專利名稱：基于vav空調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分配的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種控制器，具體是一種基于VAV (變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng))空 調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分配的控制器，屬于建筑環(huán)境設(shè)備及控制技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景在商業(yè)建筑中， 一般空調(diào)系統(tǒng)都是利用經(jīng)過處理的新風(fēng)來稀釋室內(nèi)空氣的 污染物濃度，但在多數(shù)情況下是以消耗更多能量為代價。因此，在保證室內(nèi)污 染物濃度在一定范圍的前提下，應(yīng)盡量減少新風(fēng)量。在多區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)中， 各空調(diào)區(qū)域的朝向、照明、人員等都不盡相同，從而導(dǎo)致各區(qū)域空調(diào)負(fù)荷和新 風(fēng)量的要求各不相同。對于VAV空調(diào)系統(tǒng)而言，它是按照某一新風(fēng)比向各區(qū)域送 風(fēng)，根據(jù)各區(qū)域的實(shí)際負(fù)荷變化來調(diào)節(jié)VAV風(fēng)閥的開度，這樣就必然會出現(xiàn)有些區(qū)域新風(fēng)過量而同時另一些區(qū)域新風(fēng)不足的情況?，F(xiàn)有技術(shù)和文獻(xiàn)對這個問題 作了一些研究，如中國專利申請?zhí)枮?00620126089. 7的專利公開了一種定新風(fēng) 量的VAV空調(diào)系統(tǒng)，包括循環(huán)風(fēng)處理機(jī)組和新風(fēng)處理機(jī)組以及變風(fēng)量末端，特征 在于經(jīng)過處理后的新風(fēng)和循環(huán)風(fēng)先不混合，而是通過風(fēng)管(單管多通道，各通道 間不透氣)分別被送到各VAV末端處再混合，實(shí)際上整個系統(tǒng)的新風(fēng)是過量的， 而且新風(fēng)機(jī)組和循環(huán)風(fēng)機(jī)組同時運(yùn)行噪音大；還有再熱策略，它是在新風(fēng)比要 求高的空調(diào)區(qū)域里，調(diào)節(jié)閥門開度增大送風(fēng)量同時使用末端再熱器再熱，通過 調(diào)節(jié)再熱器的電壓和再熱時間來改變供熱量，防止區(qū)域過冷，存在冷熱抵消， 控制復(fù)雜而且不經(jīng)濟(jì)。 發(fā)明內(nèi)容為克服己有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種基于VAV空調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分 配的控制器，改善了目前VAV空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)不足的問題，在不增加新風(fēng)負(fù)荷 的基礎(chǔ)上，兼顧室內(nèi)空氣品質(zhì)，改善室內(nèi)衛(wèi)生環(huán)境。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括輸入模塊，存儲模塊，新 風(fēng)量計(jì)算和控制模塊，新風(fēng)閥控制模塊，再冷控制模塊，焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊和輸出模塊。輸入模塊采集所需的數(shù)據(jù)，包括采樣時刻和該時刻系統(tǒng)送風(fēng)的溫度、濕度、 總的新風(fēng)量，各個區(qū)域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值和送風(fēng)流量以及經(jīng)過末端盤管 以后送風(fēng)的溫度、濕度，并將采集的所有數(shù)據(jù)送入存儲模塊。存儲模塊將預(yù)先存儲的室內(nèi)人數(shù)與時間的函數(shù)關(guān)系和各個區(qū)域的送風(fēng)量以 及系統(tǒng)總的新風(fēng)量一起送入到新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊，同時將系統(tǒng)和經(jīng)過末端 盤管以后的送風(fēng)溫度、濕度，各個區(qū)域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值送到再冷控制 模塊。新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊根據(jù)已經(jīng)確定的函數(shù)關(guān)系計(jì)算各區(qū)域人數(shù)，按照 ASHRAE Standard 62-1999的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)確定各區(qū)域的最小新風(fēng)需求量、總新風(fēng) 需求量和各區(qū)域的新風(fēng)需求比，確定其中最大的新風(fēng)需求比，以該值作為系統(tǒng) 新風(fēng)比的設(shè)定值。將總新風(fēng)需求量和總新風(fēng)量的采樣值送到新風(fēng)閥控制模塊， 將各區(qū)域的新風(fēng)需求比和新風(fēng)需求比的設(shè)定值送到再冷控制模塊。新風(fēng)閥控制模塊以總新風(fēng)需求量為設(shè)定值，通過和總新風(fēng)量采樣值的比較 來調(diào)整系統(tǒng)風(fēng)閥的開度，根據(jù)PID控制將闊位信息傳遞給輸出模塊。再冷控制模塊根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值，各個區(qū)域的新風(fēng)需求比和最 大新風(fēng)需求比以及系統(tǒng)送風(fēng)的溫度、濕度計(jì)算各區(qū)末端送風(fēng)焓值設(shè)定值，將其 傳遞給焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊，焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊根據(jù)PID控制 將閥位信息傳遞給輸出模塊。輸出模塊再將控制指令輸出給執(zhí)行器，以控制系統(tǒng)風(fēng)閥和末端盤管水閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時的總新風(fēng)需求 量為設(shè)定值，控制系統(tǒng)新風(fēng)閥門的開度，各區(qū)送風(fēng)量由本區(qū)空調(diào)負(fù)荷決定。如 果在新風(fēng)過量的區(qū)域，即新風(fēng)比要求比較低的區(qū)域，使用末端盤管對各區(qū)域輔 助加熱或制冷，就能減小這些區(qū)域的送風(fēng)量，從而將節(jié)省出來的新風(fēng)轉(zhuǎn)移給其 他新風(fēng)不足的區(qū)域，這樣既沒有增加新風(fēng)負(fù)荷也避免了冷熱抵消，同時兼顧了 室內(nèi)的空氣品質(zhì)。本發(fā)明對系統(tǒng)的新風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化分配，可以使各區(qū)域在均滿足室內(nèi)空氣品 質(zhì)的前提下，盡量減少系統(tǒng)新風(fēng)量，并且避免熱量抵消，達(dá)到節(jié)能的目的。


圖l是本發(fā)明的邏輯框圖。圖中l(wèi)一輸入模塊，2—存儲模塊，3—新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊，4一新風(fēng) 閥控制模塊，5—再冷控制模塊，6—焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊，7—輸出模塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括輸入模塊l，存儲模塊2，新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊 3，新風(fēng)閥控制模塊4，再冷控制模塊5，焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊6和輸出 模塊7。輸入模塊1的輸出連接到存儲模塊2的輸入端，存儲模塊2的輸出端分別 連接到新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊3的輸入端、再冷控制模塊5的輸入端，新風(fēng)量 計(jì)算和控制模塊3的輸出端分別與風(fēng)閥控制模塊4的輸入端以及再冷控制模塊5 的輸入端連接，再冷控制模塊5的輸出端與焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊6的輸 入端連接，焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊6的輸出端連接到輸出模塊7，新風(fēng)閥控 制模塊4的輸出端也連接到輸出模塊7。輸入模塊1采集所需的數(shù)據(jù)采樣時刻和該時刻系統(tǒng)送風(fēng)的溫度、濕度、 總的新風(fēng)量，各個區(qū)域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值和各區(qū)域的送風(fēng)量以及經(jīng)過末 端盤管以后送風(fēng)的溫度、濕度，將所有的數(shù)據(jù)送入存儲模塊2。存儲模塊2將 預(yù)先存儲的室內(nèi)人數(shù)與時間的函數(shù)關(guān)系 十a(chǎn),(t-tJ+flJt-toXt-O+.-' + ^t-toXt-tH/^^ + l^的送風(fēng)量以及系統(tǒng)總的新風(fēng)量， 一起送到新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊3，同時將系 統(tǒng)和經(jīng)過末端盤管以后的送風(fēng)溫度、濕度，各個區(qū)域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值 送到再冷控制模塊5。對建筑物進(jìn)行觀察，記錄在特定時刻(室內(nèi)的實(shí)際人數(shù)尸,，艮P:(i=0, 1，…，n) (1)其中t——時間ti——第i個特定的觀測時刻 P(t)——t時刻室內(nèi)人數(shù)計(jì)算值 P,——L時刻室內(nèi)的實(shí)際人數(shù)將以上各式聯(lián)立，可以解得系數(shù)"。,^,… 也先寫入存儲模塊中，供新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊3調(diào)用。本模塊中系數(shù)"。,^，…，" 允許修改設(shè)定。新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊3根據(jù)已經(jīng)確定的函數(shù)關(guān)系計(jì)算采樣時刻各區(qū)域人 數(shù)，然后按照AS服AE Standard 62-1999新的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)確定各區(qū)域的最小新風(fēng) 需求量，計(jì)算系統(tǒng)總新風(fēng)需求量、各區(qū)域的新風(fēng)需求比，確定其中新風(fēng)比需求 的最大值，以該值作為系統(tǒng)新風(fēng)比的設(shè)定值。將系統(tǒng)總新風(fēng)需求量和總新風(fēng)量 的采樣值送到新風(fēng)閥控制模塊4，將各區(qū)域的新風(fēng)需求比和新風(fēng)比設(shè)定值送到 再冷控制模塊5。最小新風(fēng)需求量的確定如下<formula>formula see original document page 7</formula> (2) 其中Vp是每人所需的新風(fēng)量，P是室內(nèi)人數(shù)，VB是每平方米建筑面積所需 的新風(fēng)量，A為所需通風(fēng)空調(diào)區(qū)域的面積。再冷控制模塊5根據(jù)系統(tǒng)和經(jīng)過末端盤管以后的送風(fēng)溫度、濕度，各個區(qū) 域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值計(jì)算系統(tǒng)和經(jīng)過各區(qū)末端盤管以后的送風(fēng)焓值和室 內(nèi)設(shè)定的焓值(見公式7)，在新風(fēng)需求比低于新風(fēng)比設(shè)定值的區(qū)域采用盤管輔 助加熱或制冷，計(jì)算VAV末端的空氣焓值(見公式6),以該焓值為設(shè)定值和經(jīng) 過各區(qū)末端盤管以后計(jì)算得到的送風(fēng)焓值一起送到水流量控制模塊6。 各個區(qū)域的新風(fēng)需求量<formula>formula see original document page 7</formula> (3)各區(qū)域的實(shí)際送風(fēng)量應(yīng)該控制在<formula>formula see original document page 7</formula> (4)
假設(shè)房間負(fù)荷不發(fā)生變化，即<formula>formula see original document page 7</formula> (5)
由(2)、 (3)和(4)聯(lián)立解得，各區(qū)末端送風(fēng)焓值設(shè)定值為<formula>formula see original document page 7</formula> (6)系統(tǒng)送風(fēng)焓值l和各區(qū)室內(nèi)設(shè)定焓值tLt[i]由下式計(jì)算<formula>formula see original document page 8</formula> (7)式中-t——干球溫度 d——含濕量Z[i]——當(dāng)前時刻第i個區(qū)域的新風(fēng)需求比Z,——所有區(qū)域中最大的新風(fēng)需求比Msa[i]——當(dāng)前時刻第i個區(qū)域需要的送風(fēng)量G。a[i]——當(dāng)前時刻第i個區(qū)域?qū)嶋H的送風(fēng)量Q[i]——當(dāng)前時刻第i個區(qū)域負(fù)荷Hsa——當(dāng)前時刻AHU送風(fēng)的焓值Hsst[i]——當(dāng)前時刻第i個區(qū)域室內(nèi)設(shè)定的焓值Hsup[i]——當(dāng)前時刻第i個區(qū)域經(jīng)過末端盤管后的焓值新風(fēng)閥控制模塊4和焓差控制水流量調(diào)節(jié)模塊6將風(fēng)閥和水閥的控制信息 送給輸出模塊7，輸出模塊7再將控制指令輸出給執(zhí)行器，以控制系統(tǒng)新風(fēng)閥 和盤管水閥。末端盤管的水流量通過PID焓差控制來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時的總新風(fēng)需求量為設(shè)定值，控制系統(tǒng)新風(fēng)閥門的開度， 各區(qū)送風(fēng)量由本區(qū)空調(diào)負(fù)荷決定。如果在新風(fēng)過量的區(qū)域，即新風(fēng)比要求比較 低的區(qū)域，使用末端盤管對各區(qū)域輔助加熱或制冷，就能減小這些區(qū)域的送風(fēng) 量，從而將節(jié)省出來的新風(fēng)轉(zhuǎn)移給其他新風(fēng)不足的區(qū)域，這樣既沒有增加新風(fēng) 負(fù)荷也避免了冷熱抵消，同時兼顧了室內(nèi)的空氣品質(zhì)。
權(quán)利要求
1. 一種基于VAV空調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分配的控制器，包括輸入模塊(1)，存儲模塊(2)，新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊(3)，新風(fēng)閥控制模塊(4)，再冷控制模塊(5)，焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊(6)和輸出模塊(7)，其特征在于輸入模塊(1)采集所需的數(shù)據(jù)，包括采樣時刻和該時刻系統(tǒng)送風(fēng)的溫度、濕度、總的新風(fēng)量，各個區(qū)域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值和送風(fēng)流量以及經(jīng)過末端盤管以后送風(fēng)的溫度、濕度，并將采集的所有數(shù)據(jù)送入存儲模塊(2)；存儲模塊(2)將預(yù)先存儲的室內(nèi)人數(shù)與時間的函數(shù)關(guān)系和各個區(qū)域的送風(fēng)量以及系統(tǒng)總的新風(fēng)量一起送入到新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊，同時將系統(tǒng)和經(jīng)過末端盤管以后的送風(fēng)溫度、濕度，各個區(qū)域室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值送到再冷控制模塊(5)；新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊(3)根據(jù)已經(jīng)確定的函數(shù)關(guān)系計(jì)算各區(qū)域人數(shù)，按照ASHRAE Standard 62-1999的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)確定各區(qū)域的最小新風(fēng)需求量、總新風(fēng)需求量和各區(qū)域的新風(fēng)需求比，確定其中最大的新風(fēng)需求比，以該值作為系統(tǒng)新風(fēng)比的設(shè)定值，將總新風(fēng)需求量和總新風(fēng)量的采樣值送到新風(fēng)閥控制模塊(4)，將各區(qū)域的新風(fēng)需求比和新風(fēng)需求比的設(shè)定值送到再冷控制模塊(5)；新風(fēng)閥控制模塊(4)以總新風(fēng)需求量為設(shè)定值，通過和總新風(fēng)量采樣值的比較來調(diào)整系統(tǒng)風(fēng)閥的開度，根據(jù)PID控制將閥位信息傳遞給輸出模塊(7)；再冷控制模塊(5)根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度的設(shè)定值，各個區(qū)域的新風(fēng)需求比和最大新風(fēng)需求比以及系統(tǒng)送風(fēng)的溫度、濕度計(jì)算各區(qū)末端送風(fēng)焓值設(shè)定值，將其傳遞給焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊(6)，焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊(6)根據(jù)PID控制將水閥的控制信息送給輸出模塊(7)；輸出模塊(7)再將控制指令輸出給執(zhí)行器，以控制系統(tǒng)風(fēng)閥和末端盤管水閥。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于VAV空調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分配的控制器，其特征是 所述存儲模塊(2)，其中預(yù)先存儲的室內(nèi)人數(shù)與時間的函數(shù)關(guān)系，具體為<formula>formula see original document page 2</formula>記錄在特定時刻〔室內(nèi)的實(shí)際人數(shù)尸,，即i5(。=尸,，i=0， 1 ，…，n ，t——時間ti——第i個特定的觀測時刻 P(t)—-1時刻室內(nèi)人數(shù)計(jì)算值 Pi——ti時刻室內(nèi)的實(shí)際人數(shù)將以上各式聯(lián)立，解得系數(shù)A,^,…A，也先寫入存儲模塊中，供新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊(3)調(diào)用。
3.如權(quán)利要求2所述的基于VAV空調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分配的控制器，其特征是系數(shù)a。，a,，…,fl"允許修改設(shè)定。
全文摘要
基于VAV空調(diào)新風(fēng)優(yōu)化分配的控制器，屬于建筑環(huán)境設(shè)備及控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中，輸入模塊采集所需的數(shù)據(jù)送到存儲模塊，存儲模塊存儲所需要的數(shù)據(jù)，新風(fēng)量計(jì)算和控制模塊計(jì)算系統(tǒng)總新風(fēng)需求量和各區(qū)域的新風(fēng)需求比，找到其中最大的新風(fēng)需求比，以該值為系統(tǒng)送風(fēng)的新風(fēng)比設(shè)定值。新風(fēng)閥控制模塊以系統(tǒng)總的新風(fēng)需求量為設(shè)定值，按PID控制將結(jié)果傳遞給風(fēng)閥執(zhí)行器。再冷控制模塊計(jì)算各區(qū)末端的送風(fēng)設(shè)定焓值，傳遞給焓差控制的水流量調(diào)節(jié)模塊，該模塊根據(jù)經(jīng)過末端盤管后的送風(fēng)設(shè)定焓值和采樣值按PID控制將閥位信息傳遞水閥執(zhí)行器。本發(fā)明既沒有增加新風(fēng)負(fù)荷也避免了冷熱抵消，同時兼顧了室內(nèi)的空氣品質(zhì)。
文檔編號G05B13/02GK101266464SQ20081003654
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者輝 孟, 晉欣橋, 杜志敏, 柴小峰 申請人:上海交通大學(xué)