CN201348338Y - 中央空调管网变流量一体化智能计控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于中央空调管网的控制装置，旨在提供一种应用于空调管网温控技术、冷热量计量技术、高精度动态平衡电动调节水流量平衡技术的一体化智能计控装置。该装置包括电动调节阀，还包括低压端压强传感器、电动执行器、智能水平衡冷热量计控表、空气温度传感器、供水温度传感器、回水温度传感器和高压端压强传感器；空气温度传感器、高压端压强传感器、低压端压强传感器、电动执行器、供水温度传感器、回水温度传感器均通过电缆与智能水平衡冷热量计控表相连接。该装置将高精度流量控制功能、空调管网平衡功能、冷热量计量功能、房间智能温控功能等技术的一体化机电集成，在对冷热量进行计量的同时保证室内的热舒适性。

Description

中央空调管网变流量一体化智能计控装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于中央空调管网的控制装置。更具体地说，本实用新型涉及一种应用于中央空调管网温控技术、冷热量计量技术、高精度动态平衡电动调节水流量平衡技术的一体化智能计控装置，可用于中央空调管网和末端。

背景技术

楼宇系统中暖通空调耗能占建筑总耗能的65％左右，贯彻执行节能环保、高效自然的中央空调技术已经十分重要。集空调管网温控技术、冷热量计量技术、高精度动态平衡电动调节水流量平衡技术的一体化智能计控装置必将是一个趋势。

中国实用新型专利具有能量计量功能的动态平衡电动调节阀控制方法及阀门(授权公告号CN100401215C)，由电动调节阀组件、孔板、压差传感器、智能控制器等组成。智能控制器根据输入信号通过控制孔板两端的压差实现水力平衡和空调末端水流量的控制，并根据输入信号计算水流量，同时根据供回水的温差进行冷热量计量。其也存在一定的缺陷，由于采用孔板装置来控制水流量，此具有能量计量功能的动态平衡电动调节阀控制方法及阀门(授权公告号CN100401215C)会产生较大的压损，从而造成能量的浪费；同时由于采用孔板装置，因此对阀门的安装环境和要求均比较苛刻，在实际工程应用中很难实施。

目前公知的还没有发现一种专门应用于中央空调管网系统的室内温控技术、冷热量计量技术、高精度动态平衡电动调节水流量平衡技术相结合的变流量一体化智能计控制装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种具有空调管网温控技术、冷热量计量技术、高精度动态平衡电动调节水流量平衡技术的一体化智能计控装置。

本实用新型为达到以上目的，是通过这样的技术方案来实现的：提供一种中央空调管网变流量一体化智能计控装置，包括电动调节阀，还包括低压端压强传感器、电动执行器、智能水平衡冷热量计控表、空气温度传感器、供水温度传感器、回水温度传感器和高压端压强传感器；空气温度传感器、高压端压强传感器、低压端压强传感器、电动执行器、供水温度传感器、回水温度传感器均通过电缆与智能水平衡冷热量计控表相连接。

作为一种改进，所述供水温度传感器和回水温度传感器分别安装于中央空调管网的供水管路和回水管路上。

作为一种改进，所述高压端压强传感器和低压端压强传感器分别安装于电动调节阀的入流口和出流口。

作为一种改进，所述电动执行器是模拟量角行程电动执行器或模拟量直行程电动执行器其中一种。

作为一种改进，所述电动调节阀是角行程电动调节阀或直行程电动调节阀其中一种。

其主要工作原理如下：

(1)在智能水平衡冷热量计控表4中输入电动调节阀1的实际流量特性函数库 $K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(\mathrm{\ξ}\right)$ 和电动调节阀的理想流量特性 $K_V^S=K_{\mathrm{VS}}\left(x\right);$

(2)在智能水平衡冷热量计控表4中设定电动调节阀1两端的压差设定值ΔP_S和目标空气温度设定值T_S，ΔP_S分为制冷压差设定值ΔP_SL和制热压差设定值ΔP_SR

(3)智能水平衡冷热量计控表4通过回水温度传感器7读取中央空调水系统输配管网中的温度测量值，根据设置的标准确定智能水平衡冷热量计控表4的工作状态为制热模式或制冷模式；制冷模式下智能水平衡冷热量计控表4执行PID正作用算法和取制冷压差设定值ΔP_SL，制热模式下智能水平衡冷热量计控表4执行PID反作用算法和取制热压差设定值ΔP_SR；

(4)通过空气温度传感器5测量实际空气温度值T_P；

(5)通过高压端压强传感器8和低压端压强传感器2获得电动调节阀1两端的入流口压强P_R和出流口压强P_C，通过公式ΔP_P＝P_R-P_C获得电动调节阀1两端的测量压差ΔP_P；

(6)智能水平衡冷热量计控表4根据实际空气温度值T_P与目标空气温度设定值T_S比较，执行PID算法获得单位化的电动调节阀电子开度x值，

根据公式：

$K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(x\right)\·\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_S/\mathrm{\Δ}{P}_P}$ 和 $K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(\mathrm{\ξ}\right)$

$K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(\mathrm{\ξ}\right):$ 电动调节阀实际流量特性函数；

$K_V^S=K_{\mathrm{VS}}\left(x\right):$ 电动调节阀理想流量特性函数；

K_VS：电动调节阀全开时实际流量系数值

ξ：单位化的电动调节阀机械开度[0，1]；

x：单位化的电动调节阀电子开度[0，1]；

计算出单位化的电动调节阀机械开度ξ，智能水平衡冷热量计控表4通过电动执行器3控制电动调节阀1到开度ξ；

(7)根据公式

$Q_w=K_V^P\left(x\right)\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_S}$ 或 $Q_w=K_V^S\left(\mathrm{\ξ}\right)\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_P}$

获得控制流量Q_w；

(8)通过供水温度传感器6和回水温度传感器7获得供水温度值T_G和回水温度值T_H；

(9)根据公式：

${\mathrm{EN}}_{\mathrm{FCU}}={\∫}_{t0}^t{C}_w\·{\mathrm{\ρ}}_w\·Q_w\·\mathrm{\ΔT}\·\mathrm{dt}$ 和ΔT＝T_H-T_G

计量冷热量；

其中各个符号的意义表示如下：

EN_FCU：盘管在从t₀时刻到时刻t冷热量积分累计，单位为KwH；

C_w：单位转换换算系数(程序给定值)；

ρ_w：冷/热水的密度(程序给定值)；

Q_w：控制流量，在t₀时刻到时刻t内，为一时间函数Q_w＝Q(t)；

ΔT：供水温度、回水温度的温差测量值，ΔT值为正时为冷量计量，ΔT值为负时为热量计量。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型是将高精度流量控制功能、空调管网平衡功能、冷热量计量功能、房间智能温控功能等技术的一体化机电集成。

2、智能水平衡冷热量计控表4根据实际空气温度值T_P与目标空气温度设定值T_S比较，基于高级特征计算的热舒适性算法计算出单位化的电动调节阀机械开度ξ，智能水平衡冷热量计控表4通过电动执行器3控制电动调节阀1到开度ξ，在对冷热量进行计量的同时保证室内的热舒适性。

附图说明

图1是本实用新型的变流量一体化智能计控装置的总体结构示意图。

图2是采用角行程电动调节阀的变流量一体化智能计控装置的结构示意图。

图3是采用直行程电动调节阀的变流量一体化智能计控装置的结构示意图。

具体实施方式

参照上述附图2，作为本实用新型的优选列的具体实施方式进行详细说明。

本实用新型由电动调节阀1、低压端压强传感器2、电动执行器3、智能计控表4、空气温度传感器5、供水温度传感器6、回水温度传感器7、高压端压强传感器8等组成。

低压端压强传感器2、电动执行器3、空气温度传感器5、供水温度传感器6、回水温度传感器7、高压端压强传感器8通过电缆与智能计控表4相连接，高压端压强传感器8和低压端压强传感器2分别安装于电动调节阀1的入流口和出流口，电动执行器3通过公知的机械连接方式安装于电动调节阀1上，空气温度传感器5安装于目标控制房间内，供水温度传感器6和回水温度传感器7分别安装于相应的供水管路和回水管路上，电动执行器3通过公知的机械技术安装于电动调节阀1上。

其主要工作原理和步骤如下：

(1)在智能水平衡冷热量计控表4中输入电动调节阀1的实际流量特性函数库 $K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(\mathrm{\ξ}\right)$ 和电动调节阀的理想流量特性 $K_V^S=K_{\mathrm{VS}}\left(x\right);$

(2)在智能水平衡冷热量计控表4中设定电动调节阀1两端的压差设定值ΔP_S和目标空气温度设定值T_S，ΔP_S分为制冷压差设定值ΔP_SL和制热压差设定值ΔP_SR

(3)智能水平衡冷热量计控表4通过回水温度传感器7读取中央空调水系统输配管网中的温度测量值，根据设置的标准确定智能水平衡冷热量计控表4的工作状态为制热模式或制冷模式；制冷模式下智能水平衡冷热量计控表4执行PID正作用算法和取制冷压差设定值ΔP_SL，制热模式下智能水平衡冷热量计控表4执行PID反作用算法和取制热压差设定值ΔP_SR；

(4)通过空气温度传感器5测量实际空气温度值T_P；

(5)通过高压端压强传感器8和低压端压强传感器2获得电动调节阀1两端的入流口压强P_R和出流口压强P_C，通过公式ΔP_P＝P_R-P_C获得电动调节阀1两端的测量压差ΔP_P；

(6)智能水平衡冷热量计控表4根据实际空气温度值T_P与目标空气温度设定值T_S比较，执行PID算法获得单位化的电动调节阀电子开度x值，

根据公式：

$K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(x\right)\·\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_S/\mathrm{\Δ}{P}_P}$ 和 $K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(\mathrm{\ξ}\right)$

$K_V^P=K_{\mathrm{VS}}\left(\mathrm{\ξ}\right):$ 电动调节阀实际流量特性函数；

$K_V^S=K_{\mathrm{VS}}\left(x\right):$ 电动调节阀理想流量特性函数；

K_VS：电动调节阀全开时实际流量系数值

ξ：单位化的电动调节阀机械开度[0，1]；

x：单位化的电动调节阀电子开度[0，1]；

计算出单位化的电动调节阀机械开度ξ，智能水平衡冷热量计控表4通过电动执行器3控制电动调节阀1到开度ξ；

(7)根据公式

$Q_w=K_V^P\left(x\right)\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_S}$ 或 $Q_w=K_V^S\left(\mathrm{\ξ}\right)\sqrt{\mathrm{\Δ}{P}_P}$

获得控制流量Q_w；

(8)通过供水温度传感器6和回水温度传感器7获得供水温度值T_G和回水温度值T_H；

(9)根据公式：

${\mathrm{EN}}_{\mathrm{FCU}}={\∫}_{t0}^t{C}_w\·{\mathrm{\ρ}}_w\·Q_w\·\mathrm{\ΔT}\·\mathrm{dt}$ 和ΔT＝T_H-T_G

计量冷热量；

其中各个符号的意义表示如下：

EN_FCU：盘管在从t₀时刻到时刻t冷热量积分累计，单位为KwH；

C_w：单位转换换算系数(程序给定值)；

ρ_w：冷/热水的密度(程序给定值)；

Q_w：控制流量，在t₀时刻到时刻t内，为一时间函数Q_w＝Q(t)；

ΔT：供水温度、回水温度的温差测量值，ΔT值为正时为冷量计量，ΔT值为负时为热量计量。

显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形，例如高压端压强传感器和低压端压强传感器可以用一个压差传感器代替，压差传感器高低压端分别连接于调节阀的入流口和出流口。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1、一种中央空调管网变流量一体化智能计控装置，包括电动调节阀，其特征在于：还包括低压端压强传感器、电动执行器、智能水平衡冷热量计控表、空气温度传感器、供水温度传感器、回水温度传感器和高压端压强传感器；空气温度传感器、高压端压强传感器、低压端压强传感器、电动执行器、供水温度传感器、回水温度传感器均通过电缆与智能水平衡冷热量计控表相连接。

2、根据权利要求1所述的中央空调管网变流量一体化智能计控装置，其特征在于，所述供水温度传感器和回水温度传感器分别安装于中央空调管网的供水管路和回水管路上。

3、根据权利要求1所述的中央空调管网变流量一体化智能计控装置，其特征在于，所述高压端压强传感器和低压端压强传感器分别安装于电动调节阀的入流口和出流口。

4、根据权利要求1所述的中央空调管网变流量一体化智能计控装置，其特征在于，所述电动执行器是模拟量角行程电动执行器或模拟量直行程电动执行器其中一种。

5、根据权利要求1所述的中央空调管网变流量一体化智能计控装置，其特征在于，所述电动调节阀是角行程电动调节阀或直行程电动调节阀其中一种。

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