CN1536286A

CN1536286A - 空调控制状态的评价方法及评价装置

Info

Publication number: CN1536286A
Application number: CNA2004100323841A
Authority: CN
Inventors: 陈向阳
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: CN1322278C; JP2004308957A

Abstract

本发明提供一种空调控制状态的评价方法及及评价装置，在VAV空调系统等的变风量空调系统中，能够迅速掌握对被控制区域的当前空调控能够制状态的好坏。根据VAV单元的风阀开度(θ)和、室内温度与设定温度之间的温差(Δt)，判定空调机风机的静压状态(静压过剩/静压适当/静压不足)。根据VAV单元的送风的风量(Q)求出风量比(α)，根据风量比(α)和温差(Δt)判定空调机风机的送风量状态(送风量过剩/送风量适当/送风量不足)。根据该判定结果，在以风阀开度(θ)为纵轴、风量比(α)为横轴的二维座标图(G1)上，绘制风量比(α)和风阀开度(θ)。

Description

空调控制状态的评价方法及评价装置

技术领域

本发明涉及VAV(variable-air-volume：变风量)空调系统等中的空调控制状态(air-conditioning control state)评价方法及评价装置。

背景技术

现有技术中，例如在VAV空调系统中，在从空调机向被控制区域送风的风管上，设置有风量调节单元(VAV单元)。该VAV空调系统，根据被控制区域的室内温度tpv和设定温度tsp的温差(temperaturedifference)，控制该VAV单元的风阀(damper)的开度θ，调节对被控制区域送风的风量Q(例如，参照专利文献1、2)。

在该VAV空调系统中设置了监视器(monitoring board)。在该监视器的画面上，用数值显示被控制区域的当前室内温度tpv和设定温度tsp、以及对被控制区域送风的风量Q等。由此，告知管理者对被控制区域的当前的空调控制状态。

专利文献1：日本专利特开2000-304333号公报；

专利文献2：日本专利特开2000-357012号公报。

但是，在上述VAV空调系统中，仅在监视器上用数值显示被控制区域的当前室内温度tpv和设定温度tsp、以及对被控制区域送风的风量Q等。因此，管理者不能迅速掌握对被控制区域的当前空调控制状态的好坏，存在其判定迟缓的问题。

发明内容

本发明是为解决上述问题而提出的。本发明的目的在于提供一种空调控制状态的评价方法及评价装置，在变风量空调系统中，能够迅速掌握对被控制区域的当前空调控制状态的好坏。

本发明为了达到上述目的，利用该评价方法的系统包括：空调机；风阀，设置在从该空调机向被控制区域送风的送风管中；送风风量调节机构，根据上述被控制区域的室内温度和设定温度的温差，控制上述风阀的开度，并调节对上述被控制区域送风的风量，在该系统中，根据上述风阀开度、和上述被控制区域的室内温度与设定温度的温差，判定从上述空调机向上述被控制区域送风的静压状态；而且，根据对上述被控制区域送风的风量、和上述被控制区域的室内温度与设定温度的温差，判定从上述空调机向上述被控制区域送风的风量状态。

如果利用本发明，根据风阀开度(θ)和、被控制区域的室内温度(tpv)与设定温度(tsp)之间的温差(Δt)，判定从空调机向被控制区域送风的静压状态(例如，静压过剩(excess static pressure)/静压适当(adequatestatic pressure)/静压不足(deficient static pressure))。此外，根据对被控制区域送风的风量(Q)和、被控制区域的室内温度(tpv)与设定温度(tsp)之间的温差(Δt)，判定从空调机向被控制区域送风的风量状态(例如，风量过剩(excess blowing volume)/风量适当(adequate blowingvolume)/风量不足(deficient blowing volume))。

通过将如上所述地判定的“向被控制区域送风的静压状态”和“向被控制区域送风的风量状态”表示在2维曲线上，能够迅速掌握对被控制区域的当前空调控制状态的好坏。

再者，通常存在多个被控制区域，并在存在的多个被控制区域的每一个中设置风阀及送风量调节装置。此时，对每一个被控制区域，进行送风的静压状态判定和送风的风量状态判定。通过将这样判定的每一个被控制区域的“向被控制区域送风的静压状态”和“向被控制区域送风的风量状态”，显示在例如二维座标图上，能够迅速掌握对各被控制区域的当前空调控制状态的好坏。

附图说明

图1是示出实施本发明实施方式的空调控制状态的评价方法时使用的VAV空调系统的一例的配置图。

图2是示出该VAV空调系统中的VAV控制单元所具有的特有功能的功能框图。

图3是示出该VAV空调系统中的控制装置所具有的特有功能的功能框图。

图4是示出该VAV空调系统中的显示装置画面上所显示的二维座标图(联机评价曲线)的示意图。

图5是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图6是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图7是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图8是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图9是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图10是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图11是对绘制二维座标图上的被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图12是对绘制二维座标图上的多个被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图13是对绘制二维座标图上的多个被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

图14是对绘制二维座标图上的多个被控制区域的当前空调控制状态的状态点进行说明的图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出实施本发明实施方式的空调控制状态的评价方法时使用的VAV空调系统的一例的配置图。

该图中，1为空调机。空调机1包括：通过控制阀2供给冷水CW的冷却盘管(cooling coil)3、通过控制阀4供给温水HW的加热盘管5、以及风机6。

7为对控制阀2、4及风机6的动作进行控制的控制装置。15为与控制装置7连接的显示装置。该VAV空调系统中，通过冷却盘管3和加热盘管5后由风机6吹出的来自空调机1的送风，通过风管8供给被控制区域9-1～9-n。在风管8上，设有检测来自空调机1的送风温度的送风温度传感器TS。由送风温度传感器TS检测的送风温度传送到控制装置7。

在被控制区域9-1～9-n中，在每个区域内设有检测室内温度的温度传感器T1～Tn。由温度传感器T1～Tn检测的室内温度tpv1～tpvn，分别提供给VAV控制单元10-1～10-n。

VAV控制单元10(10-1～10-n)，根据室内温度tpv(tpv1～tpvn)和设定温度tsp(tsp1～tspn)的温差Δt(Δt1～Δtn)及由控制装置7传送过来的送风温度，计算对被控制区域9(9-1～9-n)的所需风量。之后，VAV控制单元10，根据风速传感器13(13-1～13-n)检测的实际风量Q，控制VAV单元11(11-1～11-n)的风阀12(12-1～12-n)的开度θ，以确保该所需风量。

在VAV单元11(11-1～11-n)中，设置有表示开度的位置开关(positionswitch)(位置计测器(position meter)等)14(14-1～14-n)，将风阀开度θ反馈(feedback)给VAV控制单元10(10-1～10-n)。此外，也可以利用开度控制的开度指示值(opening indication value)，来代替表示开度的位置开关14。此外，由风速传感器13(13-1～13-n)检测的实际风量Q(Q-1～Q-n)，作为向被控制区域9(9-1～9-n)送风的风量，被提供给VAV控制单元10(10-1～10-n)。

图2是示出VAV控制单元10具有的本实施方式的特有功能的功能框图。VAV控制单元10具备风量比运算部10A、风机静压状态判定部10B、风机送风量状态判定部10C。本实施方式中，由该风量比运算部10A、风机静压状态判定部10B、风机送风量状态判定部10C，来构成对被控制区域9的当前空调控制状态进行评价的评价机构。再者，VAV控制单元10是通过由处理器和存储装置构成的硬件(hardware)、以及与这些硬件协作实现VAV控制单元各种功能的程序来实现其功能。

[风量比运算部]

风量比运算部10A将来自VAV单元11并供给被控制区域9的当前风量Q作为输入。风量比运算部10A根据预定的风量下限值Qmin和风量上限值Qmax，利用下式(1)算出风量比α。

α＝[(Q-Qmin)/(Qmax-Qmin)]×100(％)...(1)

[风机静压状态判定部]

风机静压状态判定部10B，将来自VAV单元11的风阀开度θ、来自温度传感器T的室内温度tpv和设定温度tsp作为输入。风机静压状态判定部10B判定风机6的静压状态(风机静压状态：从空调机1向被控制区域9送风的静压状态)。

在本实施方式中，对室内温度tpv和设定温度tsp的温差Δt(Δt＝|tpv-tsp|)设定容许误差(tolerance)ε。此外，对风阀开度θ设定最大开度θmax(例如100％)和最小开度θmin(在此例中是85％)。在风阀开度θ为θ＜θmin且Δt＞ε的情况下，判定为“静压过剩(excess static pressure)”。此外，在风阀开度θ为θmin≤θ≤θmax且Δt≤ε的情况下，判定为“静压适当(adequate static pressure)”；在风阀开度θ为θ＞θmax且Δt＞ε的情况下，判定为“静压不足(deficient static pressure)”。

此外，在本实施方式中，所谓最大开度θmax＝100％的情况，不是指风阀12全开的状态，而是设定成比全开的状态稍微小的最大开度的状态。

[风机送风量状态判定部]

风机送风量状态判定部10C，将来自VAV单元11的送风的风量Q和来自温度传感器T的室内温度tpv、以及设定温度tsp作为输入。风机送风量状态判定部10C判定风机6的送风量状态(风机送风量状态：由空调机1向被控制区域9送风的风量的状态)。

在本实施方式中，如上所述，对室内温度tpv和设定温度tsp的温差Δt(Δt＝|tpv-tsp|)设定容许误差ε。此外，对风量比α设定最大风量比αmax(例如100％)和最小风量比αmin(该例中是0％)。将风量比α为α＜αmin且Δt＞ε的情况判定为“送风量过剩(excess blowing volume)”。此外，将风量比α为αmin≤α≤αmax且Δt≤ε的情况判定为“送风量适当(adequate blowing volume)”；将风量比α为α＞αmax且Δt＞ε的情况判定为“送风量不足(deficient blowing volume)”。

再者，在本实施方式中，所谓风量比α＜0％是表示当前风量Q为Q＜Qmin的情况。所谓风量比α＞100％是表示当前的风量Q为Q＞Qmax的情况。

图3是表示控制装置7具有的本实施方式特有的功能的功能框图。控制装置7具备空调控制状态绘制部7A。空调控制状态绘制部7A，将来自VAV控制单元10的风阀开度θ、风量比α、风机静压状态、以及风机送风量状态作为输入。空调控制状态绘制部7A，将在图4所示的二维座标图G1上由风阀开度θ和风量比α决定的点，作为对被控制区域9的当前空调控制状态的状态点来进行绘制。此外，控制装置7通过由处理器和存储装置构成的硬件(hardware)、以及与这些硬件协作实现控制装置的各种功能的程序来实现其功能。

[二维座标图]

二维座标图G1是在显示装置15的画面上显示的联机评价曲线。二维座标图G1，将风阀开度θ作为纵轴(或者横轴)、风量比α作为横轴(或者纵轴)。风阀开度θ为0％≤θ＜85％的范围表示静压过剩区域，85％≤θ≤100％的范围表示静压适当区域，100％＜θ＜上限％的范围表示静压不足区域。风量比α为下限％＜α＜0％的范围表示送风量过剩区域，0％≤α≤100％的范围表示送风量适当区域，100％＜α＜上限％的范围表示送风量不足区域。本实施方式中，由纵轴的静压不足区域、静压适当区域、静压过剩区域、和横轴的送风量过剩区域、送风量适当区域、送风量不足区域，将二维座标图G1区分为A、B、C、D、E、F、G的7个区域。

在二维座标图G1中，区域A表示静压、送风量均适当的区域。区域B表示静压不足、但送风量适当的区域。区域C表示静压过剩、但送风量适当的区域。区域D表示静压适当或过剩、送风量不足的区域。区域E表示静压适当或过剩、送风量过剩的区域。区域F表示静压、送风量均不足的区域。区域G表示静压不足、送风量过剩的区域。此外，也可以利用静压适当区域和静压过剩区域将区域D和E分割成两个区域。

下面，为简单说明，以一个被控制区域9-1为例，对控制装置7在二维座标图G1上绘制当前空调控制状态的状态点的情况进行说明。

[在区域A的绘制]

图5示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为50％、风阀开度θ1为95％、温差Δt1为Δt1≤ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，由VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压适当”，作为风机送风量状态发送“送风量适当”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域A中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。

[在区域B的绘制]

图6示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为50％、风阀开度θ1为θ1＞100％、温差Δt1为Δt1＞ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，由VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压不足”，作为风机送风量状态发送“送风量适当”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域B中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。

[在区域C的绘制]

图7示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为50％、风阀开度θ1为80％、温差Δt1为Δt1＞ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，由VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压过剩”，作为风机送风量状态发送“送风量适当”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域C中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。

[在区域D的绘制]

图8示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为α1＞100％、风阀开度θ1为92％、温差Δt1为Δt1＞ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，由VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压适当”，作为风机送风量状态发送“送风量不足”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域D中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。在室内空调负荷过大的情况、送风温差(送风温度和室内温度之差)过小的情况下等，发生这种现象。

[在区域E的绘制]

图9示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为α1＜0％、风阀开度θ1为93％、温差Δt1为Δt1＞ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，由VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压适当”，作为风机送风量状态发送“送风量过剩”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域E中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。在室内空调负荷过小的情况、送风温差过大的情况下等，发生这样的现象。

[在区域F的绘制]

图10示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为α1＞100％、风阀开度θ1为θ1＞100％、温差Δt1为Δt1＞ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压不足”，作为风机送风量状态发送“送风量不足”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域F中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。在室内空调负荷超过设计条件的情况、因送风温度限制相对于当前负荷的送风温差过小的情况下等，发生这样的现象。

[在区域G的绘制]

图11示出了在VAV控制单元10-1算出的风量比α1为α1＜0％、风阀开度θ1为θ1＞100％、温差Δt1为Δt1＞ε的情况下，在二维座标图G1上绘制状态点的例子。在该情况下，VAV控制单元10-1向控制装置7，作为风机静压状态发送“静压不足”，作为风机送风量状态发送“送风量过剩”。因此，控制装置7在二维座标图G1的区域G中绘制由风阀开度θ1和风量比α1决定的状态点P1。在VAV空调系统正常时不会发生这样的现象，因此，发生这种现象就意味着VAV空调系统发生了故障。

以上，以被控制区域9-1为例，说明了利用控制装置7在二维座标图上绘制当前的空调控制状态的状态点的情况。

该VAV空调系统中存在多个被控制区域9，对存在的该多个被控制区域的每一个，设置了VAV单元11及VAV控制单元10。VAV控制单元10-2(未图示)～10-n也与VAV控制单元10-1相同，向控制装置7发送风阀开度θ、风量比α、风机静压状态以及风机送风量状态。

控制装置7根据来自VAV控制单元10-2～10-n的风阀开度θ、风量比α、风机静压状态以及风机送风量状态，对于被控制区域9-2～9-n(未图示)，也与被控制区域9-1相同，绘制当前空调控制状态的状态点。

在图12、13、14中，示出了对被控制区域9-1～9-n的当前空调控制状态的状态点。

图12的例子中，对于被控制区域9-1～9-n的当前空调控制状态的状态点全部包含在区域A中。因此，管理者根据该显示状况，可以一目了然地知道全部被控制区域9-1～9-n中的静压、送风量均适当的状态。风量比α虽然稍微散乱，但风阀开度θ全部接近100％。这样的状态是被控制区域9-1～9-n的负荷图形非常一致的极少的理想状态。

图13的例子中，对于被控制区域9-1～9-n的当前空调控制状态的状态点分散在区域A和区域C中。即，混合存在静压、送风量均适当的被控制区域和送风量适当而静压过剩的被控制区域。这样的状态，在一般的VAV空调系统中是常见的状态。

图14的例子中，对于被控制区域9-1～9-n的当前空调控制状态的状态点分散在区域A和区域C中，并且，有一个在区域D中，另有一个在区域E中。即，混合存在有静压、送风量均适当的被控制区域和送风量适当而静压过剩的被控制区域、静压适当而送风量不足的被控制区域、以及静压和送风量均过剩的被控制区域。这样的状态，是在负荷图形不一致的被控制区域9-1～9-n被组合到一个VAV空调系统中的情况下常见的状态。

如上所述，根据本实施方式，利用在二维座标图G1中绘制的状态点，能够迅速掌握对于被控制区域9-1～9-n的当前空调控制状态的好坏。因此，能够谋求运行管理的效率化、高质量化、节省能源化。

再者，图1中示出了被控制区域9为多个的VAV空调系统，但在被控制区域9为1个的情况下，也同样适用，这是不言而喻的事情。

此外，在上述的实施方式中，在区域A～G上只绘出了状态点，但也可以与该状态点的绘制结合，在其他区域进行着色显示。另外，也可以不绘制状态点，而仅将该区域进行着色显示。

此外，不言而喻，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的要点的情况下，也包含改进了实施方式的方法和装置。

发明效果

由以上说明可知，根据本发明的实施方式，根据风阀开度和被控制区域的室内温度与设定温度之间的温差，来判定由空调机向被控制区域送风的静压状态。此外，根据向被控制区域送风的风量和被控制区域的室内温度与设定温度之间的温差，来判定由空调机向被控制区域送风的风量状态。因此，例如，通过在二维座标图上显示“向被控制区域送风的静压状态”和“向被控制区域送风的风量状态”，能够迅速掌握对于被控制区域的当前空调控制状态的好坏。因此，能够谋求运转管理的效率化、高质量化、节省能源化。

Claims

1、一种空调控制状态的评价方法，利用该评价方法的系统包括：空调机；风阀，设置在从该空调机向被控制区域送风的风管中；送风风量调节机构，根据上述被控制区域的室内温度和设定温度的温差，控制上述风阀的开度，并调节对上述被控制区域的风量，其特征在于，包括如下步骤：

第一步骤，根据上述风阀开度、和上述被控制区域的室内温度与设定温度的温差，判定从上述空调机向上述被控制区域送风的静压状态；

第二步骤，根据对上述被控制区域的风量、和上述被控制区域的室内温度与设定温度的温差，判定从上述空调机向上述被控制区域送风的风量状态。

2、根据权利要求1所述的空调控制状态的评价方法，其特征在于，还包括第三步骤，将在上述第一步骤判定的对上述被控制区域送风的静压状态、和在上述第二步骤判定的对上述被控制区域送风的风量状态，表示在二维座标图上。

3、根据权利要求1或2所述的空调控制状态的评价方法，其特征在于，

上述被控制区域为多个被控制区域；

在该多个被控制区域的每一个中，设有上述风阀及上述送风风量调节机构；

对每一个上述被控制区域，进行上述第一步骤的送风的静压状态判定和上述第二步骤的送风的风量状态判定。

4、一种空调控制状态的评价装置，其特征在于，包括：

空调机；

风阀，设置在从该空调机向被控制区域送风的风管中；

送风风量调节机构，根据上述被控制区域的室内温度和设定温度的温差，控制上述风阀的开度，并调节对上述被控制区域送风的风量；

评价机构，根据上述风阀开度、对上述被控制区域送风的风量、上述被控制区域的室内温度与设定温度的温差，对上述被控制区域评价当前的空调控制状态，

上述评价机构包括：

静压状态判定机构，根据上述风阀开度、和上述被控制区域的室内温度与设定温度的温差，判定从上述空调机向上述被控制区域送风的静压状态；

送风风量状态判定机构，根据对上述被控制区域送风的风量、和上述被控制区域的室内温度和设定温度的温差，判定从上述空调机向上述被控制区域送风的风量状态。

5、根据权利要求4所述的空调控制状态的评价机构，其特征在于，还包括如下机构：将利用上述静压状态判定机构判定的、对上述被控制区域送风的静压状态，以及利用上述送风风量状态判定机构判定的、对上述被控制区域送风的风量状态，表示在二维座标图上。

6、根据权利要求4或5所述的空调控制状态的评价方法，其特征在于，

上述被控制区域为多个被控制区域；

在该多个被控制区域的每一个中，设有上述风阀、上述送风风量调节机构、上述静压状态判定机构、以及上述送风风量状态判定机构。