CN117847743A - 一种风水联动控制器及其控制方法 - Google Patents

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徐皓
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Abstract

本发明提出了一种风水联动控制器及其控制方法，该风水联动控制器系统包括设置在房间内的新风系统和排风系统，和设置在房间内的空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器，以及设置在房间内的地板辐射系统或/和天棚辐射系统，还包括安设在房间墙体上的风水联动控制器面板，风水联动控制器面板的空气品质数据采集端与空气品质传感器的数据端相连，风水联动控制器面板的室内温湿数据采集端与室内温湿度传感器的数据端相连，风水联动控制器面板的冷表面数据采集端与冷表面温度传感器的数据端相连。本发明通过一块面板解决房间单元内的新风、排风、辐射控温的问题，不需要两块控制面板。

Description

一种风水联动控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及温湿度独立控制空调系统技术领域，特别是涉及一种风水联动控制器及其控制方法。
背景技术
温湿度独立控制空调系统因其室内无凝结水，卫生度高，同时显热处理末端提高夏季冷水温度、降低冬季热水温度，极大地提高了系统整体能效，近些年应用广泛，尤其是在医院当中。温湿度独立控制空调系统将显热和潜热处理独立，通常显热由冷暖辐射末端承担，而潜热则由新风系统承担。这两套系统需要联动协作实现环境温湿度控制，但目前联合控制系统存在不足。
传统做法中新风系统采用动力集中式，仅有新风主机，处理新风后送至各个房间。这种系统形式各房间仅有露点温控器调节控制辐射末端，而房间新风无法调节，无法实现按需供应，控制能力不足影响室内环境品质，造成能耗浪费。一种改良型系统形式，是将新风系统采用动力分布式，除新风主机处理新风外，在各个房间设置分布式智适应动力模块(二级动力风机)，从而实现每个房间的新风按需供应，如图1所示。其通用控制做法是采用一块露点温控器调节控制辐射末端，根据室内温度参数控制与调节辐射末端的电动水阀或热电阀，同时采用一块新、排风控制面板控制新、排风分布式智适应动力模块风量调节，辐射末端与房间新风系统控制解耦。
若要实现房间内辐射末端与房间新风系统的联合运行，则需通过集中控制系统实现，每个控制末端与集中控制系统通讯，集中控制系统运行计算后输出指令到各控制末端执行，这势必会引起如下问题：
整个控制系统线路庞杂，实施周期长，工程造价高。
整个控制系统可靠性差，系统各个节点和通讯线路任一出现问题，都将造成联动运行控制无法实现。同时也更容易受环境、材料性能、安装实施等多项因素影响，系统运行不稳定。
房间内冷热负荷和新排风量的需求是实时动态变化的，控制系统不稳定，也会直接导致空调系统运行能耗增加，能源的浪费，系统不节能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种风水联动控制器及其控制方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种风水联动控制器系统，包括设置在房间内的新风系统和排风系统，和设置在房间内的空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器，以及设置在房间内的地板辐射系统或/和天棚辐射系统，还包括安设在房间墙体上的风水联动控制器面板，风水联动控制器面板的空气品质数据采集端与空气品质传感器的数据端相连，风水联动控制器面板的室内温湿数据采集端与室内温湿度传感器的数据端相连，风水联动控制器面板的冷表面数据采集端与冷表面温度传感器的数据端相连；
风水联动控制器面板的新风控制端与新风系统的控制端相连，风水联动控制器面板的排风控制端与排风系统的控制端相连，风水联动控制器面板的地板辐射控制端与地板辐射系统的控制端相连，风水联动控制器面板的天棚辐射控制端与天棚辐射系统的控制端相连；
通过风水联动控制器面板利用空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器采集房间内的数据，实现对新风系统、排风系统、地板辐射系统或/和天棚辐射系统的控制。
在本发明的一种优选实施方式中，风水联动控制器面板包括风水联动控制器面板壳体，在所述风水联动控制器面板壳体表面设置有风水联动显示屏，在风水联动控制器面板壳体内设置有用于固定安装风水联动电路板的风水联动电路板固定安装座，风水联动电路板固定安装在风水联动电路板固定安装座上，在风水联动电路板上设置有风水联动控制器，风水联动控制器的显示数据端与风水联动显示屏的显示数据端相连；
风水联动控制器的空气品质数据采集端与空气品质传感器的数据端相连，风水联动控制器的室内温湿数据采集端与室内温湿度传感器的数据端相连，风水联动控制器的冷表面数据采集端与冷表面温度传感器的数据端相连；
在新风系统中包括设置在每个房间新风支路上的新风分布式智适应动力模块，在排风系统中包括设置在每个房间排风支路上的排风分布式智适应动力模块，在地板辐射系统中包括地板辐射电动阀，在天棚辐射系统中包括天棚辐射电动阀；
风水联动控制器的新风控制端与新风分布式智适应动力模块的控制端相连，风水联动控制器的排风控制端与排风分布式智适应动力模块的控制端相连，风水联动控制器的地板辐射控制端与地板辐射电动阀的控制端相连，风水联动控制器的天棚辐射控制端与天棚辐射电动阀的控制端相连；
通过风水联动控制器利用空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器采集房间内的数据，实现对新风分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块、地板辐射电动阀或/和天棚辐射电动阀的控制以及对房间内的空气品质、温湿度进行显示。
在本发明的一种优选实施方式中，当其显示屏不为触摸式显示屏时，在所述风水联动控制器面板壳体表面还设置有按键组，风水联动控制器的按键组数据采集端与按键组的按键端相连；通过按键组实现对房间内的温湿度的调节以及模式设置；相应的，为了减少管线敷设，在风水联动电路板上还设置有无线连接单元，该无线连接单元可以是蓝牙无线连接单元或/和WiFi无线连接单元，无线连接单元为蓝牙无线连接单元时，风水联动控制器的蓝牙数据端与蓝牙无线连接单元的数据端相连；无线连接单元为WiFi无线连接单元时，风水联动控制器的WiFi数据端与WiFi无线连接单元的数据端相连；同样的，分别在新风分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块、空气品质传感器、室内温湿度传感器、冷表面温度传感器、地板辐射电动阀和天棚辐射电动阀内置蓝牙无线连接单元或/和WiFi无线连接单元，实现风水联动控制器面板与新风分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块、空气品质传感器、室内温湿度传感器、冷表面温度传感器、地板辐射电动阀和天棚辐射电动阀间的无线连接。
本发明还公开了一种风水联动控制器的控制方法，包括夏季、冬季、通风之一或者任意组合模式；
(1)通风模式：
通风模式仅在非空调季节使用，关闭辐射水阀，控制新、排风量；
平时按手动设置的风量运行，当空气品质传感器识别到室内污染物浓度超标，则风机按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断，若室内污染物浓度低于限值，则恢复至手动风量运行；
(2)夏季模式：
1)用户手动设置室内温度T，此时风量不可调，通风系统(新风系统和排风系统)将根据逻辑自动运行；
2)根据室内温湿度传感器，读取室内温度Ta，室内湿度RH，室内冷表面温度Tl，控制面板室内设定温度T；
3)根据室内温度及湿度计算露点温度；
4)判断是否有结露风险：
若有结露风险，启动防结露保护：
当风水联动控制器判定Tl≤Tb+Zj时，Tl表示室内冷表面温度，Tb表示露点温度，Zj为防结露保护安全余量，即判定室内冷暖辐射系统冷表面温度小于等于露点温度+安全余量值，触发防结露保护，在面板上显示防结露保护报警，同时向辐射系统及新风系统下达指令：
a.关闭辐射系统水阀；
b.新风最大比例运行，n分钟后再判断；直至Tl-(Tb+Zj)≥U℃时，解除防结露保护，否则继续保持防结露保护控制逻辑；
5)若无结露风险，控温、保证室内空气品质：
当风水联动控制器判定Tl＞Tb+Zj，即不存在结露风险，为避免室内控制在中间临界状态来回调整变化，建立容差机制一，按容差机制一逻辑运行；
同时，当空气品质传感器识别到室内污染物浓度超标，则风机按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断；
(3)冬季模式
1)用户可手动设置室内温度T，此时风量不可调，通风系统将根据逻辑自动运行；
2)根据室内温湿度传感器，读取室内温度Ta，控制面板室内设定温度T；
3)室内温度、新风控制按照容差机制二执行；
同时，当空气品质传感器识别到室内污染物浓度超标，则风机按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断。
在本发明的一种优选实施方式中，室内污染物浓度超标包括TVOC＞0.45mg/m3，PM2.5＞35ug/m3，CO2＞1000PPM之一或者任意组合；
室内污染物浓度低于限值为TVOC≤0.45mg/m3，PM2.5≤35ug/m3，CO2≤1000PPM全部满足。
在本发明的一种优选实施方式中，U∈[0.5,1.5]。
在本发明的一种优选实施方式中，U＝1。
在本发明的一种优选实施方式中，n∈[8,12]。
在本发明的一种优选实施方式中，n＝10。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明通过一块面板解决房间单元内的新风、排风、辐射控温的问题，不需要两块控制面板，同时也实现了就地化、单元化的系统联合运行控制，提高控制系统可靠性。
在夏季和冬季运行模式下，通风系统参与控温逻辑自动运算，风量自动运行，保证了室内环境效果。以前的系统只有水路参与调温，新风系统不参与调温，不控制，仅会通过空气品质传感器调节风量。
夏季、冬季运行模式下，风、水控制都增加了防震荡空间，防止控制面板受到扰动温度波动，引起档位控制命令频繁变化。
夏季防结露保护，常规的仅能通过控制辐射末端的水阀通断来实现防结露保护，而本发明风水联动控制器在触发防结露保护后，有两个动作，一是关断辐射末端水阀，二是新风最大比例运行，防止结露的同时新风参与除湿，满足室内湿度要求。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明原有房间控制解耦连接示意图。
图2是本发明风水联动控制面板联动示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图2所示，风水联动控制面板内置一套智能控制逻辑，通过信号线与天棚、地面辐射系统电动水阀及新分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块连接，风水联动控制器同时外接冷暖辐射表面温度传感器及室内空气品质传感(或排风分布式智适应动力模块内置空气品质传感器)，当与风水联动控制面板连接的信号线及传感器出现故障时，面板主界面上将会出现报警提示。
风水联动控制器联动控制室内水系统及风系统的控制方法，包括：
1、控制器设置三种运行模式(夏季、冬季、通风)。
2、不同运行模式下，控制逻辑
(1)通风模式
通风模式仅在非空调季节(空调季节为夏季模式和冬季模式)使用，关闭辐射水阀(地板辐射电动阀和天棚辐射电动阀)，控制新、排风量(新风量或/和排风量)。
平时按手动设置的风量运行，当空气品质传感器识别到空气品质传感器所在的室内污染物浓度超标(TVOC＞0.45mg/m3，或PM2.5＞35ug/m3，或CO2＞1000PPM)，则风机(分布式智适应动力模块)按最大比例运行，间隔n分钟，这里n取10，再次识别判断，如低于限值(TVOC≤0.45mg/m3，且PM2.5≤35ug/m3，且CO2≤1000PPM)，则恢复至手动风量运行。
(2)夏季模式
1)用户可手动设置室内温度T，此时风量不可手动调，通风系统将根据下列逻辑自动运行：
2)根据室内温湿度传感器，读取室内温度Ta，室内湿度RH，室内冷表面温度Tl，控制面板室内设定温度T；
3)根据室内温度及湿度计算露点温度；
4)判断有结露风险，防结露保护：
当风水联动控制器判定Tl≤Tb+Zj时(Zj为防结露保护安全余量，可设定)，即判定室内冷暖辐射系统冷表面温度小于等于露点温度+安全余量值，触发防结露保护，在面板上显示防结露保护报警，同时向辐射系统及新风系统下达指令：a.关闭辐射系统水阀；b.新风最大比例运行，n分钟后再判断。直至Tl-(Tb+Zj)≥U℃时(U为安全余量，可设定，这里设定为1)，解除防结露保护，否则继续保持防结露保护控制逻辑。
5)判断无结露风险，控温、保证室内空气品质：
判定Tl＞Tb+Zj，即不存在结露风险，为避免室内控制在中间临界状态来回调整变化，建立容差机制，按以下逻辑运行：
优选的按照下表执行：
同时，当空气品质传感器识别到空气品质传感器所在任一室内污染物浓度超标(TVOC＞0.45mg/m3，或PM2.5＞35ug/m3，或CO2＞1000PPM)，则分布式智适应动力模块(新风分布式智适应动力模块和排风分布式智适应动力模块)按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断。
(3)冬季模式
1)用户可手动设置室内温度T，此时风量不可手动调，通风系统将根据下列逻辑自动运行：
2)根据室内温湿度传感器，读取室内温度Ta，控制面板室内设定温度T；
3)室内温度、新风控制按照以下逻辑运行：
优选的按照下表执行：
同时，当空气品质传感器识别到任一室内污染物浓度超标(TVOC＞0.45mg/m3，或PM2.5＞35ug/m3，或CO2＞1000PPM)，则分布式智适应动力模块按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断。
通过综上方式本发明通过一块面板解决房间单元内的新风、排风、辐射控温的问题，不需要两块控制面板，同时也实现了就地化、单元化的系统联合运行控制，提高控制系统可靠性。
在夏季和冬季运行模式下，通风系统参与控温逻辑自动运算，风量自动运行，保证了室内环境效果。以前的系统只有水路参与调温，新风系统不参与调温，不控制，仅会通过空气品质传感器调节风量。
夏季、冬季运行模式下，风、水控制都增加了防震荡空间，防止控制面板受到扰动温度波动，引起档位控制命令频繁变化。例如，当室内实际温度Ta高于室内设定温度T在1～1.5℃，水阀开启，同时风机中档风量运行，当温差上升至1.5～2℃，依旧维持当前中档风量运行状态，温差继续上升＞2℃，风机才会调整为高档风量运行(期间水阀一直处于开启状态)。
夏季防结露保护，常规的仅能通过控制辐射末端的水阀通断来实现防结露保护，而本发明风水联动控制器在触发防结露保护后，有两个动作，一是关断辐射末端水阀，二是新风最大比例运行，防止结露的同时新风参与除湿，满足室内湿度要求。
本发明解决了房间内辐射末端与新风系统的就地化联合控制需求，利用风水联动控制器，集成房间内冷暖辐射系统控制面板及动力分布式末端通风系统控制面板为一体，用于温湿度独立控制空调系统单元控制。
通过室内温度和设定温度的比较，对辐射空调系统的电动阀、热电阀以及新风系统的送风和排风分布式智适应动力模块进行控制，以达到联动调节室内温度、防结露保护和节能控制的目的，在判断结露风险时，关闭辐射系统电动阀，同时联动新风系统最大风量运行除湿，以起到防结露保护功能的智能控制器。
本发明的风水联动控制器减少了房间控制面板数量，减少了系统管线敷设，降低了系统造价和实施周期与难度，将风、水联合控制要求落实在房间内就地化实现，提高了整个系统控制的稳定性，同时对系统需求的控制精度提高，在保证环境品质的前提下，能源按需供应，系统高效运行，节约能耗，节能效果明显。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种风水联动控制器系统，包括设置在房间内的新风系统和排风系统，和设置在房间内的空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器，以及设置在房间内的地板辐射系统或/和天棚辐射系统，其特征在于，还包括安设在房间墙体上的风水联动控制器面板，风水联动控制器面板的空气品质数据采集端与空气品质传感器的数据端相连，风水联动控制器面板的室内温湿数据采集端与室内温湿度传感器的数据端相连，风水联动控制器面板的冷表面数据采集端与冷表面温度传感器的数据端相连；
风水联动控制器面板的新风控制端与新风系统的控制端相连，风水联动控制器面板的排风控制端与排风系统的控制端相连，风水联动控制器面板的地板辐射控制端与地板辐射系统的控制端相连，风水联动控制器面板的天棚辐射控制端与天棚辐射系统的控制端相连；
通过风水联动控制器面板利用空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器采集房间内的数据，实现对新风系统、排风系统、地板辐射系统或/和天棚辐射系统的控制。
2.根据权利要求1所述的风水联动控制器系统，其特征在于，风水联动控制器面板包括风水联动控制器面板壳体，在所述风水联动控制器面板壳体表面设置有风水联动显示屏，在风水联动控制器面板壳体内设置有用于固定安装风水联动电路板的风水联动电路板固定安装座，风水联动电路板固定安装在风水联动电路板固定安装座上，在风水联动电路板上设置有风水联动控制器，风水联动控制器的显示数据端与风水联动显示屏的显示数据端相连；
风水联动控制器的空气品质数据采集端与空气品质传感器的数据端相连，风水联动控制器的室内温湿数据采集端与室内温湿度传感器的数据端相连，风水联动控制器的冷表面数据采集端与冷表面温度传感器的数据端相连；
在新风系统中包括新风分布式智适应动力模块，在排风系统中包括排风分布式智适应动力模块，在地板辐射系统中包括地板辐射电动阀，在天棚辐射系统中包括天棚辐射电动阀；
风水联动控制器的新风控制端与新风分布式智适应动力模块的控制端相连，风水联动控制器的排风控制端与排风分布式智适应动力模块的控制端相连，风水联动控制器的地板辐射控制端与地板辐射电动阀的控制端相连，风水联动控制器的天棚辐射控制端与天棚辐射电动阀的控制端相连；
通过风水联动控制器利用空气品质传感器、室内温湿度传感器和冷表面温度传感器采集房间内的数据，实现对新风分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块、地板辐射电动阀或/和天棚辐射电动阀的控制以及对房间内的空气品质、温湿度进行显示。
3.根据权利要求1所述的风水联动控制器系统，其特征在于，当其显示屏不为触摸式显示屏时，在所述风水联动控制器面板壳体表面还设置有按键组，风水联动控制器的按键组数据采集端与按键组的按键端相连；通过按键组实现对房间内的温湿度的调节以及模式设置；相应的，为了减少管线敷设，在风水联动电路板上还设置有无线连接单元，该无线连接单元可以是蓝牙无线连接单元或/和WiFi无线连接单元，无线连接单元为蓝牙无线连接单元时，风水联动控制器的蓝牙数据端与蓝牙无线连接单元的数据端相连；无线连接单元为WiFi无线连接单元时，风水联动控制器的WiFi数据端与WiFi无线连接单元的数据端相连；同样的，分别在新风分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块、空气品质传感器、室内温湿度传感器、冷表面温度传感器、地板辐射电动阀和天棚辐射电动阀内置蓝牙无线连接单元或/和WiFi无线连接单元，实现风水联动控制器面板与新风分布式智适应动力模块、排风分布式智适应动力模块、空气品质传感器、室内温湿度传感器、冷表面温度传感器、地板辐射电动阀和天棚辐射电动阀间的无线连接。
4.一种风水联动控制器的控制方法，其特征在于，包括夏季、冬季、通风之一或者任意组合模式；
(1)通风模式：
通风模式仅在非空调季节使用，关闭辐射水阀，控制新、排风量；
平时按手动设置的风量运行，当空气品质传感器识别到室内污染物浓度超标，则风机按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断，若室内污染物浓度低于限值，则恢复至手动风量运行；
(2)夏季模式：
1)用户手动设置室内温度T，此时风量不可调，通风系统将根据逻辑自动运行；
2)根据室内温湿度传感器，读取室内温度Ta，室内湿度RH，室内冷表面温度Tl，控制面板室内设定温度T；
3)根据室内温度及湿度计算露点温度；
4)判断是否有结露风险：
若有结露风险，启动防结露保护：
当风水联动控制器判定Tl≤Tb+Zj时，Tl表示室内冷表面温度，Tb表示露点温度，Zj为防结露保护安全余量，即判定室内冷暖辐射系统冷表面温度小于等于露点温度+安全余量值，触发防结露保护，在面板上显示防结露保护报警，同时向辐射系统及新风系统下达指令：
a.关闭辐射系统水阀；
b.新风最大比例运行，n分钟后再判断；直至Tl-(Tb+Zj)≥U℃时，解除防结露保护，否则继续保持防结露保护控制逻辑；
5)若无结露风险，控温、保证室内空气品质：
当风水联动控制器判定Tl＞Tb+Zj，即不存在结露风险，为避免室内控制在中间临界状态来回调整变化，建立容差机制一，按容差机制一逻辑运行；
同时，当空气品质传感器识别到室内污染物浓度超标，则风机按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断；
(3)冬季模式
1)用户可手动设置室内温度T，此时风量不可调，通风系统将根据逻辑自动运行；
2)根据室内温湿度传感器，读取室内温度Ta，控制面板室内设定温度T；
3)室内温度、新风控制按照容差机制二执行；
同时，当空气品质传感器识别到室内污染物浓度超标，则风机按最大比例运行，间隔n分钟，再次识别判断。
5.根据权利要求4所述的风水联动控制器的控制方法，其特征在于，室内污染物浓度超标包括TVOC＞0.45mg/m3，PM2.5＞35ug/m3，CO2＞1000PPM之一或者任意组合；
室内污染物浓度低于限值为TVOC≤0.45mg/m3，PM2.5≤35ug/m3，CO2≤1000PPM全部满足。
6.根据权利要求4所述的风水联动控制器的控制方法，其特征在于，U∈[0.5,1.5]。
7.根据权利要求6所述的风水联动控制器的控制方法，其特征在于，U＝1。
8.根据权利要求4所述的风水联动控制器的控制方法，其特征在于，n∈[8,12]。
9.根据权利要求8所述的风水联动控制器的控制方法，其特征在于，n＝10。
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