冷輻射空調新風控制方法及系統與流程

2023-06-04 06:26:36 2

本發明涉及空調的技術領域，更具體地說，涉及一種冷輻射空調新風控制方法及系統。

背景技術：

在中央空調領域，終端用戶的熱舒適性通常是用來評估中央空調系統功能是否有效實現的重要指標之一。所謂人體熱舒適，指人體對熱溼環境感到滿意的主客觀評價。熱舒適是人體自身通過熱平衡和感覺到的環境狀況並綜合起來獲得是否舒適的感覺，它是由生理和心理綜合決定的，並且，更偏重於心理上的感受,影響人體熱舒適性的環境參數主要有空氣溫度、氣流速度、空氣的相對溼度和平均輻射溫度；人的自身參數有衣服熱阻和勞動強度。人體熱舒適的研究涉及建築熱物理、人體熱調節機理的生理學和人的心理學等學科。人的一生中有80％以上的時間是在室內度過的，室內環境品質如聲、光、熱環境及室內空氣品質對人的身心健康、舒適感及工作效率都會產生直接的影響。同時，大量的國內外研究表明，室內空氣品質也與熱環境有關：1)空氣溫溼度以及風速會影響室內汙染物的釋放；2)對汙染物的感覺與溫度有關，國外有關研究認為，在室內空氣的化學成分保持不變的情況下，溫度降低會使人感到舒服一點，對空氣品質的不滿意率也會降低。為了獲得舒適的熱環境，各國每年都要消耗大量的能源用於供熱和空調。傳統的空調系統通常採用空氣對流換熱方式進行室內熱量的移除或添加，往往造成對建築過分的加熱或者過分的冷卻，這樣，不僅對人體造成不適，同時也浪費了大量的能量。因此，採用冷輻射空調系統對室內熱環境進行調控，在滿足人體舒適性的同時可以避免冷源浪費。由於冷輻射空調系統的顯熱負荷和潛熱負荷是分開獨立處理的，室內空間的顯熱負荷主要有冷輻射天花板處理，室內空間的全部潛熱負荷和少部分的顯熱負荷是由冷輻射空調系統的新風子系統處理的。一般的冷輻射空調系統的新風子系統在普通房間根據經驗設定大、中、小三檔並通過手動進行控制，在大開間則通常利用室內安裝的CO2濃度傳感器自動控制所需新風量，這類控制方法並不能滿足室內熱舒適性(如相對溼度)要求及節能的要求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種冷輻射空調新風控制方法及系統。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種冷輻射空調新風控制方法，包括以下步驟：

S1、採集室內實時二氧化碳濃度和相對溼度；

S2、根據所採集的室內實時二氧化碳濃度和相對溼度，與預先設定的室內二氧化碳濃度初始值及室內相對溼度初始值進行比較運算，以獲得運算結果；

S3、根據所述運算結果控制所述冷輻射空調的新風子系統開啟或關閉。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，還包括：

在所述步驟S3完成後，每隔N分鐘重複一次所述步驟S1至所述步驟S3,其中，N為大於0的整數。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，在所述步驟S1中，採用二氧化碳濃度傳感器實時採集室內二氧化碳濃度，同時採用相對溼度傳感器實時採集室內相對溼度。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，所述二氧化碳濃度傳感器和所述相對溼度傳感器設置在所述冷輻射空調室內迴風處。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，在所述步驟S1之前還包括以下步驟：

設定所述冷輻射空調的新風子系統的二氧化碳濃度和相對溼度的初始值。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，所述室內二氧化碳濃度的初始值為800ppm，所述室內相對溼度的初始值為50％。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，在所述步驟S2中，按照如下公式進行比較運算：

ΔRH＝RH-50％；

其中，

ΔC：表示室內實時二氧化碳濃度與初始值的差值；

Cco2：表示室內實時二氧化碳濃度；

RH：表示室內實時相對溼度；

ΔRH：表示室內實時相對溼度與初始值的差值；

On：表示開狀態；

Off：表示關狀態；

Dfesh：表示新風閥門接受的操作指令關係式。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，在所述步驟S3中，根據運算結果判斷所述實時二氧化碳濃度和相對溼度是否達標，若所述實時二氧化碳濃度和相對溼度達標，則控制所述冷輻射空調的新風子系統關閉；若所述實時二氧化碳濃度和相對溼度不達標，則控制所述冷輻射空調的新風子系統開啟。

在本發明所述的冷輻射空調新風控制方法，優選地，若所述ΔC小於或等於0，所述ΔRH小於或等於0，則所述實時二氧化碳濃度和相對溼度達標，所述冷輻射空調的新風子系統開啟；否則，所述實時二氧化碳濃度和相對溼度不達標，所述冷輻射空調的新風子系統關閉。

本發明還提供一種冷輻射空調新風控制系統，包括：

採集單元，用於採集室內實時二氧化碳濃度和相對溼度；

比較運算單元，用於根據所採集的室內實時二氧化碳濃度和相對溼度，與預先設定的室內二氧化碳濃度初始值及室內相對溼度初始值進行比較運算，以獲得運算結果；

控制單元，用於根據所述運算結果控制所述冷輻射空調的新風子系統開啟或關閉。

實施本發明的冷輻射空調新風控制方法及系統，具有以下有益效果：該方法包括以下步驟：採集室內實時二氧化碳濃度和相對溼度；根據所採集的室內實時二氧化碳濃度和相對溼度，與預先設定的室內二氧化碳濃度初始值及室內相對溼度初始值進行比較運算，以獲得運算結果；根據運算結果控制冷輻射空調的新風子系統開啟或關閉。本發明通過同時對室內的二氧化碳濃度和相對溼度進行實時監測，根據實時監測信息與預設信息進行比較運算在判斷室內的舒適度進而反饋控制室內新風的輸送，使室內空氣品質和熱舒適性最佳，同時可以有效節約冷輻射空調新風子系統的能量、降低能耗。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明冷輻射空調新風控制方法的流程示意圖；

圖2是本發明冷輻射空調新風控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明作進一步詳細說明。

本發明的冷輻射空調新風控制方法及系統適用於有冷輻射吊頂的中央空調系統的室內空氣相對溫度及空氣品質控制。相較於現有的根據經驗設定大、中、小三檔並通過手動進行控制，本發明通過在室內空氣迴風處對室內的二氧化碳濃度和相對溼度進行實時監測，通過將實時採集的二氧化碳濃度和相對溼度與預先設置的初始值進行比較，根據比較結果動態控制冷輻射空調新風子系統的開啟或關閉，從而動態的調節室內新風的輸送量，從而實現在室內空氣品質和熱舒適性最佳的同時，實現冷輻射空調新風子系統的節能。

如圖1所示，在本發明的冷輻射空調新風控制方法的流程示意圖中，該方法包括以下步驟：

S1、採集室內實時二氧化碳濃度和相對溼度；

S2、根據所採集的室內實時二氧化碳濃度和相對溼度，與預先設定的室內二氧化碳濃度初始值及室內相對溼度初始值進行比較運算，以獲得運算結果；

S3、根據運算結果控制冷輻射空調的新風子系統開啟或關閉。

進一步地，在步驟S3完成後，每隔N分鐘重複一次步驟S1至步驟S3，實現對冷輻射空調的新風子系統進行動態控制。優選地，在本發明的實施例中，N為大於0的整數，根據實際調節及節能需要，N通常可設置為10～20分鐘。

在一些實施例中，優選地，在步驟S1中，可通過二氧化碳濃度傳感器實時採集室內二氧化碳濃度。其中，二氧化碳濃度傳感器可選擇NHEY62二氧化碳傳感器、NH162二氧化碳傳感器或者NHEY63管道式二氧化碳傳感器中的任意一種。可以理解地，本發明並不限於本具體實施例中所採用的二氧化碳傳感器類型，還可以選擇本領域技術人員熟知並能應用的二氧化碳傳感器。進一步地，二氧化碳傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處。通過將二氧化碳傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處，降低了二氧化碳傳感器的檢測壓力，同時還可以極大地提高二氧化碳傳感器的檢測精度及效率，使系統的運行效率得到有效提高。

在一些實施例中，優選地，在步驟S1中，可通過相對溼度傳感器實時採集室內相對溼度。其中，相對溼度傳感器是一種非再生型聚合物溼度傳感器。相對溼度傳感器可選用型號為HIH4602的集成式相對溼度傳感器。可以理解地，本發明並不限於本具體實施例中所採用的相對溼度傳感器類型，還可以選擇本領域技術人員熟知並能應用的相對溼度傳感器。進一步地，相對溼度傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處。通過將相對溼度傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處，降低了相對溼度傳感器的檢測壓力，同時還可以極大地提高相對溼度傳感器的檢測精度及效率，使系統的運行效率得到有效提高。

在一些實施例中，優選地，在開始採集室內二氧化碳濃度及相對溼度前，先在冷輻射空調的新風子系統中對二氧化碳濃度和相對溼度的初始值進行設定。可以理解地，在冷輻射空調開始運行前，先對相關參數進行設置，其中包括對二氧化碳濃度和相對溼度的初始值進行設置。且二氧化碳濃度的初始值與相對溼度的初始值根據行業的使用標準及常規經驗進行設定。優選地，在本實施例中，室內二氧化碳濃度的初始值為800ppm，室內相對溼度的初始值為50％。可以理解地，室內二氧化碳濃度的初始值設置為800ppm，室內相對溼度的初始值設置為50％時，這個數值是室內空氣品質衡量的標準，即當室內二氧化碳濃度大於800ppm或室內相對溼度大於50％時，室內的空氣品質及熱舒適性將使人感到不舒適，即不能滿足室內空氣品質及熱舒適性的標準。

在一些實施例中，優選地，在步驟S2中，按照如下公式進行比較運算：

ΔRH＝RH-50％；

其中，

ΔC：表示室內實時二氧化碳濃度與初始值的差值；

Cco2：表示室內實時二氧化碳濃度；

RH：表示室內實時相對溼度；

ΔRH：表示室內實時相對溼度與初始值的差值；

On：表示開狀態；

Off：表示關狀態；

Dfesh：表示新風閥門接受的操作指令。

可以理解，當採集到室內實時二氧化碳濃度Cco2及室內實時相對溼度RH的時候，將所採集到的實時二氧化碳濃度Cco2的數據及室內實時相對溼度RH的數據與預先設置的初始值進行比較運算，即先將實時二氧化碳濃度Cco2的數據與預先設置的初始值800ppm進行運算，同時將室內實時相對溼度RH的數據與預先設置的初始值50％進行運算，獲得室內實時二氧化碳濃度與初始值的差值ΔC及室內實時相對溼度與初始值的差值ΔRH，根據所獲得的ΔC的值以及ΔRH的值代入新風閥門接受的操作指令關係式。

在步驟S3中，根據步驟S2所獲得的運算結果並依據新風閥門接受的操作指令關係式將ΔC與ΔRH與0進行比較判斷。換句話說，在本發明中，通過將實時採集的室內二氧化碳與初始值、室內相對溼度與初始值進行比較運算，通過所獲得的運算結果判斷實時的二氧化碳濃度及相對溼度是否達標，即是否達到室內空氣品質及熱舒適性的要求。如果實時二氧化碳濃度和相對溼度達標，則由新風閥門接受的操作指令關係式可知，冷輻射空調的新風子系統關閉，即控制器自動根據運算結果以及新風閥門接受的操作指令關係式控制冷輻射空調的新風子系統關閉，不再向室內輸送新風。如果實時二氧化碳濃度和相對溼度不達標，則控制器自動控制冷輻射空調的新風子系統開啟，向室內輸送新風。

可以理解地，根據新風閥門接受的操作指令關係式可知，當ΔC大於0時，說明室內二氧化碳濃度比預設的初始值高，同時，ΔRH大於0時，說明室內相對溼度RH比預設的初始值大，即室內二氧化碳含量及相對溼度均高於初始值，此時，由人體的舒適度感受可知，該種情況下的室內空氣品質不達標，不能滿足人體舒適度的要求，因此需要輸送新風，即控制冷輻射空調新風子系統開啟並輸送新風以調節室內環境。當ΔC大於0，且ΔRH小於或等於0時，由於室內二氧化碳含量仍比預設的初始值高，因此，室內空氣品質仍達不到要求，控制冷輻射空調新風子系統開啟，給室內輸送新風，調節室內空氣品質。當ΔC小於或等於0，且ΔRH大於0時，此時，室內二氧化碳濃度低於預設的初始值，但由於ΔRH大於0，室內相對溼度比較大，易使人體感覺不適，室內空氣品質不達標，因此，需控制冷輻射空調新風子系統開啟並輸送新風以調節室內環境。當ΔC小於或等於0，且ΔRH小於或等於0時，此時室內二氧化碳濃度及相對溼度均達到空氣品質和熱舒適性的要求，因此不再需要輸送新風，此時可直接控制冷輻射空調新風子系統關閉閥門，停止對室內進行新風輸送，從而可以有效地節省能量，降低能耗。實現了在滿足室內空氣品質和熱舒適性最佳的同時，節省冷輻射空調新風子系統的能量，避免浪費，使空調系統的能耗得到有效降低。

如圖2所示，為本發明冷輻射空調新風控制系統的結構示意圖，該系統包括：

採集單元100，用於採集室內實時二氧化碳濃度和相對溼度；

比較運算單元200，用於根據所採集的室內實時二氧化碳濃度和相對溼度，與預先設定的室內二氧化碳濃度初始值及室內相對溼度初始值進行比較運算，以獲得運算結果；

控制單元300，用於根據運算結果控制冷輻射空調的新風子系統開啟或關閉。

進一步地，在控制單元300執行結束後，每隔N分鐘採集單元100、比較運算單元200以及控制單元300重複執行一次，實現對冷輻射空調的新風子系統進行動態控制。優選地，在本發明的實施例中，N為大於0的整數，根據實際調節及節能需要，N通常可設置為10～20分鐘。

在一些實施例中，優選地，在採集單元100進行二氧化碳濃度的數據採集時，可通過二氧化碳濃度傳感器實時採集室內二氧化碳濃度。其中，二氧化碳濃度傳感器可選擇NHEY62二氧化碳傳感器、NH162二氧化碳傳感器或者NHEY63管道式二氧化碳傳感器中的任意一種。可以理解地，本發明並不限於本具體實施例中所採用的二氧化碳傳感器類型，還可以選擇本領域技術人員熟知並能應用的二氧化碳傳感器。進一步地，二氧化碳傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處。通過將二氧化碳傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處，降低了二氧化碳傳感器的檢測壓力，同時還可以極大地提高二氧化碳傳感器的檢測精度及效率，使系統的運行效率得到有效提高。

在一些實施例中，優選地，在採集單元100進行相對溼度的數據採集時，可通過相對溼度傳感器實時採集室內相對溼度。其中，相對溼度傳感器是一種非再生型聚合物溼度傳感器。相對溼度傳感器可選用型號為HIH4602的集成式相對溼度傳感器。可以理解地，本發明並不限於本具體實施例中所採用的相對溼度傳感器類型，還可以選擇本領域技術人員熟知並能應用的相對溼度傳感器。進一步地，相對溼度傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處。通過將相對溼度傳感器設置在冷輻射空調室內迴風處，降低了相對溼度傳感器的檢測壓力，同時還可以極大地提高相對溼度傳感器的檢測精度及效率，使系統的運行效率得到有效提高。

在一些實施例中，優選地，在開始採集室內二氧化碳濃度及相對溼度前，先在冷輻射空調的新風子系統中對二氧化碳濃度和相對溼度的初始值進行設定。可以理解地，在冷輻射空調開始運行前，先對相關參數進行設置，其中包括對二氧化碳濃度和相對溼度的初始值進行設置。且二氧化碳濃度的初始值與相對溼度的初始值根據行業的使用標準及常規經驗進行設定。優選地，在本實施例中，室內二氧化碳濃度的初始值為800ppm，室內相對溼度的初始值為50％。可以理解地，室內二氧化碳濃度的初始值設置為800ppm，室內相對溼度的初始值設置為50％時，這個數值是室內空氣品質衡量的標準，即當室內二氧化碳濃度大於800ppm或室內相對溼度大於50％時，室內的空氣品質及熱舒適性將使人感到不舒適，即不能滿足室內空氣品質及熱舒適性的標準。

在一些實施例中，優選地，在計算單元200執行比較運算時，按照如下公式進行比較運算：

ΔRH＝RH-50％；

其中，

ΔC：表示室內實時二氧化碳濃度與初始值的差值；

Cco2：表示室內實時二氧化碳濃度；

RH：表示室內實時相對溼度；

ΔRH：表示室內實時相對溼度與初始值的差值；

On：表示開狀態；

Off：表示關狀態；

Dfesh：表示新風閥門接受的操作指令。

可以理解，當採集到室內實時二氧化碳濃度Cco2及室內實時相對溼度RH的時候，將所採集到的實時二氧化碳濃度Cco2的數據及室內實時相對溼度RH的數據與預先設置的初始值進行比較運算，即先將實時二氧化碳濃度Cco2的數據與預先設置的初始值800ppm進行運算，同時將室內實時相對溼度RH的數據與預先設置的初始值50％進行運算，獲得室內實時二氧化碳濃度與初始值的差值ΔC及室內實時相對溼度與初始值的差值ΔRH，根據所獲得的ΔC的值以及ΔRH的值代入新風閥門接受的操作指令關係式。

在控制單元300執行過程中，根據比較運算單元200所獲得的運算結果並依據新風閥門接受的操作指令關係式將ΔC與ΔRH與0進行比較判斷。換句話說，在本發明中，通過將實時採集的室內二氧化碳與初始值、室內相對溼度與初始值進行比較運算，通過所獲得的運算結果判斷實時的二氧化碳濃度及相對溼度是否達標，即是否達到室內空氣品質及熱舒適性的要求。如果實時二氧化碳濃度和相對溼度達標，則由新風閥門接受的操作指令關係式可知，冷輻射空調的新風子系統關閉，即控制器自動根據運算結果以及新風閥門接受的操作指令關係式控制冷輻射空調的新風子系統關閉，不再向室內輸送新風。如果實時二氧化碳濃度和相對溼度不達標，則控制器自動控制冷輻射空調的新風子系統開啟，向室內輸送新風。

可以理解地，根據新風閥門接受的操作指令關係式可知，當ΔC大於0時，說明室內二氧化碳濃度比預設的初始值高，同時，ΔRH大於0時，說明室內相對溼度RH比預設的初始值大，即室內二氧化碳含量及相對溼度均高於初始值，此時，由人體的舒適度感受可知，該種情況下的室內空氣品質不達標，不能滿足人體舒適度的要求，因此需要輸送新風，即控制冷輻射空調新風子系統開啟並輸送新風以調節室內環境。當ΔC大於0，且ΔRH小於或等於0時，由於室內二氧化碳含量仍比預設的初始值高，因此，室內空氣品質仍達不到要求，控制冷輻射空調新風子系統開啟，給室內輸送新風，調節室內空氣品質。當ΔC小於或等於0，且ΔRH大於0時，此時，室內二氧化碳濃度低於預設的初始值，但由於ΔRH大於0，室內相對溼度比較大，易使人體感覺不適，室內空氣品質不達標，因此，需控制冷輻射空調新風子系統開啟並輸送新風以調節室內環境。當ΔC小於或等於0，且ΔRH小於或等於0時，此時室內二氧化碳濃度及相對溼度均達到空氣品質和熱舒適性的要求，因此不再需要輸送新風，此時可直接控制冷輻射空調新風子系統關閉閥門，停止對室內進行新風輸送，從而可以有效地節省能量，降低能耗。實現了在滿足室內空氣品質和熱舒適性最佳的同時，節省冷輻射空調新風子系統的能量，避免浪費，使空調系統的能耗得到有效降低。

以上實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據此實施，並不能限制本發明的保護範圍。凡跟本發明權利要求範圍所做的均等變化與修飾，均應屬於本發明權利要求的涵蓋範圍。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。