CN117433125A - 一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法 - Google Patents

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CN117433125A CN202210804324.5A CN202210804324A CN117433125A CN 117433125 A CN117433125 A CN 117433125A CN 202210804324 A CN202210804324 A CN 202210804324A CN 117433125 A CN117433125 A CN 117433125A
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Abstract

本发明涉及洁净室净化空调领域，一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，所述洁净空调系统风量平衡调节包括如下：系统模型的导入、基本设定参数、系统风量计算、系统风量调节、大小房间划分、系统整体计算各个房间的实际送风量、小房间送风量调节、大房间送风量调节、大小送风房间送风量收敛判断，输出送风机频率、送风阀角度和房间实际送风量调节。所述多房间的压差梯度调节依次包括如下步骤：基本参数计算、系统整体计算、系统总压差风量判断、大小房间划分、回风房间压差风量调节、排风房间压差风量调节、压差风量收敛判断，输出新风机、排风机频率、各房间回风阀、排风阀角度。本方案能够实现复杂风系统中的快速风量平衡调节。

Description

一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法
技术领域
本发明涉及洁净室净化空调系统领域，具体的说是洁净室风系统和多房间运行参数控制的系统化调节领域。
背景技术
洁净室工程领域包括多类洁净室，如生物制药洁净系统、电子产业洁净系统等，每个洁净系统通常包括多个洁净工作室。在生物制药洁净室中常常包含正常模式、消毒模式和值班模式等多个运行需求，每个模式的切换实质上也是房间风量的重新分配，使得不同模式下仍可以保证房间的风量平衡和维持多房间的压差梯度控制水平，故每个模式的变化对于洁净空调净化系统都是一次全新的调节，需要合理的调节每个系统的送风量、新风量和排风量，合理设置多个房间的风阀角度等参数，考虑多房间之间的压差风量交换情况，以上各参数的调节将决定每个模式情况下的调节准确性和快速性，净化空调系统领域多参数的调节目前仍没有很好的调节策略，使得洁净室在不同模式下的切换过程十分繁琐和麻烦，甚至为了避免多模式的切换，在生产过程中常以正常模式进行长期运行，造成极其严重的能源消耗。
鉴于以上分析介绍，提出一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法十分有必要。
发明内容
为解决上述技术背景中提出的问题，本发明提供一种洁净室压差梯度控制方法，能够快速精确调节系统内各可调节参数，实现复杂风系统中的快速风量平衡调节。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种洁净室净化空调系统，包括新风系统、送风系统、排风系统、多个房间和数据采集和控制系统。所述新风系统包括新风机组、新风总阀、压力传感器二，新风系统提供新风，保证系统整体的送风量补给；所述送风系统包括送风机组、送风总阀和压力传感器一，送风系统提供送风，保证整个系统的送风量供应，维持房间的洁净度要求；所述排风系统包括排风机组、排风总阀和压力传感器八，排风系统主要用于系统的排风，保证整体系统的风量平衡。
本洁净室净化空调系统包含多个房间，多个房间内均设置有电动送风阀、压力传感器、电动回风阀；多个房间根据其作用的不同，设置不同的换气次数和压差梯度要求，实现生产生活中的不同作用。
所述数据采集和控制系统包含对压力传感器、新风机组频率、送风机组频率、排风机组频率、电动送风阀、电动回风阀、电动排风阀的参数采集装置，对新风机组频率、送风机组频率、排风机组频率、电动送风阀、电动回风阀、电动排风阀的控制装置。
对于上述洁净室净化空调系统，本发明采用如下技术方案实现对洁净室洁净度要求下的风量平衡调节和多房间的压差梯度调节。
一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，包括如下步骤：洁净空调系统风量平衡调节和多房间的压差梯度调节。
1.所述洁净空调系统风量平衡调节包括如下步骤：
1)系统模型的导入
所述系统模型包括风机模型、末端风阀模型、管网模型、房间模型；利用风机模型计算不同工况和不同风机频率下的各相关风量；利用管网模型可以实现整体管网系统阻抗的计算；利用末端风阀模型可以实现在不同风阀角度下的风阀阻抗计算和末端风量变化计算；利用房间模型得到相关的送风量、回风量和排风量，继而实现房间压差风量的计算。
2)基本设定参数
包括送风系统、回风系统、排风系统起始风阀角度，需求总送风量(满足所有房间换气次数要求的最低送风量之和)，需求总排风量(排风量以设计要求最低排风量起算)、需求总新风量(需要保证新风量-排风量满足压差风量收敛范围，一般为压差风量的±8％为收敛范围)。
3)系统风量计算
根据基本设定参数和对应的风机参数，进行系统整体计算，得到系统中的实际计算总送风量、实际计算总新风量、实际计算总排风量。
4)系统风量调节
4.1)送风机频率调节
若实际总送风量不满足收敛要求(收敛范围为需求总送风量的0.2％-0.6％)，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总送风量，若实际总送风量不收敛，则提高或者降低送风机频率，直至满足收敛要求。
4.2)新风机频率调节
若实际总新风量不满足收敛要求(收敛范围为设计总新风量的0-2％)，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总新风量，若实际总新风量不收敛，则提高或者降低新风机频率，直至新风量满足设计要求。
4.3)排风机频率调节
若实际总排风量不满足收敛要求(收敛范围为设计总排风量的0-3％)，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总排风量，若实际总排风量不收敛，则提高或者降低排风机频率，直至满足收敛要求。
5)大小房间划分
将房间风量在调节过程中对于周围房间的风量影响用参数来表示，具体计算公式如下：
ΔRI：房间送风量变化占总设计风量的比率
ΔQS：房间风阀开度改变时，所有房间送风量变化的绝对值和
ΔQDS：总设计送风量
计算之后，选取设定值ΔR，若ΔRI的值大于ΔR，则为大房间，若ΔRI的值小于ΔR，则为小房间
6)系统整体计算
在进行大小房间划分后，进行系统整体计算，得到各个房间的实际送风量；
7)小房间送风量调节
在小房间内部依据房间ΔRI的值进行从小到大排序，基于给定风阀角度值进行小房间风量计算，得到所有小房间的风量计算，对于需要进行送风量调节的房间进行风量调节；基于给定风阀角度值进行小房间风量计算，得到所有小房间的风量计算，对于需要进行送风量调节的房间，考虑到风阀角度的调节区间，设定调节步长为0.3/0.4度(风阀角度升高的步长为0.3度，风阀角度降低为0.4度)。在进行小房间收敛条件的设定时，首先房间的送风量必须高于最低设计送风量，故收敛的下限必须高于设计最低送风量，上限可以根据风阀特性曲线和风机特性曲线进行设计，小房间设计送风量小，且风阀角度大，等步长调节过程中风量变化大，收敛上限设置到需求送风量的5％。
8)大房间送风量调节
在大房间内部依据房间ΔRI的值进行从小到大排序，根据排序结果，依次从小到大进行调节大房间送风量；考虑大房间风阀角度区间，在进行大房间风阀角度调节时，设定调节步长为0.5/0.8度(风阀角度升高的步长为0.5度，风阀角度降低为0.8度)，在进行大房间送风量收敛条件设定时，考虑到大房间需求送风量较高，收敛范围设置为需求送风量的0％-2％，不断调节不满足要求的大房间，直至所有房间的实际送风量满足需求送风量。
9)大小送风房间送风量收敛判断
待大房间送风量调节完成后，进行送风房间的整体送风量计算，若全部符合各个房间的收敛条件，则程序调节完成；若存在房间不满足条件，则继续进行房间送风量调节，直至所有房间满足收敛要求。
10)结果输出
当所有房间送风量调节完成后，输出送风机频率、房间送风阀角度和房间实际送风量。
2.所述多房间的压差梯度调节包括如下步骤：
1)基本参数计算
在进行多房间压差梯度调节前，送风机频率、各房间送风阀角度保持不变，利用回风和排风进行多房间压差调节，利用各房间设计压差、设定门缝系数和设定流量系数，进行系统整体压差风量计算和单一房间压差风量计算，计算得到的整体的压差风量和单一房间压差风量作为设计参数，进行后续多房间压差梯度调节。
2)系统整体计算
进行系统整体计算，得到系统总新风量、总排风量和各个房间实际压差风量。
3)系统总压差风量判断
利用系统总新风量和系统总排风量，判断系统总新风量-系统总排风量是否满足整体计算压差风量的收敛范围，若满足，则进行后续计算，若不满足，则改变新风机频率使其满足条件。实际压差风量位于整体计算压差风量的2％-8％范围内即收敛。
4)大小房间划分
回风、排风大小房间的划分参考送风房间的划分依据，记录每个房间的风阀开度变化时对于周围房间的回风量、排风量的影响，根据得到的变化结果划分房间属于大房间还是小房间，具体计算公式如下：
回风房间划分：
ΔRII：房间回风量变化占总设计风量的比率
ΔQR：房间风阀开度改变时，所有房间回风量变化的绝对值和
ΔQDR：总设计回风量
排风房间划分：
ΔRII：房间排风量变化占总设计风量的比率
ΔQE：房间风阀开度改变时，所有房间排风量变化的绝对值和
ΔQDE：总设计排风量
计算之后，选取回风房间设定值ΔR2，若ΔRII的值大于ΔR2，则为大房间，若ΔRII的值小于ΔR2，则为小房间；选取排风房间设定值ΔR3，若ΔRIII的值大于ΔR3，则为大房间，若ΔRIII的值小于ΔR3，则为小房间。利用回风房间、排风房间划分规则得到回风大房间、回风小房间、排风大房间和排风小房间。
5)系统整体计算
待新风机、排风机频率调节、回风房间、排风房间划分完成后，进行整体计算得到各房间的实际压差风量，用于后续压差风量调节。
6)回风房间压差风量调节
优先进行回风小房间的压差风量调节，对不含有排风阀的房间若压差风量不满足条件，回风阀调节步长设定为0.3/0.4度(风阀角度升高的步长为0.3度，风阀角度降低为0.4度),对含有排风阀的回风房间，回风阀调节步长设定为0.5/0.6度(风阀角度升高的步长为0.5度，风阀角度降低为0.6度)。进行房间压差风量收敛范围设定时，对于只含有回风系统的房间，收敛范围设定较小，一般可设定为计算压差风量的10％-15％，对于含有回风和排风系统的房间，收敛范围设定放大，在回风调节时设定为计算压差风量的15％-20％。
基于上述回风阀调节步长设计和实际压差风量的收敛范围，进行回风房间压差风量调节。回风大房间的回风阀调节步长和压差风量收敛范围与小房间相同，待回风大房间的压差风量调节完成后，遍历所有回风房间的压差风量，若全满足收敛条件，进行排风房间压差风量调节，若存在回风房间不满足压差风量要求，则继续进行回风房间压差风量调节。
7)排风房间压差风量调节
在回风房间已经调节完成的情况下，只剩下部分拥有排风末端的房间，在进行这些房间排风量的调节时，调节步骤和回风房间调节步骤类似，区别在于排风阀调节步长和压差风量收敛范围，排风房间的调节步长为0.1/0.2度(风阀角度升高的步长为0.1度，风阀角度降低为0.2度)，排风房间的收敛条件为计算压差风量的5％-15％。
8)压差风量收敛判断
排风房间压差风量调节完成后，对所有房间进行压差风量遍历计算，若所有房间的实际压差风量都满足收敛条件，则结束多房间压差梯度调节，反之，继续进行房间压差风量调节，优先利用回风阀调节，后进行排风阀调节。
9.结果输出
当所有房间实际压差风量调节完成后，输出新风机、排风机频率、各房间回风阀、排风阀角度和实际压差。
附图说明
图1是本发明的一种具体实施例洁净室净化空调系统框架图；
图2是本发明的一种具体实施例洁净室整体运行参数调节技术路线图；
图3是本发明的一种具体实施例基于洁净度要求下的系统风平衡调节流程图；
图4是本发明的一种具体实施例多房间压差梯度调节流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得的所有全部实施例，都属于本发明的范围。
本发明提供一种洁净室压差梯度控制方法，能够快速精确调节系统内各可调节参数，实现复杂风系统中的快速风量平衡调节。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种洁净室净化空调系统，包括新风系统、送风系统、排风系统、多个房间和数据采集和控制系统。所述新风系统包括新风的输入，新风机组(1)、新风总阀(9)、压力传感器2(10)，新风系统提供新风，保证系统整体的送风量补给；所述送风系统包括送风机组(2)、送风总阀(3)和压力传感器1(4)，送风系统提供送风，保证整个系统的送风量供应，维持房间的洁净度要求；所述排风系统包括排风机组(27)、排风总阀(28)和压力传感器8(29)，排风系统主要用于系统的排风，保证整体系统的风量平衡；多个房间包含房间1、房间2、房间3和房间4，其中所述房间1包含电动送风阀1(5)、压力传感器4(14)、门1(13)和电动回风阀1(22)；所述房间2包含电动送风阀2(6)、压力传感器5(16)、电动回风阀2(23)、门2(15)和电动排风阀1(24)；所述房间3包含电动送风阀3(7)、压力传感器6(18)、门3(17)和电动排风阀2(25)；所述房间4包含电动送风阀4(8)、电动排风阀3(26)、门4(19)、门5(21)和压力传感器7(20)；多个房间根据其作用的不同，设置不同的换气次数和压差梯度要求，实现生产生活中的不同作用，所述数据采集和控制系统实现对压力传感器1(4)、压力传感器2(10)、压力传感器3(11)、压力传感器4(14)、压力传感器5(16)、压力传感器6(18)、压力传感器7(10)、压力传感器8(29)、新风机组频率、送风机组频率、排风机组频率、电动送风阀1(5)、电动送风阀2(6)、电动送风阀3(7)、电动送风阀4(8)、电动回风阀1(22)、电动回风阀2(23)、电动排风阀1(24)、电动排风阀2(25)和电动排风阀3(26)的仪表参数采集，对新风机组频率、送风机组频率、排风机组频率、电动送风阀1(5)、电动送风阀2(6)、电动送风阀3(7)、电动送风阀4(8)、电动回风阀1(22)、电动回风阀2(23)、电动排风阀1(24)、电动排风阀2(25)和电动排风阀3(26)的的控制。
对于上述洁净室净化空调系统，本发明采用如下技术方案实现对洁净室洁净度要求下的风量平衡调节和多房间的压差梯度调节。
一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，包括如下步骤：洁净空调系统风量平衡调节和多房间的压差梯度调节。
所述洁净空调系统风量平衡调节包括如下步骤：
1)系统模型的导入
所述系统模型包括风机模型、末端风阀模型、管网模型、房间模型；利用风机模型计算不同工况和不同风机频率下的各相关风量；利用管网模型可以实现整体管网系统阻抗的计算；利用末端风阀模型可以实现在不同风阀角度下的风阀阻抗计算和末端风量变化计算；利用房间模型得到相关的送风量、回风量和排风量，继而实现房间压差风量的计算。
下面对风机模型、管网模型、末端风阀模型和房间模型做简要说明：
1.1)风机模型
风机模型需要确认的参数有：风机型号、额定流量、风机额定转速、轴功率、全压、静压、动压、额定频率、风机性能曲线系数。
通过风机样本可以得到风机基本参数，如下所示为风机曲线公式：
其中，Pr——实际压头，Pd——额定压头，Gd——额定风量，Gr——实际风量，nd——额定转速，nr——实际转速，a1，a2，a3，a4——系数
1.2)管网模型
管网模型中分为风管和局部阻力构件两部分，风管产生管网的沿程阻力，局部阻力构件产生管网的局部阻力，两种共同构成了管网的总阻抗，根据流体力学基本原理，可以通过计算各管段的阻抗值，再根据串并联管路的阻抗关系计算管网阻抗，获得管网特性曲线。
管段阻抗公式：
串联管路：
S＝∑Si
并联管路：
根据公式可知，管段中任一管段的有关参数变化，都会引起整个管网特性曲线的变化，从而改变管网总流量和管段的流量分配，这决定了管网调整的复杂性。
1.3)末端风阀模型
风阀模型包括风阀型号、风阀宽度、风阀高度、风阀阻抗特性曲线系数、最大可调角度，风阀阻抗函数如下：
其中，Sv——风阀阻抗，θ——风阀开度，A——风管面积，a，b，c——系数。
末端风阀阻抗计算和管网阻抗计算共同组成管段总阻抗，继而可以求解管网性能曲线：
ΔP＝SG2
利用管网行能曲线和风机性能曲线可以得到工况点，利用工况点可以得到管网的总送风量、新风量和排风量。
1.4)房间模型
房间模型
管网风量分配计算的基本逻辑是基于管段的阻抗值，进行串并联分配流量。默认为管段末端压力为0，则两并联管段利用各自的阻抗值分配。
举例1-三个管段：
举例说明2-四个管段：
依据公式计算得到每个送风末端的风量，每个房间的风量之和就是每个送风末端风量的算数和，最终得到每个房间的送风量、回风量和排风量。
利用房间风量计算的结果，可以进行房间压差风量的计算，计算公式如下：
Q＝CΔPn
其中，Q——压差风量，通过缝隙的气体体积流量，m3/h
ΔP——缝隙两侧压差，Pa
C——流量系数m3/(h·Pan)
n——流量指数，范围是0.5～1，当流动是充分发展的湍流时取极值0.5，为层流时则取极值1.
利用房间风量平衡原理可以得到房间压差风量，房间压差是求解量，流量系数取0.5。联立渗风每个房间的压差风量计算公式，即可求解得到房间的实际压差。
2)基本设定参数
包括送风系统、回风系统、排风系统起始风阀角度，需求总送风量(满足所有房间换气次数要求的最低送风量之和)，需求总排风量(排风量以设计要求最低排风量起算)、需求总新风量(需要保证新风量-排风量满足压差风量收敛范围，一般为压差风量的±8％为收敛范围)。
3)系统风量计算
根据基本设定参数和对应的风机参数，进行系统整体计算，得到系统中的实际计算总送风量、实际计算总新风量、实际计算总排风量。
4)系统风量调节
4.1)送风机频率调节
若实际总送风量不满足收敛要求(收敛范围为需求总送风量的0.2％-0.6％)，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总送风量，若实际总送风量不收敛，则提高或者降低送风机频率，直至满足收敛要求。
4.2)新风机频率调节
若实际总新风量不满足收敛要求(收敛范围为设计总新风量的0-2％)，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总新风量，若实际总新风量不收敛，则提高或者降低新风机频率，直至新风量满足设计要求。
4.3)排风机频率调节
若实际总排风量不满足收敛要求(收敛范围为设计总排风量的0-3％)，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总排风量，若实际总排风量不收敛，则提高或者降低排风机频率，直至满足收敛要求。
5)大小房间划分
在进行风系统风量调节过程中，不同房间的风阀开度调节对于其余房间的送风量影响不同，在进行房间风量调节时，若所有房间风阀起始开度相同，分别等步长调节各房间风阀的开度值，在调节过程中，设计送风量要求高的房间中对于周围房间的风量影响比设计送风量要求低的房间大的多，将房间风量在调节过程中对于周围房间的风量影响用参数来表示，具体计算公式如下：
ΔRI：房间送风量变化占总设计风量的比率
ΔQS：房间风阀开度改变时，所有房间送风量变化的绝对值和
ΔQDS：总设计送风量
计算之后，选取设定值ΔR，若ΔRI的值大于ΔR，则为大房间，若ΔRI的值小于ΔR，则为小房间。
6)系统整体计算
在进行大小房间划分后，进行系统整体计算，得到各个房间的实际送风量；
7)小房间送风量调节
在小房间内部依据房间ΔRI的值进行从小到大排序，基于给定风阀角度值进行小房间风量计算，得到所有小房间的风量计算，对于需要进行送风量调节的房间进行风量调节；基于给定风阀角度值进行小房间风量计算，得到所有小房间的风量计算，对于需要进行送风量调节的房间，考虑到风阀角度的调节区间，设定调节步长为0.3/0.4度(风阀角度升高的步长为0.3度，风阀角度降低为0.4度)。在进行小房间收敛条件的设定时，首先房间的送风量必须高于最低设计送风量，故收敛的下限必须高于设计最低送风量，上限可以根据风阀特性曲线和风机特性曲线进行设计，小房间设计送风量小，且风阀角度大，等步长调节过程中风量变化大，收敛上限设置到需求送风量的5％。
8)大房间送风量调节
在大房间内部依据房间ΔRI的值进行从小到大排序，根据排序结果，依次从小到大进行调节大房间送风量；考虑大房间风阀角度区间，在进行大房间风阀角度调节时，设定调节步长为0.5/0.8度(风阀角度升高的步长为0.5度，风阀角度降低为0.8度)，在进行大房间送风量收敛条件设定时，考虑到大房间需求送风量较高，收敛范围设置为需求送风量的0％-2％，不断调节不满足要求的大房间，直至所有房间的实际送风量满足需求送风量。9)大小送风房间送风量收敛判断
待大房间送风量调节完成后，进行送风房间的整体送风量计算，若全部符合各个房间的收敛条件，则程序调节完成；若存在房间不满足条件，则继续进行房间送风量调节，直至所有房间满足收敛要求。
10)结果输出
当所有房间送风量调节完成后，输出送风机频率、房间送风阀角度和房间实际送风量。
所述多房间的压差梯度调节包括如下步骤：
1)基本参数计算
在进行多房间压差梯度调节前，送风机频率、各房间送风阀角度保持不变，利用回风和排风进行多房间压差调节，利用各房间设计压差、设定门缝系数和设定流量系数，进行系统整体压差风量计算和单一房间压差风量计算，计算得到的整体的压差风量和单一房间压差风量作为设计参数，进行后续多房间压差梯度调节。
2)系统整体计算
进行系统整体计算，得到系统总新风量、总排风量和各个房间实际压差风量。
3)系统总压差风量判断
利用系统总新风量和系统总排风量，判断系统总新风量-系统总排风量是否满足整体计算压差风量的收敛范围，若满足，则进行后续计算，若不满足，则改变新风机频率使其满足条件。实际压差风量位于整体计算压差风量的2％-8％范围内即收敛。
4)大小房间划分
回风、排风大小房间的划分参考送风房间的划分依据，记录每个房间的风阀开度变化时对于周围房间的回风量、排风量的影响，根据得到的变化结果划分房间属于大房间还是小房间，具体计算公式如下：
回风房间划分：
ΔRII：房间回风量变化占总设计风量的比率
ΔQR：房间风阀开度改变时，所有房间回风量变化的绝对值和
ΔQDR：总设计回风量
排风房间划分：
ΔRII：房间排风量变化占总设计风量的比率
ΔQE：房间风阀开度改变时，所有房间排风量变化的绝对值和
ΔQDE：总设计排风量
计算之后，选取回风房间设定值ΔR2，若ΔRII的值大于ΔR2，则为大房间，若ΔRII的值小于ΔR2，则为小房间；选取排风房间设定值ΔR3，若ΔRIII的值大于ΔR3，则为大房间，若ΔRIII的值小于ΔR3，则为小房间。
利用回风房间、排风房间划分规则得到回风大房间、回风小房间、排风大房间和排风小房间。
5)系统整体计算
待新风机、排风机频率调节、回风房间、排风房间划分完成后，进行整体计算得到各房间的实际压差风量，用于后续压差风量调节。
6)回风房间压差风量调节
优先进行回风小房间的压差风量调节，对不含有排风阀的房间若压差风量不满足条件，回风阀调节步长设定为0.3/0.4度(风阀角度升高的步长为0.3度，风阀角度降低为0.4度)，对含有排风阀的回风房间，回风阀调节步长设定为0.5/0.6度(风阀角度升高的步长为0.5度，风阀角度降低为0.6度)。进行房间压差风量收敛范围设定时，对于只含有回风系统的房间，收敛范围设定较小，一般可设定为计算压差风量的10％-15％，对于含有回风和排风系统的房间，收敛范围设定放大，在回风调节时设定为计算压差风量的15％-20％。
基于上述回风阀调节步长设计和实际压差风量的收敛范围，进行回风房间压差风量调节。回风大房间的回风阀调节步长和压差风量收敛范围与小房间相同，待回风大房间的压差风量调节完成后，遍历所有回风房间的压差风量，若全满足收敛条件，进行排风房间压差风量调节，若存在回风房间不满足压差风量要求，则继续进行回风房间压差风量调节。
7)排风房间压差风量调节
在回风房间已经调节完成的情况下，只剩下部分拥有排风末端的房间，在进行这些房间排风量的调节时，调节步骤和回风房间调节步骤类似，区别在于排风阀调节步长和压差风量收敛范围，排风房间的调节步长为0.1/0.2度(风阀角度升高的步长为0.1度，风阀角度降低为0.2度)，排风房间的收敛条件为计算压差风量的5％-15％。
8)压差风量收敛判断
排风房间压差风量调节完成后，对所有房间进行压差风量遍历计算，若所有房间的实际压差风量都满足收敛条件，则结束多房间压差梯度调节，反之，继续进行房间压差风量调节，优先利用回风阀调节，后进行排风阀调节。
9.结果输出
当所有房间实际压差风量调节完成后，输出新风机、排风机频率、各房间回风阀、排风阀角度和实际压差。
综上所述，本发明采用的技术方案中基于洁净度要求下的系统风平衡调节：
系统数学建模，可以实现现场系统和设备的数学模型化，便于后续的动态工况计算和多房间风量平衡调节和压差梯度调节计算。
系统模型的建立，给定系统模型一系列初参数值，如每个房间的风阀角度值、送风机、新风机和排风机的频率值，即可实现上述系统模型的计算，得到系统的总送风量、总新风量、总排风量和多房间的实际送风量、回风量、排风量和压差风量。
系统整体计算，进行洁净度要求下的系统运行参数调节，调节参数主要为送风机频率、各房间送风阀角度，基于系统整体计算得到的系统实际送风量和各房间实际送风量作为风量平衡调节的初始值，利用初始值与设计值比较后进行风量平衡调节。
基于各房间设计要求最低送风量，进行系统要求最低送风量的计算，计算结果作为风机频率调节的依据，选取合适的系统最低要求送风量收敛范围，进行送风机频率的调节，直至满足条件。
基于送风机频率调节完成后，系统总送风量满足系统要求最低送风量，进行多房间洁净度要求下的送风量调节，在进行多房间送风量调节前，进行送风房间的划分，划分成大房间和小房间，优先进行小房间的送风量调节，后进行大房间的送风量调节。
基于大小房间送风量调节完成后，进行多房间送风量收敛判断，若所有房间的送风量均满足对应房间送风量的收敛条件，则基于洁净度要求下的风量平衡调节完成，输出送风机频率、各房间对应的送风阀角度，实际送风量；若存在房间送风量不满足对应房间送风量的收敛条件，则继续进行房间的送风量平衡调节，直至满足收敛条件。
多房间压差梯度调节：基于洁净度要求下的系统风平衡调节完成后，多房间送风量、送风机频率维持不变，进行多房间压差梯度调节。
进行多房间压差梯度调节前，需要进行门缝系数、流量系数的设置，进而得到每个房间的理论压差风量和系统理论总压差风量，将得到的每个房间的理论压差风量和系统理论总压差风量作为设计条件，进行多房间压差梯度的调节。
基于上述压差风量计算后，进行系统整体计算，得到系统总新风量、系统总排风量和各个房间的实际压差风量，作为后续计算调节的初始值。
基于上述系统整体计算，利用系统总新风量减去系统总排风量，其差值即系统实际总压差风量，判断系统实际总压差风量是否满足系统理论总压差风量的收敛范围，若不满足，则改变新风机频率使其满足条件，若满足，则进行后续计算。
基于系统理论总压差风量调节完成后，进行多房间的理论压差风量的调节，优先进行回风房间和排风房间的划分，将回风房间划分为回风大房间和回风小房间，排风房间划分为排风大房间和排风小房间。房间划分结束后，进行系统整体计算，得到每个房间的实际压差风量。
基于得到的多房间理论压差风量、实际压差风量和房间划分结果，进行房间压差梯度调节，优先进行回风小房间的实际压差风量调节，后续进行回风大房间的实际压差风量调节，选取合理的理论压差风量收敛范围，调节房间的风阀角度使得所有回风房间的实际压差风量满足收敛条件。
基于回风房间实际压差风量调节完成，进行排风房间的实际压差风量的调节，优先进行排风小房间的实际压差风量的调节，后续进行排风大房间的实际压差风量调节，选取合理的理论压差风量的收敛范围，调节房间的排风阀角度，使得所有排风房间的实际压差风量满足设定的收敛条件。
待所有房间实际压差风量调节完成后，进行多房间压差风量遍历计算，若所有房间的实际压差风量均满足设定的收敛条件，则多房间压差梯度调节完成，输出所有房间的实际压差、新风机频率、排风机频率和房间对应的回风阀角度、排风阀角度；若存在部分房间实际压差风量不满足设定条件，则进行单一房间压差风量的微调，直至所有房间实际压差风量满足设定的收敛条件。
本发明采用的技术方案能够对复杂的风系统进行快速计算，得到精确的风平衡和压差梯度控制参数。实现工作中净化风系统的模式快速准确切换。

Claims (8)

1.一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：包括如下步骤：洁净空调系统风量平衡调节，输出送风机频率、房间送风阀角度和房间实际送风量，所述洁净空调系统风量平衡调节完成后，多房间送风量、送风机频率维持不变，进行多房间压差梯度调节，输出新风机、排风机频率、各房间回风阀、排风阀角度和实际压差。
2.如权利要求1所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：所述洁净空调系统风量平衡调节包括如下步骤：
1)系统模型的导入
所述系统模型包括风机模型、末端风阀模型、管网模型、房间模型；利用风机模型计算不同工况和不同风机频率下的各相关风量；利用管网模型可以实现整体管网系统阻抗的计算；利用末端风阀模型可以实现在不同风阀角度下的风阀阻抗计算和末端风量变化计算；利用房间模型得到相关的送风量、回风量和排风量，继而实现房间压差风量的计算；
2)基本设定参数
包括送风系统、回风系统、排风系统起始风阀角度，需求总送风量，需求总排风量、需求总新风量；
3)系统风量计算
根据基本设定参数和对应的风机参数，进行系统整体计算，得到系统中的实际计算总送风量、实际计算总新风量、实际计算总排风量；
4)系统风量调节
4.1)送风机频率调节
若实际总送风量不满足收敛要求，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总送风量，若实际总送风量不收敛，则提高或者降低送风机频率，直至满足收敛要求；
4.2)新风机频率调节
若实际总新风量不满足收敛要求，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总新风量，若实际总新风量不收敛，则提高或者降低新风机频率，直至新风量满足设计要求；
4.3)排风机频率调节
若实际总排风量不满足收敛要求，进行风机频率调节，不断更新计算输出的实际总排风量，若实际总排风量不收敛，则提高或者降低排风机频率，直至满足收敛要求；
5)大小房间划分
将房间风量在调节过程中对于周围房间的风量影响用参数来表示，具体计算公式如下：
ΔRI：房间送风量变化占总设计风量的比率
ΔQS：房间风阀开度改变时，所有房间送风量变化的绝对值和
ΔQDs总设计送风量
计算之后，选取设定值ΔR，若ΔRI的值大于ΔR，则为大房间，若ΔRI的值小于ΔR，则为小房间；
6)系统整体计算
在进行大小房间划分后，进行系统整体计算，得到各个房间的实际送风量；
7)小房间送风量调节
在小房间内部依据房间ΔRI的值进行从小到大排序，基于给定风阀角度值进行小房间风量计算，得到所有小房间的风量计算，对于需要进行送风量调节的房间依次从小到大进行风量调节；
8)大房间送风量调节
在大房间内部依据房间ΔRI的值进行从小到大排序，根据排序结果，依次从小到大进行调节大房间送风量；
9)大小送风房间送风量收敛判断
待大房间送风量调节完成后，进行送风房间的整体送风量计算，若全部符合各个房间的收敛条件，则程序调节完成；若存在房间不满足条件，则继续进行房间送风量调节，直至所有房间满足收敛要求；
10)结果输出
当所有房间送风量调节完成后，输出送风机频率、房间送风阀角度和房间实际送风量。
3.如权利要求2所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：所述洁净空调系统风量平衡调节包括如下步骤：所述多房间的压差梯度调节包括如下步骤：
1)基本参数计算
在进行多房间压差梯度调节前，送风机频率、各房间送风阀角度保持不变，利用回风和排风进行多房间压差调节，利用各房间设计压差、设定门缝系数和设定流量系数，进行系统整体压差风量计算和单一房间压差风量计算，计算得到的整体的压差风量和单一房间压差风量作为设计参数，进行后续多房间压差梯度调节；
2)系统整体计算
进行系统整体计算，得到系统总新风量、总排风量和各个房间实际压差风量；
3)系统总压差风量判断
利用系统总新风量和系统总排风量，判断系统总新风量-系统总排风量是否满足整体计算压差风量的收敛范围，若满足，则进行后续计算，若不满足，则改变新风机频率使其满足条件；
4)大小房间划分
记录每个房间的风阀开度变化时对于周围房间的回风量、排风量的影响，根据得到的变化结果划分房间属于大房间还是小房间，具体计算公式如下：
回风大小房间划分：
ΔRII：房间回风量变化占总设计风量的比率
ΔQR：房间风阀开度改变时，所有房间回风量变化的绝对值和
ΔQDR：总设计回风量
排风房间划分：
ΔRII：房间排风量变化占总设计风量的比率
ΔQE:房间风阀开度改变时，所有房间排风量变化的绝对值和
ΔQDE：总设计排风量
计算之后，选取回风房间设定值ΔR2，若ΔRⅡ的值大于ΔR2，则为大房间，若ΔRⅡ的值小于ΔR2，则为小房间；选取排风房间设定值ΔR3，若ΔRIII的值大于ΔR3，则为大房间，若ΔRIII的值小于ΔR3，则为小房间。
利用回风房间、排风房间划分规则得到回风大房间、回风小房间、排风大房间和排风小房间；
5)系统整体计算
待新风机、排风机频率调节、回风房间、排风房间划分完成后，进行整体计算得到各房间的实际压差风量，用于后续压差风量调节；
6)回风房间压差风量调节
进行回风小房间的压差风量调节、进行回风大房间的压差风量调节，待回风大房间的压差风量调节完成后，遍历所有回风房间的压差风量，若全满足收敛条件，进行排风房间压差风量调节，若存在回风房间不满足压差风量要求，则继续进行回风房间压差风量调节；
7)排风房间压差风量调节
在回风房间已经调节完成的情况下，对拥有排风末端的房间，进行房间排风量的调节时；
8)压差风量收敛判断
排风房间压差风量调节完成后，对所有房间进行压差风量遍历计算，若所有房间的实际压差风量都满足收敛条件，则结束多房间压差梯度调节，反之，继续进行房间压差风量调节，先利用回风阀调节，后进行排风阀调节；
9)结果输出
当所有房间实际压差风量调节完成后，输出新风机、排风机频率、各房间回风阀、排风阀角度和实际压差。
4.如权利要求3所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：实际压差风量位于整体计算压差风量的2％-8％范围内即收敛。
5.如权利要求3所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：回风房间压差风量调节过程中对不含有排风阀的房间若压差风量不满足条件，回风阀调节步长设定为风阀角度升高的步长为0.3度，风阀角度降低为0.4度,对含有排风阀的回风房间，回风阀调节步长设定为风阀角度升高的步长为0.5度，风阀角度降低为0.6度。
6.如权利要求5所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：进行房间压差风量收敛范围设定时，对于只含有回风系统的房间，收敛范围设定为计算压差风量的10％-15％，对于含有回风和排风系统的房间，收敛范围设定为计算压差风量的15％-20％。
7.如权利要求3所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：排风房间压差风量调节过程中排风房间的风阀角度升高的步长为0.1度，风阀角度降低为0.2度，排风房间的收敛条件为计算压差风量的5％-15％。
8.如权利要求3所述的一种洁净空调系统风量平衡和多房间压差计算调节方法，其特征在于：所述洁净室净化空调系统，包括新风系统、送风系统、排风系统、多个房间和数据采集和控制系统，所述新风系统包括新风机组、新风总阀、压力传感器二，新风系统提供新风，保证系统整体的送风量补给；所述送风系统包括送风机组、送风总阀和压力传感器一，送风系统提供送风，保证整个系统的送风量供应，维持房间的洁净度要求；所述排风系统包括排风机组、排风总阀和压力传感器八，排风系统主要用于系统的排风，保证整体系统的风量平衡。
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