專利名稱：一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通風技術(shù)，尤其涉及空調(diào)風量的控制方法，特別是一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法。
背景技術(shù)：
在變風量系統(tǒng)中，風量控制方法是系統(tǒng)能否成功運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。現(xiàn)有技術(shù)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(tǒng)管網(wǎng)的適當位置(常在離風機2/3處)設(shè)置靜壓傳感器，在保持該點靜壓一定值的前提下，通過調(diào)節(jié)風機受電頻率來改變空調(diào)系統(tǒng)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，即閥門盡可能全開和風管中靜壓盡可能減小的前提下，通過調(diào)節(jié)風機受電頻率來改變空調(diào)系統(tǒng)的送風量。定靜壓控制方法由于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回風溫度控制取而代之，失去原本變風量系統(tǒng)的價值與意義，因而即將淘汰。而變靜壓法在日本推廣一時后發(fā)現(xiàn)，一方面送風溫度偏低，影響舒適效果。另一方面系統(tǒng)反應(yīng)速度遲緩，通訊速度低，因而即將揚棄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的定靜壓控制方法由于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回風溫度控制取而代之，失去原本變風量系統(tǒng)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(tǒng)反應(yīng)速度遲緩，通訊速度低的問題。
本發(fā)明為解決已有技術(shù)中的上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，所述的這種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法包括一個通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程，其中，在所述的通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程中，包括有一個取得系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)經(jīng)過比較得到的系統(tǒng)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(shù)字控制器通過變頻器調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速。
進一步的，所述的系統(tǒng)實時運行總風量是在房間末端風閥全開的狀態(tài)下直接通過畢托管或超聲波所測得的風量。。
進一步的，所述的風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通過確定預(yù)測轉(zhuǎn)速和確定修正轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，所述的預(yù)測轉(zhuǎn)速的確定由分頻法實現(xiàn)，所述的分頻法是將變頻器的有效頻率范圍劃分為數(shù)個分頻區(qū)間，空調(diào)箱在末端風閥全開的狀態(tài)下，在每個頻率點上通過直接數(shù)字控制器計算出一個風量值，任意一個風量值均對應(yīng)一個頻率區(qū)間，預(yù)測轉(zhuǎn)速的取值選用所述的頻率區(qū)間內(nèi)的一個頻點。
進一步的，所述的修正轉(zhuǎn)速采用步長法確定，所述的步長法是根據(jù)系統(tǒng)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(yīng)的步長值來改變修正轉(zhuǎn)速，所述的修正轉(zhuǎn)速的確定符合以下規(guī)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(diào)箱在末端風閥全開時對應(yīng)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(zhuǎn)速。
或者，所述的修正轉(zhuǎn)速的確定采用內(nèi)插法，即符合以下規(guī)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(yīng)頻率范圍內(nèi)所運行的風量。Δf表示修正轉(zhuǎn)速，∑Gi_run表示空調(diào)箱在末端風閥全開時對應(yīng)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(zhuǎn)速的確定采用模糊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(qū)間點的風量值可直接通過DDC(直接數(shù)字控制器)控制器計算出來，這就是空調(diào)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(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速來達到最佳需求總風量，風機的實際轉(zhuǎn)速f＝f0+Δf。
理論上f0的確定應(yīng)從變頻空調(diào)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(diào)系統(tǒng)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的確定可采用分頻法，即在變頻器的有效頻率范圍內(nèi)如20Hz-50Hz這一區(qū)間內(nèi)，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(qū)間點的風量。如果采用Δf0＝5Hz，那么，就將20Hz-50Hz分成20-25，25-30，30-35，40-45，45-50等6個分頻小區(qū)間，每一個區(qū)間點的風量值可直接通過DDC計算出來，這實際上就是空調(diào)箱在末端風閥全開時，在某一頻率點的∑Gi_run值，由于此時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(qū)間就可以了，如若∑Gi_run＝8500m3/h，落在35-40Hz分頻區(qū)內(nèi)，我們就可以確定f0＝35Hz。
修正轉(zhuǎn)速Δf的確定可以采用以下三種方法(1)步長法從f0的確定可以看出，f0只是一個粗略值，需要修正轉(zhuǎn)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(nèi)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采用模糊PID自整定控制方法是以模糊集合論、模糊數(shù)學、模糊語言形式的知識表達和模糊邏輯的規(guī)則推理為理論基礎(chǔ)，采用計算機控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)。模糊PID控制不依賴于被控對象的數(shù)學模型，而是在總結(jié)操作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動化的一種手段，它根據(jù)人工控制規(guī)則組織控制決策表，然后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(fā)明與已有技術(shù)相對照，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明噪音低；可有效地避免系統(tǒng)風量失調(diào)；避免系統(tǒng)溫度失調(diào)；總風量控制在控制性能上具有快速，穩(wěn)定的特點，不象壓力控制下系統(tǒng)壓力總是有一些高頻小幅振蕩；節(jié)能效果好；總風量控制方式在控制系統(tǒng)形式上具有比靜壓控制簡單的多的結(jié)構(gòu)形式。此外，本發(fā)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(guān)，而采用定靜壓法每個系統(tǒng)應(yīng)增加一套靜壓傳感器，而采用變靜壓法每個VAV BOX應(yīng)增加一個閥位開關(guān)。
本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。


圖1是本發(fā)明一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法的一個優(yōu)選實施例的系統(tǒng)示意圖。
圖2是本發(fā)明一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法的一個優(yōu)選實施例中采用的用以確定修正轉(zhuǎn)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(fā)明一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，包括一個通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程，其中，在所述的通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程中，包括有一個取得系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)經(jīng)過比較得到的系統(tǒng)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(shù)字控制器通過變頻器調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)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(qū)間點的風量。每一個區(qū)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(diào)箱在末端風閥4全開時，在某一頻率點的∑Gi_run值。然后根據(jù)現(xiàn)場人員的要求通過控制面板2來設(shè)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(diào)節(jié)(每次調(diào)節(jié)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(fā)明的一個優(yōu)選實施例中采用模糊PID自整定控制方法確定修正轉(zhuǎn)速，圖中，R為設(shè)定值(精確量)，e、ec分別為系統(tǒng)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(tǒng)輸出(精確量)。模糊自整定PID控制也稱為比例--積分--微分控制，其控制性能決定于比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)K1和微分系數(shù)Kd，設(shè)計和調(diào)試者的任務(wù)就是決定這3個系數(shù)。模糊自整定PID就是在PID算法的基礎(chǔ)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(shù)知識和實際操作經(jīng)驗建議知識庫(模糊規(guī)則)，通過模糊推理來進行參數(shù)調(diào)整的。
權(quán)利要求
1，一種變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，包括一個通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程，其特征在于在所述的通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程中，包括有一個取得系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)經(jīng)過比較得到的系統(tǒng)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(shù)字控制器通過變頻器調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速。
2，如權(quán)利要求1所述的變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，其特征在于所述的系統(tǒng)實時運行總風量是在房間末端風閥全開的狀態(tài)下直接通過畢托管或超聲波所測得的風量。
3，如權(quán)利要求2所述的變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，其特征在于所述的風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)通過確定預(yù)測轉(zhuǎn)速和確定修正轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，所述的預(yù)測轉(zhuǎn)速的確定由分頻法實現(xiàn)，所述的分頻法是將變頻器的有效頻率范圍劃分為數(shù)個分頻區(qū)間，空調(diào)箱在末端風閥全開的狀態(tài)下，在每個頻率點上通過直接數(shù)字控制器計算出一個風量值，任意一個風量值均對應(yīng)一個頻率區(qū)間，預(yù)測轉(zhuǎn)速的取值選用所述的頻率區(qū)間內(nèi)的一個頻點。
4，如權(quán)利要求3所述的變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，其特征在于所述的修正轉(zhuǎn)速采用步長法確定，所述的步長法是根據(jù)系統(tǒng)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(yīng)的步長值來改變修正轉(zhuǎn)速，所述的修正轉(zhuǎn)速的確定符合以下規(guī)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(diào)箱在末端風閥全開時對應(yīng)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(zhuǎn)速。
5，如權(quán)利要求3所述的變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，其特征在于所述的修正轉(zhuǎn)速的確定采用內(nèi)插法，即符合以下規(guī)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(yīng)頻率范圍內(nèi)所運行的風量。Δf表示修正轉(zhuǎn)速，∑Gi_run表示空調(diào)箱在末端風閥全開時對應(yīng)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(quán)利要求3所述的變風量空調(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，其特征在于所述的修正轉(zhuǎn)速的確定采用模糊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(diào)系統(tǒng)總風量法控制方法，包括一個通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程，其中，在通過變頻器來調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風量的過程中，包括有一個取得系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)經(jīng)過比較得到的系統(tǒng)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(shù)字控制器通過變頻器調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者霍小平 申請人:上海大智科技發(fā)展有限公司