取送风管道内的噪音，并将采集的噪音信息发送至控制单元，所述控制单元根据所述送风管道的噪音信息进行温控单元或执行单元的调节。
优选的，当温控单元将温度调节指令的执行结束后，所述噪音检测模块所检测的噪音信息值与温控单元执行温度调节指令之前的噪音信息在范围内，则判断为风机出现故障；所述控制单元发送风机故障指令至用户端，并供用户对故障风机进行排查或维修。
优选的，消音管靠近送风管道的一端均设有电动风阀，各所述电动风阀用于将所述消音管进行打开或关闭，并用于通过调节消音管的启闭实现送风管道的降噪；
当送风管道降噪且加温后，依然存在噪音，则对噪声进行判断，并基于判断结果确定所述噪声是否为风机轴承故障；判断方法如下：
S1，对噪音检测模块所获取的噪音信号进行分解，并构建变分模态分解模型；
S2，基于变分模态分解模型，确定最优的分量信号，并计算最大相关峭度解卷积；
S3，利用最大相关峭度解卷积对包络频谱进行分析，实现故障频率的对比，根据对比结果，获得风机轴承故障判断结果；
S4，根据判断结果获得故障类型，并将故障类型生成故障指令发送至用户端，供用户对故障进行排查或维修。
优选的，步骤S1中还包括：将噪音检测模块所获取的噪音信号分解为多个离散的模态分量，确定每个模态分量中心频率和带宽，
利用模态分量的中心频率和带宽进行变分模型构建，并利用变分模型进行扩展后，对其进行更新迭代，并获得更新迭代模型、/>、/>的鞍点，
定义迭代模型、/>、/>的收敛条件，基于收敛条件确定是否继续迭代，若满足收敛条件，则停止迭代；
步骤S2中还包括：对停止迭代的迭代模型、/>、/>分别进行计算，并确定最优分量的包络频谱范围；其中，包络频谱范围中幅值最大频线的频率带定义为突出频率范围；
确定包络频谱范围的最佳影响参数；当故障特征频率不在预设范围内，则利用突出频率带确定T的寻优范围；
对最优分量进行分析并计算最大相关峭度解卷积的信号进行包络调解；
所述步骤S3还包括：将风机的轴承预设故障频率值与包络频谱中峰值突出的突出频线进行对比，并确定故障类型，进一步通过故障类型确定故障部位。
优选的，还包括：所述模态分量的中心频率计算步骤如下：
对每个模态分量的解析信号进行计算，并获取每个模态分量的单边频谱；
其中，单边频谱通过式（1）表示：
（1），
其中，g为虚数单位，为脉冲函数，t为时间，/>为卷积；
对每个单边频谱进行频率混合计算，并将各模态分量的频谱进行调制为基频带；
其中，基频带通过式（2）表示：
（2），
其中，为角频率，/>为单边频率所添加的指数项；
优选的，所述模态分量的带宽计算步骤如下：
对解调的基频带信号的梯度进行计算，并对模态分量信号的带宽进行预估，对所有模态分量信号进行相加并等于原信号进行定义为约束条件，计算约束变分模型：
（3）
其中，，/>；/>为函数对t进行求导；N为第N个数；
对约束变分模型进行变换为非约束变分模型，并用于降低噪声干扰；其中，非约束变分模型通过式（4）表示：
（4）
其中，用于增加约束严格性的拉格朗日乘子，/>为用于降低高斯噪声干扰的惩罚因子；
利用交替方向乘子算法对公式（4）中的进行计算，获得迭代更新的鞍点/>；其中，迭代更新通过式（5）、（6）、（7）计算：
其中，为迭代次数，/>，/>为更新因子；
其中，对设置收敛条件为/>；
表示为精度值，且/>；
其中，在迭代更新过程中还包括：
初始化，其中，设/>；
时，对式（4）进行迭代更新计算的循环；
时，n=N，根据式（5）、（6）更新/>；根据式（7）更新/>；
基于公式（8），对进行收敛条件进行判断，若满足收敛条件，则停止迭代；若不满足收敛条件，则重新对式（4）进行迭代更新计算的循环。
优选的，还包括：获取风机轴承信息，基于风机轴承信息，对风机轴承的故障进行二次判断；
其中，对风机轴承信息进行建模，获得最优的轴承数据模型；
基于最优轴承数据模型，进行模型训练，并统计残差，基于统计残差与预设的轴承非故障信息进行对比，获得风机轴承的故障判断结果；
其中，所述风机轴承信息包括并不限于是轴承温度、功率、风机风速、轴承转速、风机定子线圈温度、环境温度；
当送风管道温度达到第一预设值时，所述温控单元停止加热；所述第一预设值为室内实时温度+-1℃；
考虑到风机工作过程中会产生热量，而风机所产生的热量也可对送风管道产生加温效果；当风机工作t时长时，根据计算风机所产生的热量，其中/>风机工作t时长所产生的热量，/>为风机的工作功率；
基于风机轴承工作t时长内所产生的热量，计算其热量/>在送风管道进风端的散热量/>；其中，/>为风机轴承的表面温度（℃）；/>为环境温度（℃）；F为风机轴承的表面散热面积/>；a为热传导系数；计算温控单元的升温曲线，结合风机轴承工作t时长的散热量/>，获得温控单元的加温时长，使得温控单元的加温时长获得精准控制，提高加热效率，且降低耗电量。
本发明的工作原理和有益效果如下：
本发明提供一种可变风量高静压新风空调系统，包括：风压检测单元，用于对新风送风管道的风压检测；温控单元，用于获取温控探头采集的温度信息，并将温度信息反馈至控制单元，控制单元，用于根据风压检测单元获取的风压信息和温控单元获取的温度信息生成控制指令，并将控制指令发送至执行单元或温控单元；所述执行单元用于调整新风送风管道的送风量。本发明用以解决在新风系统进行新风换气时，对室内温度进行精确控制和调节，进一步提高用户使用舒适性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的送风管道第一种实施例结构示意图；
图3为本发明的送风管道第二种实施例结构示意图；
图4为本发明的送风管道第三种实施例结构示意图；
其中，1-送风管道，2-电动风阀，3-消音管道，4-静压箱，5-总风管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
根据图1-4所示，本发明实施例提供了一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，包括：
风压检测单元，用于对新风送风管道的风压检测；
温控单元，用于获取温控探头采集的温度信息，并将温度信息反馈至控制单元，
控制单元，用于根据风压检测单元获取的风压信息和温控单元获取的温度信息生成控制指令，并将控制指令发送至执行单元；
所述执行单元用于调整新风送风管道的送风量。
本发明用以解决在新风系统进行新风换气时，对室内温度进行精确控制和调节，从而降低因温差导致风噪和设备振动的情况，进一步提高用户使用舒适性。
具体的，新风系统工作时，首先，通过控制单元启动执行单元，利用执行单元对风机进行启动，所述风机启动后，就会将室外的空气进行引流至室内，同时将室内的空气引流至室外；
进一步，在新风系统工作的过程中，所述温控单元通过温控探头对送风管道的温度进行监测，当送风管道的温度低于第一预设值，则控制单元启动温控单元对送风管道的空气进行加热，使得送风管道的空气能够和室内温度的温差降低；进一步减少因温差较大导致送风管道和风机产生啸叫声的情况，从而降低噪音，提高用户舒适性。
在一个实施例中，还包括电源模块，所述电源模块用于对温控单元和风压检测单元进行供电。
所述温控单元还连接温控探头，所述温控探头用于采集环境温度，并将采集的环境温度经温控单元传输至控制单元。
所述送风管道的其中一侧设有电动风阀，另一端设有多个消音管，所述消音管垂直设于所述送风管道上，且多个消音管之间间隔设置。
所述送风管道远离消音管的一端还连接有总风管，所述总风管的端部连新风机组，所述新风机组用于将室外空气进行过滤并引流至总风管。
所述总风管和送风管之间还设有静压箱，所述送风管可设为一个或多个，且各所述送风管上均设有多个消音管。
所述执行单元用于将风机的转速进行调节；所述温控单元用于将送风管道的温度进行调节。
该方案中，温控单元通过温控探头获取温度信息，并将温度信息发送至控制单元，所述控制单元根据温控探头获得的温度信息启动电源模块对温控单元进行启动，并对温控单元的输出温度进行控制；使得温控单元能够将送风管道的温度进行提升，从而降低因室内外的气流温差较大产生啸叫声，从而降低噪音；进一步提高用户舒适性。
当新风系统设置有多个房间进行新风换气时，所述温控单元设置在总风管处，并用于对总风管进行温度调节。设有多个房间进行新风换气的新风系统中，所述温控单元的升温温度高于单个新风换气房间的温度。
在一个实施例中，还包括，噪音检测模块，所述噪音检测模块用于获取送风管道内的噪音，并将采集的噪音信息发送至控制单元，所述控制单元根据所述送风管道的噪音信息进行温控单元或执行单元的调节。
当温控单元将温度调节指令的执行结束后，所述噪音检测模块所检测的噪音信息值与温控单元执行温度调节指令之前的噪音信息在范围内，则判断为风机出现故障；所述控制单元发送风机故障指令至用户端，并供用户对故障风机进行排查或维修。
该实施例中，所述噪音检测模块对送风管道进行噪音检测，当噪音大于第二预设值时，控制单元启动温控单元进行加热，使得送风管道或总风管能够实现温度提高的目的。
当送风管道或总风管的温度提升后，啸叫声依然不能消除，则通过噪音检测模块采集的噪音信息进行判断，确定是否为风机故障，若判断为风机故障，则控制单元发送故障指令至用户端，用于提示用户对风机故障进行排查或维修。
在一个实施例中，消音管靠近送风管道的一端均设有电动风阀，各所述电动风阀用于将所述消音管进行打开或关闭，并用于通过调节消音管的启闭实现送风管道的降噪；
当送风管道降噪且加温后，依然存在噪音，则对噪声进行判断，并基于判断结果确定所述噪声是否为风机轴承故障；判断方法如下：
S1，对噪音检测模块所获取的噪音信号进行分解，并构建变分模态分解模型；
S2，基于变分模态分解模型，确定最优的分量信号，并计算最大相关峭度解卷积；
S3，利用最大相关峭度解卷积对包络频谱进行分析，实现故障频率的对比，根据对比结果，获得风机轴承故障判断结果；
S4，根据判断结果获得故障类型，并将故障类型生成故障指令发送至用户端，供用户对故障进行排查或维修。
进一步步骤S1中还包括：将噪音检测模块所获取的噪音信号分解为多个离散的模态分量，确定每个模态分量中心频率和带宽，
利用模态分量的中心频率和带宽进行变分模型构建，并利用变分模型进行扩展后，对其进行更新迭代，并获得更新迭代模型 的鞍点，
定义迭代模型的收敛条件，基于收敛条件确定是否继续迭代，若满足收敛条件，则停止迭代；
步骤S2中还包括：对停止迭代的迭代模型分别进行计算，并确定最优分量的包络频谱范围；其中，包络频谱范围中幅值最大频线的频率带定义为突出频率范围；
确定包络频谱范围的最佳影响参数；当故障特征频率不在预设范围内，则利用突出频率带确定/>的寻优范围；
对最优分量进行分析并计算最大相关峭度解卷积的信号进行包络调解；
所述步骤S3还包括：将风机的轴承预设故障频率值与包络频谱中峰值突出的突出频线进行对比，并确定故障类型，进一步通过故障类型确定故障部位。
进一步，还包括：所述模态分量的中心频率计算步骤如下：
对每个模态分量的解析信号进行计算，并获取每个模态分量的单边频谱；
其中，单边频谱通过式（1）表示：
其中，g为虚数单位，为脉冲函数，t为时间，/>为卷积；
对每个单边频谱进行频率混合计算，并将各模态分量的频谱进行调制为基频带；
其中，基频带通过式（2）表示：
其中，为角频率，/>为单边频率所添加的指数项；
所述模态分量的带宽计算步骤如下：
对解调的基频带信号的梯度进行计算，并对模态分量信号的带宽进行预估，对所有模态分量信号进行相加并等于原信号进行定义为约束条件，计算约束变分模型：
（3）
其中，，/>；/>为函数对t进行求导；N为第N个数；
对约束变分模型进行变换为非约束变分模型，并用于降低噪声干扰；其中，非约束变分模型通过式（4）表示：
（4）
其中，为用于增加约束严格性的拉格朗日乘子，/>为用于降低高斯噪声干扰的惩罚因子；
利用交替方向乘子算法对公式（4）中的进行计算，获得迭代更新的鞍点/>；其中，迭代更新通过式（5）、（6）、（7）计算：
其中，为迭代次数，/>，/>为更新因子；
其中，对设置收敛条件为/>；/>表示为精度值，且/>；
其中，在迭代更新过程中还包括：
初始化，其中，设/>；
时，对式（4）进行迭代更新计算的循环；
，n=N，根据式（5）、（6）更新/>；根据式（7）更新/>；
基于公式（8），对行收敛条件进行判断，若满足收敛条件，则停止迭代；若不满足收敛条件，则重新对式（4）进行迭代更新计算的循环。
该实施例中，通过噪声信号进行频率计算，并提取风机的轴承故障信号，进一步根据故障信号确定风机轴承的故障类型和故障部位，对故障类型和故障部位生成故障指令，并发送至用户端，使得用户能够第一时间获取故障信息，并及时对故障进行排查或检修，从而减少因风机故障导致啸叫声的情况；进一步，结合对送风管道进行温控管理，使得室内和室外的气流温差减小，降低因温差导致送风管道产生啸叫声，从而提高用户的使用舒适性，减少因啸叫声或风机故障等噪声对用户产生不良体验感的情况。
在一个实施例中，还包括：获取风机轴承信息，基于风机轴承信息，对风机轴承的故障进行二次判断；
其中，对风机轴承信息进行建模，获得最优的轴承数据模型；
基于最优轴承数据模型，进行模型训练，并统计残差，基于统计残差与预设的轴承非故障信息进行对比，获得风机轴承的故障判断结果；
其中，所述风机轴承信息包括并不限于是轴承温度、功率、风机风速、轴承转速、风机定子线圈温度、环境温度；
当送风管道温度达到第一预设值时，所述温控单元停止加热；所述第一预设值为室内实时温度+-1℃；
考虑到风机工作过程中会产生热量，而风机所产生的热量也可对送风管道产生加温效果；当风机工作t时长时，根据计算风机所产生的热量，其中/>风机工作t时长所产生的热量，P为风机的工作功率；基于风机轴承工作t时长内所产生的热量/>，计算其热量/>在送风管道进风端的散热量/>；其中，/>为风机轴承的表面温度（℃）；/>为环境温度（℃）；F为风机轴承的表面散热面积/>；a为热传导系数；计算温控单元的升温曲线，结合风机轴承工作t时长的散热量/>，获得温控单元的加温时长，使得温控单元的加温时长获得精准控制，提高加热效率，且降低耗电量。
该方案中，通过对风机轴承进行二次故障筛查，实现通过至少两次对风机故障进行判断或筛查，确保风机故障指令的准确度，减少误报的情况；同时，根据风机轴承的散热量结合温控单元的升温曲线进行预估温控单元的加热时长，使得温控单元能够通过精准计算的加温时间内进行送风管道的加温，实现送风管道达到预设加热温度值时，即可停止温控单元加热的目的；避免温控单元长时间加温或温控探头出现故障后温控单元持续加温的情况。有效提高了温控单元的升温控制准确性，且通过精准计算，使得温控单元的加温模块能够降低耗电量，节省用电成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，包括：
风压检测单元，用于对新风送风管道的风压检测；
温控单元，用于获取温控探头采集的温度信息，并将温度信息反馈至控制单元，
控制单元，用于根据风压检测单元获取的风压信息和温控单元获取的温度信息生成控制指令，并将控制指令发送至执行单元；
所述执行单元用于调整新风送风管道的送风量；
噪音检测模块，所述噪音检测模块用于获取送风管道内的噪音，并将采集的噪音信息发送至控制单元，所述控制单元根据所述送风管道的噪音信息进行执行单元的调节；
所述噪音检测模块对送风管道进行噪音检测，当噪音大于第二预设值时，控制单元启动温控单元进行加热，使得送风管道或总风管能够实现温度提高的目的；
当送风管道或总风管的温度提升后，啸叫声依然不能消除，则通过噪音检测模块采集的噪音信息进行判断，确定是否为风机故障，若判断为风机故障，则控制单元发送故障指令至用户端，用于提示用户对风机故障进行排查或维修；
当送风管道降噪且加温后，依然存在噪音，则对噪声进行判断，并基于判断结果确定所述噪声是否为风机轴承故障；判断方法如下：
S1，对噪音检测模块所获取的噪音信号进行分解，并构建变分模态分解模型；
S2，基于变分模态分解模型，确定最优的分量信号，并计算最大相关峭度解卷积；
S3，利用最大相关峭度解卷积对包络频谱进行分析，实现故障频率的对比，根据对比结果，获得风机轴承故障判断结果；
S4，根据判断结果获得故障类型，并将故障类型生成故障指令发送至用户端，供用户对故障进行排查或维修。
2.如权利要求1所述的一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块用于对温控单元和风压检测单元进行供电。
3.如权利要求1所述的一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，所述温控单元还连接温控探头，所述温控探头用于采集环境温度，并将采集的环境温度经温控单元传输至控制单元。
4.如权利要求1所述的一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，所述送风管道的其中一侧设有电动风阀，另一端设有多个消音管，所述消音管垂直设于所述送风管道上，且多个消音管之间间隔设置；所述送风管道远离消音管的一端还连接有总风管，所述总风管的端部连新风机组，所述新风机组用于将室外空气进行过滤并引流至总风管。
5.如权利要求4所述的一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，所述总风管和送风管之间设有静压箱，所述送风管设为一个或多个，且各所述送风管上均设有多个消音管；
所述执行单元用于将风机的转速进行调节；所述温控单元用于将送风管道的温度进行调节。
6.如权利要求1所述的一种可变风量高静压新风空调系统，其特征在于，步骤S1中还包括：将噪音检测模块所获取的噪音信号分解为多个离散的模态分量，确定每个模态分量中心频率和带宽，
利用模态分量的中心频率和带宽进行变分模型构建，并利用变分模型进行扩展后，对其进行更新迭代，并获得更新迭代模型、/>、/>的鞍点，
定义迭代模型、/>、/>的收敛条件，基于收敛条件确定是否继续迭代，若满足收敛条件，则停止迭代；
步骤S2中还包括：对停止迭代的迭代模型、/>、/>分别进行计算，并确定最优分量的包络频谱范围；其中，包络频谱范围中幅值最大频线的频率带定义为突出频率范围；
确定包络频谱范围的最佳影响参数；当故障特征频率不在预设范围内，则利用突出频率带确定T的寻优范围；
对最优分量进行分析并计算最大相关峭度解卷积的信号进行包络调解；
步骤S3还包括：将风机的轴承预设故障频率值与包络频谱中峰值突出的突出频线进行对比，并确定故障类型，进一步通过故障类型确定故障部位。
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2023
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