專利名稱：暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)控制方法,特別涉及一種暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法。
背景技術(shù)：
目前我國在能耗指標(biāo)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界先進(jìn)水平，普遍存在能耗高、浪費(fèi)嚴(yán)重等現(xiàn)象。如何 貫徹執(zhí)行節(jié)能減排技術(shù)已日益引起人們的重視，尤其在我國北方，采暖能耗是同類氣候條件下 發(fā)達(dá)國建的3-5倍，不僅是由于在用戶使用過程中普遍缺少有效的計(jì)量裝置，取暖收費(fèi)普遍采 用按房間面積計(jì)算，導(dǎo)致用戶節(jié)能意識淡薄，能量浪費(fèi)嚴(yán)重，違背了公平與公正的原則，同時 也是由于北方大部分供暖管網(wǎng)沒有進(jìn)行供熱控制，導(dǎo)致能耗嚴(yán)重；在國家大力提倡節(jié)能減排的 情況下，諸多供暖管網(wǎng)也僅僅是對一次供熱管網(wǎng)進(jìn)行了簡單的控制，而對真正耗能的二次供熱 管網(wǎng)缺乏有效的控制。在樓宇的供冷控制中，目前也是采用比較粗糙的控制方法，基本上是對 每個支路進(jìn)行管網(wǎng)的靜態(tài)平衡或者動態(tài)平衡，同時根據(jù)管網(wǎng)總的回水管路的溫度調(diào)整水泵頻率 或者制冷設(shè)備的功率。雖然這樣的控制方案起到了很大的節(jié)能作用，但是其依舊忽視了一些關(guān) 鍵問題，管網(wǎng)支路的靜態(tài)平衡比較閑難，且容易在系統(tǒng)波動中導(dǎo)致系統(tǒng)失衡，即使是動態(tài)平衡 也存在這個問題；水泵頻率和制冷設(shè)備的功率根據(jù)總的回水管路調(diào)整，其忽視了支路回水溫度 和管網(wǎng)總的回水溫度的差異，以及各個支路間回水溫度的差異。
目前公知的還沒有類似的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，利用該控制方法可以簡 潔、高效、優(yōu)化的對管道供暖和供冷系統(tǒng)進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有暖通控制方法中存在的缺陷，提供一種應(yīng)用于管道供暖和 供冷系統(tǒng)控制的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供了一種暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，包括以下步驟 (1)智能功率控制器和PID控制器根據(jù)回水溫傳感器測量的溫度值確定制冷或者制熱模 式，制冷模式下PID控制器執(zhí)行PID正作用算法，制熱模式下PID控制器執(zhí)行PID反作用算法;
4(2) 在PID控制器中設(shè)定支路回水溫度設(shè)定值；、支路回水溫度上限值《和支路回水溫 度下限值《；
(3) PID控制器通過回水溫度傳感器獲得支路回水溫度測量值；當(dāng)支路回水溫度測量 值r》大于支路回水溫度上限值7):或者小于支路回水溫度下限值《時，PID控制器對比支路回 水溫度設(shè)定值；和支路回水溫度測量值；運(yùn)行PID算法，輸出單位化的電子開度x;
(4) 調(diào)節(jié)閥根據(jù)單位化的電子開度x調(diào)整開度，使支路回水溫度設(shè)定值r力和支路回水溫 度測量值4相等；
(5) 在智能功率控制器中設(shè)定功率溫度上限值g.、功率溫度下限值《；
(6) 在制熱模式下，當(dāng)出現(xiàn)下述任意一種狀況時，智能功率控制器對比支路回水溫度設(shè)定 值7^和支路回水溫度測量值 ;p運(yùn)行PID反作用算法，輸出單位化控制信號;ir，變頻器根據(jù)單 位化控制信號7調(diào)整頻率
a、 至少一支路回水溫度測量值；低于功率溫度下限值7^且該支路調(diào)節(jié)閥開度接近于全
開；
b、 至少一支路回水溫度測量值^高于功率溫度上限值《且剩余支路回水溫度領(lǐng)懂值7^均 高于支路回水溫度下限值《；
c、 所有支路回水溫度測量值r》均高于支路回水溫度下限值7^且所有支路上無一調(diào)節(jié)閥接
近于全開；
(7) 在制冷模式下，當(dāng)出現(xiàn)下述任意一種狀況時，智能功率控制器對比支路回水溫度設(shè)定 值；和支路回水溫度測量值7)p運(yùn)行PID正作用算法，輸出單位化控制信號;r，變頻器根據(jù)單
位化控制信號義調(diào)整頻率
a、 至少一支路回水溫度測量值；高于功率溫度上限值《且該支路調(diào)節(jié)閥開度接近于全
開；
b、 至少一支路回水溫度測量值；低于功率溫度下限值《且剩余支路回水溫度測量值；均 低于支路回水溫度上限值"；
c、 所有支路回水溫度測量值r》均低于支路回水溫度上限值rj且所有支路上無一調(diào)節(jié)閥接
近于全開。
作為一種改進(jìn)，所述的支路回水溫度上限值"大于支路回水溫度設(shè)定值；，支路回水溫度 下限值《小于支路回水溫度設(shè)定值；。
作為一種改進(jìn)，所述的功率溫度上限值《大于功率溫度設(shè)定值 ；，功率溫度下限值g小 于功率溫度設(shè)定值 ；。
5作為一種改進(jìn)，所述的功率溫度上限值7;t在制熱模式下大于支路回水溫度設(shè)定值；，且 小于支路回水溫度上限值g;在制冷模式下功率溫度上限值《大于支路回水溫度上限值r;。
作為一種改進(jìn)，所述的功率溫度下限值g在制熱模式下小于支路回水溫度下限值《；在
制冷模式下功率溫度下限值《大于支路回水溫度下限值《'且小于支路回水溫度設(shè)定值；。
作為一種改進(jìn)，智能功率控制器和PID控制器根據(jù)回水溫傳感器測量的溫度值作定性判斷，
以決定制冷模式或制熱模式工作當(dāng)回水溫度小于20度時自動選擇制冷模式；當(dāng)回水溫度大于
30度時自動選擇制熱模式；20 30度為過渡區(qū)，維持上一次運(yùn)行模式(空調(diào)制冷模式的水溫一 般小于10度，制熱模式的水溫一般大于50度)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(1) 本發(fā)明以支路回水溫度作為控制目標(biāo)，使得控制更加直接，不會出現(xiàn)由于管網(wǎng)系統(tǒng)波 動而造成管網(wǎng)系統(tǒng)失調(diào)。
(2) 本發(fā)明以各個支路回水溫度作為調(diào)整功率的依據(jù)，而不是管網(wǎng)總的回水管路的溫度，
功率調(diào)整更加精確、靈敏，能耗損失更小。


圖1是實(shí)施本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式
參考附圖1，下面將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述
具體實(shí)施例l提供了實(shí)施本發(fā)明方法的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)，包括供水水泵l、變頻器2、智 能功率控制器3、調(diào)節(jié)閥4、回水溫度傳感器5、 PID控制器6;調(diào)節(jié)閥4和回水溫度傳感器5 分別通過電纜與PID控制器6相連接；PID控制器6通過通訊電纜與智能功率控制器3相連接； 變頻器2通過電纜分別與智能功率控制器3和供水水泵1相連接。
本實(shí)施例中，變頻器2可選用西門子公司生產(chǎn)的MICROMASTER 4系列變頻器；智能功率控 制器3可選用西門子公司生產(chǎn)的S7-200或者S7-300或者S7-400系列PLC產(chǎn)品；PID控制器6 可選用杭州優(yōu)穩(wěn)自動化系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的UWinUIC120通用顯示控制儀表。
根據(jù)附圖1，本實(shí)施例的具體工作原理和步驟如下所述-(l)智能功率控制器3和PID控制器6根據(jù)回水溫傳感器5測量的溫度值確定制冷或者制 熱模式，制冷模式下PID控制器6執(zhí)行PID正作用算法，制熱模式下PID控制器6執(zhí)行PID反 作用算法；
6(2) 在PID控制器6中設(shè)定支路回水溫度設(shè)定值；、支路回水溫度上限值《和支路回水 溫度下限值g;
(3) PID控制器6通過回水溫度傳感器5獲得支路回水溫度測量值；；當(dāng)支路回水溫度 測量值&大于支路回水溫度上限值"或者小于支路回水溫度下限值7^時，PID控制器6對比 支路回水溫度設(shè)定值；和支路回水溫度測量值；運(yùn)行PID算法，輸出單位化的電子開度x;
(4) 調(diào)節(jié)閥4根據(jù)單位化的電子開度x調(diào)整開度，使支路回水溫度設(shè)定值；和支路回水 溫度測量值7^相等；
(5) 在智能功率控制器3中設(shè)定功率溫度上限值《、功率溫度下限值g;
(6) 在制熱模式下，當(dāng)出現(xiàn)下述任意一種狀況時，智能功率控制器3對比支路回水溫度設(shè) 定值；和支路回水溫度測量值；運(yùn)行PID反作用算法，輸出單位化控制信號;f,變頻器2根
據(jù)單位化控制信號/調(diào)整頻率
a、 至少一支路回水溫度測量值7)p低于功率溫度下限值7^且該支路調(diào)節(jié)閥4開度接近于全
開；
b、 至少一支路回水溫度測量值7)p高于功率溫度上限值7;:且剩余支路回水溫度測量值r》均
高于支路回水溫度下限值r;;
c、 所有支路回水溫度測量值7^均高于支路回水溫度下限值7^且所有支路上無一調(diào)節(jié)閥4 接近于全開；
(7) 在制冷模式下，當(dāng)出現(xiàn)下述任意一種狀況時，智能功率控制器3對比支路回水溫度設(shè) 定值；和支路回水溫度測量值；運(yùn)行PID正作用算法，輸出單位化控制信號;jr,變頻器2根 據(jù)單位化控制信號;r調(diào)整頻率-
a、 至少一支路回水溫度測量值7)p高于功率溫度上限值7;:且該支路調(diào)節(jié)閥4開度接近于全
開；
b、 至少一支路回水溫度測量值r》低于功率溫度下限值7^且剩余支路回水溫度測量值；均 低于支路回水溫度上限值7):;
c、 所有支路回水溫度測量值r^均低于支路回水溫度上限值rj且所有支路上無一調(diào)節(jié)閥4
接近于全開。
本實(shí)施例中，支路回水溫度上限值《大于支路回水溫度設(shè)定值；，支路回水溫度下限值rj 小于支路回水溫度設(shè)定值；。功率溫度上限值《大于功率溫度設(shè)定值7;，功率溫度下限值《 小于功率溫度設(shè)定值；。功率溫度上限值r:在制熱模式下大于支路回水溫度設(shè)定值^，且小 于支路回水溫度上限值zt;在制冷模式下功率溫度上限值r:大于支路回水溫度上限值7t。功率溫度下限值7^在制熱模式下小于支路回水溫度下限值r;;在制冷模式下功率溫度下限值r二 大于支路回水溫度下限值r;，且小于支路回水溫度設(shè)定值；。
智能功率控制器3和PID控制器6根據(jù)回水溫傳感器5測量的溫度值作定性判斷，以決定 制冷模式或制熱模式工作當(dāng)回水溫度小于20度時自動選擇制冷模式；當(dāng)回水溫度大于30度 時自動選擇制熱模式；20 30度為過渡區(qū)，維持上一次運(yùn)行模式。
顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明 公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)智能功率控制器和PID控制器根據(jù)回水溫傳感器測量的溫度值確定制冷或者制熱模式，制冷模式下PID控制器執(zhí)行PID正作用算法，制熱模式下PID控制器執(zhí)行PID反作用算法；(2)在PID控制器中設(shè)定支路回水溫度設(shè)定值Tfs、支路回水溫度上限值Tfsh和支路回水溫度下限值Tfsl；(3)PID控制器通過回水溫度傳感器獲得支路回水溫度測量值Tfp；當(dāng)支路回水溫度測量值Tfp大于支路回水溫度上限值Tfsh或者小于支路回水溫度下限值Tfsl時，PID控制器對比支路回水溫度設(shè)定值Tfs和支路回水溫度測量值Tfp運(yùn)行PID算法，輸出單位化的電子開度x；(4)調(diào)節(jié)閥根據(jù)單位化的電子開度x調(diào)整開度，使支路回水溫度設(shè)定值Tfs和支路回水溫度測量值Tfp相等；(5)在智能功率控制器中設(shè)定功率溫度上限值Tgsh、功率溫度下限值Tgsl；(6)在制熱模式下，當(dāng)出現(xiàn)下述任意一種狀況時，智能功率控制器對比支路回水溫度設(shè)定值Tfs和支路回水溫度測量值Tfp運(yùn)行PID反作用算法，輸出單位化控制信號χ，變頻器根據(jù)單位化控制信號χ調(diào)整頻率a、至少一支路回水溫度測量值Tfp低于功率溫度下限值Tgsl且該支路調(diào)節(jié)閥開度接近于全開；b、至少一支路回水溫度測量值Tfp高于功率溫度上限值Tgsh且剩余支路回水溫度測量值Tfp均高于支路回水溫度下限值Tfsl；c、所有支路回水溫度測量值Tfp均高于支路回水溫度下限值Tfsl且所有支路上無一調(diào)節(jié)閥接近于全開；(7)在制冷模式下，當(dāng)出現(xiàn)下述任意一種狀況時，智能功率控制器對比支路回水溫度設(shè)定值Tfs和支路回水溫度測量值Tfp運(yùn)行PID正作用算法，輸出單位化控制信號χ，變頻器根據(jù)單位化控制信號χ調(diào)整頻率a、至少一支路回水溫度測量值Tfp高于功率溫度上限值Tgsh且該支路調(diào)節(jié)閥開度接近于全開；b、至少一支路回水溫度測量值Tfp低于功率溫度下限值Tgsl且剩余支路回水溫度測量值Tfp均低于支路回水溫度上限值Tfsh；c、所有支路回水溫度測量值Tfp均低于支路回水溫度上限值Tfsh且所有支路上無一調(diào)節(jié)閥接近于全開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，其特征在于，所述的支路回水溫度上限值《大于支路回水溫度設(shè)定值7;，支路回水溫度下限值r;小于支路回 水溫度設(shè)定值；。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，其特征在于，所述的功率溫度上限值《大于功率溫度設(shè)定值7;,功率溫度下限值7j小于功率溫度設(shè)定值；。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，其特征在于，所述 的功率溫度上限值7^在制熱模式下大于支路回水溫度設(shè)定值；，且小于支路回水溫度上限 值7>:;在制冷模式下功率溫度上限值《大于支路回水溫度上限值7}:。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，其特征在于，所述 的功率溫度下限值《在制熱模式下小于支路回水溫度下限值《；在制冷模式下功率溫度下限值C大于支路回水溫度下限值r;，且小于支路回水溫度設(shè)定值r力。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法，其特征在于，智能 功率控制器和PID控制器根據(jù)回水溫傳感器測量的溫度值作定性判斷，以決定制冷模式或 制熱模式工作當(dāng)回水溫度小于20度時自動選擇制冷模式；當(dāng)回水溫度大于30度時自動 選擇制熱模式；20 30度為過渡區(qū)，維持上一次運(yùn)行模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及空調(diào)系統(tǒng)控制方法，旨在提供一種暖通空調(diào)水力管網(wǎng)輸配節(jié)能的控制方法。該方法中智能功率控制器和PID控制器根據(jù)回水溫傳感器測量溫度值確定制冷或者制熱模式，PID控制器對比支路回水溫度設(shè)定值和支路回水溫度測量值運(yùn)行PID算法，輸出單位化的電子開度，調(diào)節(jié)閥據(jù)此調(diào)整開度；智能功率控制器在不同模式下對比支路回水溫度設(shè)定值和支路回水溫度測量值運(yùn)行PID作用算法，輸出單位化控制信號，變頻器據(jù)此調(diào)整頻率。本發(fā)明以支路回水溫度作為控制目標(biāo)，使得控制更加直接，不會出現(xiàn)由于管網(wǎng)系統(tǒng)波動而造成管網(wǎng)系統(tǒng)失調(diào)；以各個支路回水溫度作為調(diào)整功率的依據(jù)，而不是管網(wǎng)總的回水管路的溫度，功率調(diào)整更加精確靈敏，能耗損失更小。
文檔編號F24F11/00GK101561172SQ20091009899
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者單力鈞, 周金躍, 楊春節(jié), 林雄偉, 沈新榮, 王小華, 章威軍, 馳 羅, 鵬 胡, 郁輝球, 韓玲娟, 麻劍鋒 申請人:杭州浙大人工環(huán)境工程技術(shù)有限公司