一種變風量空調系統總風量法控制方法
2023-07-11 12:11:26 1
專利名稱：一種變風量空調系統總風量法控制方法
技術領域：
本發明涉及通風技術，尤其涉及空調風量的控制方法，特別是一種變風量空調系統總風量法控制方法。
背景技術：
在變風量系統中，風量控制方法是系統能否成功運行的關鍵環節之一。現有技術中的風量控制方法有定靜壓控制方法和變靜壓控制方法。所謂定靜壓控制，是在送風系統管網的適當位置(常在離風機2/3處)設置靜壓傳感器，在保持該點靜壓一定值的前提下，通過調節風機受電頻率來改變空調系統的送風量。所謂變靜壓控制，就是在保持每個末端的閥門開滿在85％-100％之間，即閥門儘可能全開和風管中靜壓儘可能減小的前提下，通過調節風機受電頻率來改變空調系統的送風量。定靜壓控制方法由於在理論上不能科學地確定靜壓點和定靜壓值，在實踐過程中往往被迴風溫度控制取而代之，失去原本變風量系統的價值與意義，因而即將淘汰。而變靜壓法在日本推廣一時後發現，一方面送風溫度偏低，影響舒適效果。另一方面系統反應速度遲緩，通訊速度低，因而即將揚棄。
發明內容
本發明所要解決的現有技術中的技術問題是現有技術中的定靜壓控制方法由於在理論上不能科學地確定靜壓點和定靜壓值，在實踐過程中往往被迴風溫度控制取而代之，失去原本變風量系統的價值與意義，因而即將淘汰。而變靜壓法存在一方面送風溫度偏低，影響舒適效果，另一方面系統反應速度遲緩，通訊速度低的問題。
本發明為解決已有技術中的上述技術問題所採用的技術方案是提供一種變風量空調系統總風量法控制方法，所述的這種變風量空調系統總風量法控制方法包括一個通過變頻器來調節系統送風量的過程，其中，在所述的通過變頻器來調節系統送風量的過程中，包括有一個取得系統實時運行總風量的步驟和一個取得實時最佳需求總風量的步驟，還包括有一個將所述的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量進行比較的步驟，根據經過比較得到的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量的差異量，再利用數字控制器通過變頻器調節風機的轉速。
進一步的，所述的系統實時運行總風量是在房間末端風閥全開的狀態下直接通過畢託管或超聲波所測得的風量。。
進一步的，所述的風機轉速的調節通過確定預測轉速和確定修正轉速來實現，所述的預測轉速的確定由分頻法實現，所述的分頻法是將變頻器的有效頻率範圍劃分為數個分頻區間，空調箱在末端風閥全開的狀態下，在每個頻率點上通過直接數字控制器計算出一個風量值，任意一個風量值均對應一個頻率區間，預測轉速的取值選用所述的頻率區間內的一個頻點。
進一步的，所述的修正轉速採用步長法確定，所述的步長法是根據系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量兩個值的差異，選用相應的步長值來改變修正轉速，所述的修正轉速的確定符合以下規則(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＞1％時，Δf＝1；-1％≤(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run≤1％時，Δf＝0；(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＜-1％時，Δf＝1。
其中，∑Gi_run表示空調箱在末端風閥全開時對應的一定風機頻率的風量值，∑Gi_demand表示用戶總風量的需求值，Δf表示修正轉速。
或者，所述的修正轉速的確定採用內插法，即符合以下規則Δf＝(∑Gi_demand-∑Gi_run)/(∑Gi0+1_run--∑Gi0_run)*Δf0，其中，所述的∑Gi0+1_run和所述的∑Gi0_run分別表示對應頻率範圍內所運行的風量。Δf表示修正轉速，∑Gi_run表示空調箱在末端風閥全開時對應的一定風機頻率的風量值，∑Gi_demand表示用戶總風量的需求值。
或者，所述的修正轉速的確定採用模糊PID自整定控制方法，由模糊控制器控制輸出量的大小。
具體的，在房間末端風閥全開的前提下，每一個區間點的風量值可直接通過DDC(直接數字控制器)控制器計算出來，這就是空調箱在末端風閥全開時，在某一頻率點的∑Gi_run值，總風量的需求值為∑Gi_demand，當∑Gi_run與∑Gi_demand不相符合時，可通過調節風機的轉速來達到最佳需求總風量，風機的實際轉速f＝f0+Δf。
理論上f0的確定應從變頻空調風機的L-f曲線中得出(即流量與頻率)得出，但在實際工程中，這根曲線是不存在的，這一點在變風量空調系統中尤其嚴重，因為VAV的風閥開度一直在變化，我們所悉知的管路特性曲線也一直在「無序而頻繁」的變動，即使是在某個固定頻率下，也不能在理論上確定其運行工況點。f0的確定可採用分頻法，即在變頻器的有效頻率範圍內如20Hz-50Hz這一區間內，在房間末端VAV風閥全開的前提下(即在風管特性曲線不變的前提下)，通過DDC計算出每個區間點的風量。如果採用Δf0＝5Hz，那麼，就將20Hz-50Hz分成20-25，25-30，30-35，40-45，45-50等6個分頻小區間，每一個區間點的風量值可直接通過DDC計算出來，這實際上就是空調箱在末端風閥全開時，在某一頻率點的∑Gi_run值，由於此時VAV末端風閥全開，將這個值記為∑Gi0-run。在具體的工程實踐中，在某一時刻，只需要比較確定真正的∑Gi_run風量值落在某一分頻區間就可以了，如若∑Gi_run＝8500m3/h，落在35-40Hz分頻區內，我們就可以確定f0＝35Hz。
修正轉速Δf的確定可以採用以下三種方法(1)步長法從f0的確定可以看出，f0隻是一個粗略值，需要修正轉速Δf來予以不斷的修正。其計算如下若(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＞1％則Δf＝1 f＝f0+Δf若-1％≤(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run≤1％則Δf＝0 f＝f0+Δf若(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＜-1％則Δf＝1 f＝f0+Δf(2)內插法Δf＝(∑Gi_demand-∑Gi_run)/(∑Gi0+1_run--∑Gi0_run)*Δf0則f＝f0+Δf
(3)模糊PID自整定控制方法確立Δf目前最科學的方法就是採用模糊PID自整定控制方法是以模糊集合論、模糊數學、模糊語言形式的知識表達和模糊邏輯的規則推理為理論基礎，採用計算機控制技術構成的一種具有反饋通道的閉環結構的數字控制系統。模糊PID控制不依賴於被控對象的數學模型，而是在總結操作經驗的基礎上實現自動化的一種手段，它根據人工控制規則組織控制決策表，然後由該表決定控制量的大小。其組成核心是具有智能性的模糊控制器。
本發明與已有技術相對照，其效果是積極和明顯的。本發明噪音低；可有效地避免系統風量失調；避免系統溫度失調；總風量控制在控制性能上具有快速，穩定的特點，不象壓力控制下系統壓力總是有一些高頻小幅振蕩；節能效果好；總風量控制方式在控制系統形式上具有比靜壓控制簡單的多的結構形式。此外，本發明的實施投資小，因為一方面它比定靜壓法少了一套靜壓傳感器，另一方面比變靜壓法少了若干VAV BOX閥位開關，而採用定靜壓法每個系統應增加一套靜壓傳感器，而採用變靜壓法每個VAV BOX應增加一個閥位開關。
本發明的目的、特徵及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。
圖1是本發明一種變風量空調系統總風量法控制方法的一個優選實施例的系統示意圖。
圖2是本發明一種變風量空調系統總風量法控制方法的一個優選實施例中採用的用以確定修正轉速的模糊PID自整定控制方法示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明一種變風量空調系統總風量法控制方法，包括一個通過變頻器來調節系統送風量的過程，其中，在所述的通過變頻器來調節系統送風量的過程中，包括有一個取得系統實時運行總風量的步驟和一個取得實時最佳需求總風量的步驟，還包括有一個將所述的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量進行比較的步驟，根據經過比較得到的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量的差異量，再利用數字控制器通過變頻器調節風機的轉速。在房間末端VAV風閥4全開的前提下(即在風管特性曲線不變的前提下)，通過DDC控制器3計算出每個區間點的風量。每一個區間點的風量值可直接通過DDC控制器3計算出來，這實際上就是空調箱在末端風閥4全開時，在某一頻率點的∑Gi_run值。然後根據現場人員的要求通過控制面板2來設定需求總風量，當∑Gi_run與∑Gi_demand不相符合時，由風機1來進行不斷的調節(每次調節所得出的風管特性曲線是不相同的)，直至符合控制面板2上所顯示的最佳需求總風量。
如圖2所示，本發明的一個優選實施例中採用模糊PID自整定控制方法確定修正轉速，圖中，R為設定值(精確量)，e、ec分別為系統誤差與誤差變化率(精確量)，E、EC分別反映誤差與誤差變化的語言變量的模糊集合(模糊量)，U為模糊控制器輸出信號論域上的模糊集合(模糊量)，U為模糊控制器輸出的控制作用(精確量)，y為系統輸出(精確量)。模糊自整定PID控制也稱為比例--積分--微分控制，其控制性能決定於比例係數Kp、積分係數K1和微分係數Kd，設計和調試者的任務就是決定這3個係數。模糊自整定PID就是在PID算法的基礎上，通過計算當前的誤差e和誤差的變化率ec，利用工程人員的技術知識和實際操作經驗建議知識庫(模糊規則)，通過模糊推理來進行參數調整的。
權利要求
1，一種變風量空調系統總風量法控制方法，包括一個通過變頻器來調節系統送風量的過程，其特徵在於在所述的通過變頻器來調節系統送風量的過程中，包括有一個取得系統實時運行總風量的步驟和一個取得實時最佳需求總風量的步驟，還包括有一個將所述的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量進行比較的步驟，根據經過比較得到的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量的差異量，再利用數字控制器通過變頻器調節風機的轉速。
2，如權利要求1所述的變風量空調系統總風量法控制方法，其特徵在於所述的系統實時運行總風量是在房間末端風閥全開的狀態下直接通過畢託管或超聲波所測得的風量。
3，如權利要求2所述的變風量空調系統總風量法控制方法，其特徵在於所述的風機轉速的調節通過確定預測轉速和確定修正轉速來實現，所述的預測轉速的確定由分頻法實現，所述的分頻法是將變頻器的有效頻率範圍劃分為數個分頻區間，空調箱在末端風閥全開的狀態下，在每個頻率點上通過直接數字控制器計算出一個風量值，任意一個風量值均對應一個頻率區間，預測轉速的取值選用所述的頻率區間內的一個頻點。
4，如權利要求3所述的變風量空調系統總風量法控制方法，其特徵在於所述的修正轉速採用步長法確定，所述的步長法是根據系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量兩個值的差異，選用相應的步長值來改變修正轉速，所述的修正轉速的確定符合以下規則(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＞1％時，Δf＝1；-1％≤(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run≤1％時，Δf＝0；(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＜-1％時，Δf＝1。其中，∑Gi_run表示空調箱在末端風閥全開時對應的一定風機頻率的風量值，∑Gi_demand表示用戶總風量的需求值，Δf表示修正轉速。
5，如權利要求3所述的變風量空調系統總風量法控制方法，其特徵在於所述的修正轉速的確定採用內插法，即符合以下規則Δf＝(∑Gi_demand-∑Gi_run)/(∑Gi0+1_run--∑Gi0_run)*Δf0，其中，所述的∑Gi0+1_run和所述的∑Gi0_run分別表示對應頻率範圍內所運行的風量。Δf表示修正轉速，∑Gi_run表示空調箱在末端風閥全開時對應的一定風機頻率的風量值，∑Gi_demand表示用戶總風量的需求值。
6，如權利要求3所述的變風量空調系統總風量法控制方法，其特徵在於所述的修正轉速的確定採用模糊PID自整定控制方法，由模糊控制器控制輸出量的大小。
全文摘要
一種變風量空調系統總風量法控制方法，包括一個通過變頻器來調節系統送風量的過程，其中，在通過變頻器來調節系統送風量的過程中，包括有一個取得系統實時運行總風量的步驟和一個取得實時最佳需求總風量的步驟，還包括有一個將系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量進行比較的步驟，根據經過比較得到的系統實時運行總風量和實時最佳需求總風量的差異量，再利用數字控制器通過變頻器調節風機的轉速。
文檔編號F24F11/02GK1837696SQ20051002465
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月25日 優先權日2005年3月25日
發明者霍小平 申請人:上海大智科技發展有限公司