專利名稱：一體化智能計控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中央空調(diào)末端控制的機電一體化裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于空調(diào)風(fēng)機盤管溫控技術(shù)、冷熱量計量技術(shù)、高精度電動動態(tài)水流量平衡技術(shù)的一體化智能計控裝置。
背景技術(shù)：
樓宇系統(tǒng)中暖通空調(diào)耗能占建筑總耗能的65％左右，如何貫徹執(zhí)行節(jié)能環(huán)保、高效自然的中央空調(diào)技術(shù)，已日益引起人們的重視。在我國北方，采暖能耗指標是同類氣候條件下發(fā)達國家的3～5倍，能耗大量浪費的原因中固然有用戶節(jié)能意識淡薄、收費體制不能刺激節(jié)能等因素，但主要的原因還是因為我們的設(shè)計、施工與運行管理規(guī)范的落后。如果不提高系統(tǒng)的技術(shù)水平、而一味地追求空調(diào)冷熱量的計量收費，這是將自身技術(shù)水平落后造成的浪費轉(zhuǎn)嫁給消費者，這樣顯然不合理，并違背了公平與公正的原則。為了可持續(xù)發(fā)展的需要，必須將中央空調(diào)的末端溫控技術(shù)、冷熱量計量技術(shù)和水力平衡技術(shù)保持整體協(xié)調(diào)、一致發(fā)展。
目前無通訊功能的風(fēng)機盤管溫控技術(shù)已經(jīng)十分成熟。大量進口品牌的通用房間溫控器(包括機械式、電子式)普遍采用制冷/制熱模式手動切換、風(fēng)機三速模式手動切換，而電動二通閥根據(jù)房間溫度判斷實現(xiàn)自動開關(guān)控制。但一旦需要增加一些智能化的特殊功能價格將十分昂貴。在我國，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端溫控機電技術(shù)一體化裝置及相關(guān)產(chǎn)品尚十分欠缺(如風(fēng)機三速循環(huán)自動控制、制冷/制熱模式自動切換、智能網(wǎng)絡(luò)通訊、多媒體液晶顯示等功能的集成)。
目前，公知的用于中央空調(diào)冷熱量計量的原理可以分成三大類①時間簡單累計法，目前基于這種方法的專利技術(shù)與產(chǎn)品很多，但是它的計量精度十分低，沒有真正意義上的溫度(或溫差)測量與流量測量裝置，且空調(diào)系統(tǒng)隨季節(jié)負荷變化沒有任何計量修正的科學(xué)依據(jù)。當空調(diào)水管網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，或水力不平衡時計量誤差將更大，同時造成能源的極大浪費。②風(fēng)側(cè)溫差流量積算法，這種方法以熱工理論的經(jīng)驗公式為基礎(chǔ)，通過測量空氣側(cè)的風(fēng)量、空氣側(cè)的焓差來反推計算水側(cè)的冷/熱量，這種方法理念新穎，設(shè)計獨特，國內(nèi)已有發(fā)明專利。但僅就空氣流量的測量技術(shù)及裝置價格已十分昂貴，且測量精度容易受到各種工程不確定因素的影響。如果簡單地以電壓反推風(fēng)量，計算誤差會很大，即使在同樣的電壓下，空氣風(fēng)量也因安裝方式、使用條件而影響測量精度。顯然這種方法的計量精度也并不高，且裝置過于復(fù)雜，可靠性低、難以推廣和普及應(yīng)用。③水側(cè)溫差流量積算法，這種計量方法理論上十分完善，計量精度高，運行穩(wěn)定可靠，目前有很多成熟的系列化產(chǎn)品?；谶@種原理的冷熱量計量表主要由流量傳感器、配對溫度傳感器和積算器三部分組成。按流量傳感器形式的不同，這類能量表還分為機械葉輪式、超聲波式和電磁式三種型號。其中機械葉輪式熱量表是通過葉輪機械的轉(zhuǎn)速測量水的流量，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)由易到優(yōu)又可分為單流束式、多流束式和標準機芯型多流束式三種。因為機械葉輪式熱量表中有微型轉(zhuǎn)動部件，對水介質(zhì)的要求較高，通常在安裝上要求配套過濾器以防備雜質(zhì)對表的損傷。但因其測量原理和結(jié)構(gòu)相對簡單、價格低廉、精度一般，目前已經(jīng)大量應(yīng)用在風(fēng)機盤管的計量中。而超聲波式和電磁式的小口徑能量表因價格、技術(shù)等諸多因素的制約而很少應(yīng)用于風(fēng)機盤管的末端計量。
根據(jù)誤差理論分析，這種小口徑機械葉輪式表計的測量精度主要依賴于水流量的測量精度與配對溫度傳感器的溫差測量精度。其中流量測量的運動部件容易因損壞、堵塞而影響計量精度；水溫差的測量采用普通的熱電阻傳感器(如普通PT500或PT1000系列的精度約為0.25℃)并通過兩路變送計算得到溫差值，精度并不高，且因為熱電阻傳感器溫度測量的一致性較差，當其中一個傳感器發(fā)生上偏差、另一個傳感器發(fā)生下偏差時，溫差測量的相對精度將會更低，畢竟中央空調(diào)冷水系統(tǒng)的供回水溫差設(shè)計計算規(guī)范只有5℃。同樣地，當空調(diào)水管網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，或水力失調(diào)時，方法③、②的計量誤差也會增大，并造成能源的大量浪費。如果在風(fēng)機盤管系統(tǒng)水側(cè)將電動閥、平衡閥、能量表全部安裝，現(xiàn)場空間也根本不允許，且工程造價還會大幅增加。
目前公知的還沒有發(fā)現(xiàn)一種專門應(yīng)用于中央空調(diào)風(fēng)機盤管的溫控技術(shù)、冷熱量計量技術(shù)、高精度電動動態(tài)水流量平衡技術(shù)的一體化智能計控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種同時具有高精度自動水流量平衡功能、電動二通閥功能、冷熱量計量功能、房間智能溫控功能的全新機電一體化智能計控裝置。
本發(fā)明為達到以上目的，是通過這樣的技術(shù)方案來實現(xiàn)的提供一種一體化智能計控裝置，包括智能計控表、連接電纜組、電動動態(tài)水流量平衡閥、回水溫度傳感器、供水溫度傳感器、風(fēng)機盤管接線端子，電動動態(tài)水流量平衡閥、回水溫度傳感器、供水溫度傳感器、風(fēng)機盤管接線端子分別通過連接電纜組與智能計控表相連；回水溫度傳感器同時與電動動態(tài)水流量平衡閥相連。
電動動態(tài)水流量平衡閥包括內(nèi)設(shè)通道的電動閥體，對通道的開關(guān)狀態(tài)進行控制的電動執(zhí)行器與電動閥體相連，在通道內(nèi)設(shè)置與通道相連通的流量控制閥閥體，襯套的上端與流量控制閥閥體相連通，襯套的下端與設(shè)有通孔的壓緊蓋相連；在流量控制閥閥體內(nèi)設(shè)置閥芯，閥芯的開口端與襯套的內(nèi)壁相密封地滑動連接；閥芯的側(cè)面設(shè)有與開口端相連通的側(cè)通道，在閥芯與壓緊蓋之間設(shè)置彈性裝置；回水溫度傳感器的一端(插入端)與通道相連通。
智能計控表包括通過連接電纜組與供水溫度傳感器相連的供水溫度傳感器接線端子、通過連接電纜組與回水溫度傳感器相連的回水溫度傳感器接線端子，供水溫度傳感器接線端子、回水溫度傳感器接線端子分別與高精度溫差轉(zhuǎn)換電路相連；高精度溫差轉(zhuǎn)換電路的另一端與溫差電壓信號放大電路相連；水流量標定電路與水流量電壓信號放大電路相連；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路與室內(nèi)溫度電壓信號放大電路相連；多路A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與溫差電壓信號放大電路、水流量電壓信號放大電路、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路、CPU模塊相連；電壓探測頭、電壓隔離與整形電路、觸發(fā)器與計數(shù)器電路、CPU模塊依次相連；CPU模塊、數(shù)字邏輯開關(guān)電路、數(shù)字輸出繼電器放大電路、輸出接線端子依次相連，數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊相互連；電源供電電路分別與后備鋰電池、高精度溫差轉(zhuǎn)換電路、溫差電壓信號放大電路、水流量電壓信號放大電路、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、觸發(fā)器與計數(shù)器電路、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路、數(shù)字邏輯開關(guān)電路相連；后備鋰電池同時與數(shù)據(jù)存儲模塊相連；電壓探測頭通過連接電纜組與電動執(zhí)行器相連；輸出接線端子分別通過連接電纜組與風(fēng)機盤管接線端子、電動執(zhí)行器相連。
作為本發(fā)明的一種改進閥芯的上端面設(shè)有與開口端相連通的通孔。
作為本發(fā)明的進一步改進閥芯的側(cè)面均勻、對稱地設(shè)置至少兩個側(cè)通道。
作為本發(fā)明的進一步改進側(cè)通道的橫截面沿水流的方向逐漸增大。
作為本發(fā)明的進一步改進彈性裝置為高精度不銹鋼彈簧。
本發(fā)明首先將作為現(xiàn)有技術(shù)的電動二通開關(guān)閥控制，與自動流量平衡裝置組合于一體，構(gòu)成高精度的緊湊型一體化的電動動態(tài)水流量平衡閥；它既能實現(xiàn)閥門的開關(guān)，又能控制和平衡水流量，電動執(zhí)行器用于水閥的通斷控制。同時，本發(fā)明基于目前最成熟的“水側(cè)溫差流量積算法”原理，再增加一套不含水流量傳感器的“智能計控表”和一對高精度溫度傳感器，實際使用時供水溫度傳感器布置在供水管道上，回水溫度傳感器布置在安裝于回水管道上的電動動態(tài)水流量平衡閥中的流量平衡裝置前(不影響流量的控制精度)，實現(xiàn)具有高精度自動水流量平衡功能的電動動態(tài)水流量平衡閥與冷熱量計量技術(shù)、溫控技術(shù)的裝置一體化。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是帶溫度傳感器的室內(nèi)安裝型一體化“智能計控表”根據(jù)室內(nèi)溫度的測量值與設(shè)定值的比較，采用具有自學(xué)習(xí)功能的高級算法，輸出開關(guān)量信號自動循環(huán)控制三速風(fēng)機與電動動態(tài)水流量平衡閥的開關(guān)。當電動動態(tài)水流量平衡閥打開時，通過閥門的水流量不受外界管網(wǎng)壓力變化而保持高精度的機械自力式自動恒定，同時“智能計控表”開始自動積分計算冷量(制冷模式)或者積分計算熱量(制熱模式)，當電動動態(tài)水流量平衡閥關(guān)閉時，“智能計控表”處于經(jīng)濟模式，不再積算能量，僅僅顯示室內(nèi)溫度、運行狀態(tài)、累計流量、累計冷量、累計熱量等狀態(tài)數(shù)據(jù)；當“智能計控表”處于休眠模式時，僅僅通過鋰電池供電啟動數(shù)據(jù)保護回路，不作任何的運行、顯示和設(shè)定。
本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明將溫控技術(shù)、冷熱量計量技術(shù)、高精度電動動態(tài)水流量平衡技術(shù)的一體化機電集成。
2、含室內(nèi)溫度傳感器的“智能計控表”根據(jù)溫度測量值與設(shè)定值的比較，采用具有自學(xué)習(xí)功能的高級算法，輸出開關(guān)量信號自動循環(huán)控制三速風(fēng)機與電動動態(tài)水流量平衡閥的自動開關(guān)，控制室內(nèi)的熱舒適性。
3、空調(diào)末端水系統(tǒng)安裝高精度電動動態(tài)水流量平衡閥后，當“智能計控表”輸出開信號將該電動動態(tài)水流量平衡閥的閥門開啟時，流經(jīng)該風(fēng)機盤管的水流量自動控制到設(shè)計流量，既不過流也不欠流，從而節(jié)約能耗、降低噪聲，這就是所謂的末端自動流量平衡功能。
4、當電動動態(tài)水流量平衡閥的閥門打開時，“智能計控表”同時開始自動能量積算與計量，其中溫差測量采用具有一致性很好的高精度半導(dǎo)體溫度傳感器，并采用專門的溫差處理電路，溫差的相對測量精度明顯優(yōu)于普通熱電阻的測量精度。
5、本發(fā)明的能量計量技術(shù)無需專門的測量流量傳感器，流量控制采用高精度機械彈簧自力式原理，這種特殊結(jié)構(gòu)閥的流量控制精度與機械葉輪式能量表的流量精度相差無幾。因此這種“智能計控表”的能量計量總體精度并不亞于傳統(tǒng)的機械葉輪式冷熱量計量表。
6、本發(fā)明的一體化智能計控裝置計量準確、控制可靠、體積小巧、設(shè)計新穎、操作方便、安裝簡單、適應(yīng)性好、價格低廉、運行穩(wěn)定，不僅避免了機械葉輪式能量表的許多缺點與不足之處，而且也克服也智能型進口溫控器、進口普通電動二通閥的許多不足之處。
7、利用裝置自帶的通訊模塊可與計算機方便進行聯(lián)網(wǎng)，管理簡單；在節(jié)約水系統(tǒng)能耗、降低水系統(tǒng)噪聲的同時，實現(xiàn)了科學(xué)合理的空調(diào)冷熱量網(wǎng)絡(luò)計量計費與高品質(zhì)的空調(diào)末端集成控制。


圖1是本發(fā)明的一體化智能計控裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的智能計控表100的內(nèi)部電路設(shè)計框圖；圖3是圖1中的智能計控表100的工作程序流程簡化圖；圖4是圖1中的電動動態(tài)水流量平衡閥300的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中相應(yīng)附圖標記的說明100-智能計控表、101-供水溫度傳感器接線端子、102-回水溫度傳感器接線端子、103-電壓探測頭、104-高精度溫差轉(zhuǎn)換電路、105-水流量標定電路、106-電壓隔離與整形電路、107-溫差電壓信號放大電路、108-水流量電壓信號放大電路、109-多路A/D轉(zhuǎn)換模塊、110-CPU模塊、111-數(shù)據(jù)存儲模塊、112-觸發(fā)器與計數(shù)器電路、113-數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊、114-通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、115-電源供電電路、116-室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路、117-室內(nèi)溫度電壓信號放大電路、118-數(shù)字邏輯開關(guān)電路、119-數(shù)字輸出繼電器放大電路、120-輸出接線端子、121-后備鋰電池；
200-連接電纜組；300-電動動態(tài)水流量平衡閥、301-電動閥體、302-電動執(zhí)行器、303-流量控制閥閥體、304-閥芯、305-襯套、306-彈簧、307-壓緊蓋、308-通孔、309-通道、310-通孔、311-側(cè)通道、312-開口端；400-回水溫度傳感器；500-供水溫度傳感器；600-風(fēng)機盤管接線端子。
具體實施例方式
參照上述附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。
結(jié)合圖1～圖4給出了一種一體化智能計控裝置，由智能計控表100、連接電纜組200、電動動態(tài)水流量平衡閥300、回水溫度傳感器400、供水溫度傳感器500、風(fēng)機盤管接線端子600六大部分組成。
電動動態(tài)水流量平衡閥300如圖4所示，包括內(nèi)設(shè)通道309的電動閥體301；對通道309的開關(guān)狀態(tài)進行控制的電動執(zhí)行器302與電動閥體301相連，用來控制電動動態(tài)水流量平衡閥300的開關(guān)操作。在通道309內(nèi)設(shè)置自動流量控制器，即在通道309的進出口之間設(shè)置自動流量控制器。此自動流量控制器包括流量控制閥閥體303，控制閥閥體303通過螺紋連接或者焊接方式固定在電動閥體301的內(nèi)部，且與通道309相連通。襯套305的上端與控制閥閥體303相連通，襯套305的下端與設(shè)有通孔308的壓緊蓋307相連接，此襯套305由不銹鋼制成。在控制閥閥體303內(nèi)設(shè)置閥芯304，閥芯304的下端面為開口端312，此開口端312與襯套305的內(nèi)壁相對密封地滑動連接，即閥芯304的開口端312能沿著襯套305的內(nèi)壁左右移動。閥芯304的側(cè)面設(shè)有與開口端312相連通的側(cè)通道311，此側(cè)通道311可以根據(jù)實際需要、在閥芯304的側(cè)面均勻設(shè)置對稱的二個或者四個側(cè)流通道；此側(cè)通道311的橫截面尺寸沿水流的方向逐漸增大，如圖4所示，從左到右逐漸增大，呈逐漸放大的弧形邊緣。閥芯304的上端面設(shè)有與開口端312相連通的通孔310。高精度不銹鋼制成的彈簧306一端緊緊頂著閥芯304的開口端312、另一端緊緊頂著壓緊蓋307。在控制閥閥體303上密封安裝一個回水溫度傳感器400，其插入端與通道309內(nèi)的水流相接觸。
電動動態(tài)流量水平衡閥300處于打開狀態(tài)時，當管道水壓達到或超過電動動態(tài)水流量平衡閥的起始工作壓力時，水流克服彈簧306的阻力向右推動閥芯304(此時彈簧306被壓縮)，此時閥芯304側(cè)面的側(cè)通道311的一部分位于控制閥閥體303內(nèi)、另一部分位于襯套305的內(nèi)腔，因此閥芯304的通流面積將會隨著管道水壓的升高而逐漸減少?？刂崎y閥體303內(nèi)的水同時通過閥芯304上端面的通孔310和側(cè)面的部分側(cè)通道311(指的是位于控制閥閥體303內(nèi)的部分)流入閥芯304內(nèi)腔，再從閥芯304的開口端312流出。
自動水流量平衡的具體工作原理如下當電動動態(tài)水流量平衡閥300開啟時，水流作用在閥芯304上，使閥芯304與襯套305有相對運動位移s。同時在閥芯304兩側(cè)形成壓降ΔP。
此時經(jīng)過閥門的流量(Q)表達式Q=Cv×ΔP]]>Cv為閥門的流量系數(shù)閥芯304在動作時，側(cè)通道311面積在改變，使其有不同的流通能力，Cv是位移s的函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達式Cv＝Cv(s)
閥芯304兩端的壓降ΔP作用在閥芯304上的力與彈簧306的彈力F平衡，我們采用具有線性變形特性的高精度不銹鋼彈簧，彈力F是位移s(即彈簧壓縮量)的線性函數(shù)，ΔP也是位移s的函數(shù)。
假設(shè)閥芯304的頂端投影面積Ap(屬于常數(shù))，初始的彈力F0，K為彈簧306的彈性模量，它們有如下關(guān)系式它們有如下關(guān)系式Q=Cv(s)×ΔP(s)]]>F＝K×s+F0＝ΔP(s)×Ap側(cè)通道311的過流面屬于圓柱面開孔(當閥芯304為圓形時)，因此過流面面積A可以通過展開圖面積表示A＝A(s)根據(jù)流體力學(xué)連續(xù)性方程和動量方程方程的一維模型簡化，在流體流經(jīng)電動動態(tài)水流量平衡閥300的閥芯304時，為了保持流量恒定，可以通過聯(lián)立求解方程組得到關(guān)系式A(s)＝C1×(F0+K×s+C2)-1/2其中C1、C2、F0均為常數(shù)，K為彈簧306的彈性模量，通過閥門模數(shù)化流量時利用實驗數(shù)據(jù)標定得到，具體數(shù)據(jù)可以查找實驗標定表格。
智能計控表100的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)組成如圖2所示，包括通過連接電纜組200與供水溫度傳感器500相連的供水溫度傳感器接線端子101、通過連接電纜組200與回水溫度傳感器400相連的回水溫度傳感器接線端子102，供水溫度傳感器接線端子101、回水溫度傳感器接線端子102分別與高精度溫差轉(zhuǎn)換電路104相連；高精度溫差轉(zhuǎn)換電路104的另一端與溫差電壓信號放大電路107相連；水流量標定電路105與水流量電壓信號放大電路108相連；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路116與室內(nèi)溫度電壓信號放大電路117相連；多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109分別與溫差電壓信號放大電路107、水流量電壓信號放大電路108、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路117、CPU模塊110相連；電壓探測頭103、電壓隔離與整形電路106、觸發(fā)器與計數(shù)器電路112、CPU模塊110依次相連；CPU模塊110、數(shù)字邏輯開關(guān)電路118、數(shù)字輸出繼電器放大電路119、輸出接線端子120依次相連，數(shù)據(jù)存儲模塊111、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114分別與CPU模塊110相互連；電源供電電路115分別與后備鋰電池121、高精度溫差轉(zhuǎn)換電路104、溫差電壓信號放大電路107、水流量電壓信號放大電路108、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109、CPU模塊110、數(shù)據(jù)存儲模塊111、觸發(fā)器與計數(shù)器電路112、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路117、數(shù)字邏輯開關(guān)電路118相連；后備鋰電池121同時與數(shù)據(jù)存儲模塊111相連；電壓探測頭103通過連接電纜組200與電動執(zhí)行器302相連；輸出接線端子120通過連接電纜組200分別與風(fēng)機盤管接線端子600、電動執(zhí)行器302相連。
實際工作時，含回水溫度傳感器400的電動動態(tài)水流量平衡閥300安置于風(fēng)機盤管水系統(tǒng)的回水管道上，用于空調(diào)盤管水流量的電動動態(tài)平衡和檢測水系統(tǒng)經(jīng)過盤管熱交換后的回水溫度，供水溫度傳感器500安置于風(fēng)機盤管水系統(tǒng)的供水管道上，用于檢測水系統(tǒng)的進水溫度；電壓探測頭103通過連接電纜組200與電動執(zhí)行器302的電路相連，利用電壓值來檢測閥體的開關(guān)狀態(tài)。水流量標定電路105根據(jù)電動動態(tài)水流量平衡閥300的出廠設(shè)定流量(即設(shè)計流量)進行電路標定和封裝，水流量標定電路105還可便于電路部分的產(chǎn)品通用化制造。通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114可與外圍的計算機網(wǎng)絡(luò)通訊相連。數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113外接顯示屏與按鈕鍵。風(fēng)機盤管接線端子600與風(fēng)機盤管的三速風(fēng)機相連。
如圖3所示，整個智能計控表100開始運行，按以下步驟主要算法進行程序的流程(1)、初始化讀取參數(shù)，包括讀取前次存貯的累計流量、累計冷量、累計熱量和進行硬件自檢；(2)、由CPU模塊110根據(jù)“電源供電電路115傳輸給CPU模塊110的值檢查是否電源停電”或者“檢查是否用戶設(shè)定關(guān)機”進行判斷。當判定為“Yes”時，進入“休眠模式”，后備鋰電池121自動給數(shù)據(jù)存儲模塊111供電，啟動數(shù)據(jù)保護程序，以安全保護和備份已經(jīng)存貯的累計流量、累計冷量、累計熱量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)(需要補充說明的是一旦智能表供電電路的突然停電，也強制自動進入休眠模式，由后備鋰電池116自動給數(shù)據(jù)存儲模塊111供電，并同時啟動數(shù)據(jù)保護程序)。當判定為“No”時，進入步驟(3)；(3)、進入“經(jīng)濟模式”，系統(tǒng)自檢后進入電源供電和電池智能充電，即CPU模塊110啟動，控制電源供電電路115分別對高精度溫差轉(zhuǎn)換電路104、溫差電壓信號放大電路107、水流量電壓信號放大電路108、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109、CPU模塊110、數(shù)據(jù)存儲模塊111、觸發(fā)器與計數(shù)器電路112、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路117、數(shù)字邏輯開關(guān)電路118供電；同時電源供電電路115給后備鋰電池121進行智能充電(必要是也可強制退出“經(jīng)濟模式”并進入“休眠模式”，啟動數(shù)據(jù)保護程序)，進入自動模式程序的識別；(4)、CPU模塊110啟動自動模式程序，判斷是否成功。如果無法啟動，返回回到步驟(3)；如果啟動成功，進入步驟(5)；(5)、進行制冷或制熱工況的識別，檢測并計算溫度、溫差等模擬信號、運行狀態(tài)、故障報警狀態(tài)等，檢查全部正常進入步驟(6)，一般故障退回到步驟(3)進行系統(tǒng)自檢，突然停電等重大故障則強制退出到休眠模式。檢測計算識別過程如下供水溫度傳感器500通過供水溫度傳感器接線端子101，回水溫度傳感器400通過回水溫度傳感器接線端子102，分別將測得的溫度信號由高精度溫差轉(zhuǎn)換電路104轉(zhuǎn)換處理變成標準電信號，這個標準電信號通過溫差電壓信號放大電路107的二次專門放大處理后，傳遞給多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；預(yù)先出廠設(shè)定制造好的電動動態(tài)水流量平衡閥300的流量值經(jīng)過水流量標定電路105轉(zhuǎn)換處理變成標準電信號，這個標準電信號通過水流量電壓信號放大電路108的二次專門放大處理后，也傳遞給多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路116通過室內(nèi)溫度電壓信號放大電路117傳遞給多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；CPU模塊對所有的數(shù)字量信息、顯示模塊、通訊模塊、觸發(fā)器等進行讀取和初步的判斷識別；(6)、含高級自學(xué)習(xí)控制算法的溫控回路程序啟動，包括根據(jù)室內(nèi)溫度自動循環(huán)控制三速風(fēng)機和開關(guān)控制電動動態(tài)水流量平衡閥300。這里所謂的“高級自學(xué)習(xí)控制算法”不僅僅包含溫度的設(shè)定習(xí)慣、進入經(jīng)濟模式的時間習(xí)慣，還包含每周時間程序(定時開、定時關(guān))的設(shè)定習(xí)慣、每天時間程序(定時開、定時關(guān))的設(shè)定習(xí)慣等，且每次新的啟動運行總能按照前一次的運行習(xí)慣進入自動設(shè)定，除非由用戶再次的設(shè)定修改。具體如下CPU模塊110根據(jù)室內(nèi)測量溫度與設(shè)定溫度的比較，采用高級控制算法，輸出數(shù)字量信號依次通過數(shù)字邏輯開關(guān)電路118、數(shù)字輸出繼電器放大電路119連接到輸出接線端子120，輸出接線端子120將AC220V的強電信號通過連接電纜組200分別輸送到風(fēng)機盤管接線端子600、電動動態(tài)水流量平衡閥300上的電動執(zhí)行器302，用來控制電動動態(tài)水流量平衡閥300的開關(guān)、風(fēng)機盤管的三速循環(huán)運行，從而控制房間的熱舒適性；7)、檢測閥門電壓U是否＞0。電動動態(tài)水流量平衡閥300的實際開關(guān)情況必須通過AC220V的電壓探測頭103傳遞給電壓隔離與整形電路106，電壓隔離與整形電路106將處理后的信號傳遞觸發(fā)器和計數(shù)器電路112，此觸發(fā)器和計數(shù)器電路112用來控制CPU模塊110是否需要進行能量(含冷量、熱量)的計量工作。當測得電壓U＝0時，CPU模塊110不進行能量的積算工作，繼續(xù)進行溫控回路程序的自動執(zhí)行，返回到步驟(5)；當“測得電壓＞0”且“CPU模塊110輸出的數(shù)字量信號開啟”時，CPU模塊110激活積算運行的程序模塊，進入步驟(8)；(8)、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109將上述模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息傳遞給CPU模塊110，由CPU模塊110計算瞬時的冷/熱功率負荷，并對時間進行數(shù)值積分，累積計算出在某一段時間內(nèi)的用冷量或用熱量，并分別進行不斷的定時存儲和刷新累計流量、累計冷量、累計熱量。具體如下CPU模塊110根據(jù)標定流量(設(shè)計流量)與溫差的乘積、和單位的換算修正后，得到流過電動動態(tài)水流量平衡閥的供冷或熱功率負荷，再對時間進行數(shù)值離散積分，得到風(fēng)機盤管在某一段時間內(nèi)的當前耗冷量或當前耗熱量，計算出累計流量、累計冷量或累計熱量(分別存貯到所對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲模塊111中的累計流量、累計冷量、累計熱量)。具體盤管在從t0時刻到時刻t能量積分公式如下
ENFCU=∫0tCw·ρw·Qw·|ΔT|·dt]]>其中各個符號的意義表示如下ENFCU盤管在從t0時刻到時刻t能量積分累計，單位為KwH；Cw單位轉(zhuǎn)換換算系數(shù)(程序給定值)；ρw冷/熱水的密度(程序給定值)；Qw電動閥的出廠標定體積流量；|ΔT|供水溫度、回水溫度的溫差測量值，取絕對值；CPU模塊110在數(shù)值積分累計的同時，按一定的時間周期規(guī)律將相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)需要保存在數(shù)據(jù)存儲模塊111中，并通過數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113將風(fēng)機盤管的冷/熱功率負荷、當前冷/熱量、累計流量、累計冷量或累計熱量等用于計量的數(shù)據(jù)信息顯示在顯示屏上。CPU模塊110同時可以通過數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113將室內(nèi)溫度的設(shè)定值、室內(nèi)溫度的測量值、風(fēng)機轉(zhuǎn)速(H/M/L)、閥門開關(guān)、時間程序(每周、每天)、故障報警、運行模式(制冷自動模式、制熱自動模式、經(jīng)濟模式、休眠模式)等等溫控回路的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示在多媒體顯示屏上。
根據(jù)需要CPU模塊110還可以通過通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114將部分數(shù)據(jù)信息以只讀方式傳遞給外連的計算機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享和網(wǎng)絡(luò)計費、網(wǎng)絡(luò)溫控。
在具體的計量過程中，始終對電動執(zhí)行器302的電壓進行反饋探測，如果得到的電動執(zhí)行器302的AC220V電壓為零、且輸出接線端子120輸出到電動執(zhí)行器302的數(shù)字信號也處于OFF狀態(tài)，則判定用戶不用冷或不用熱；如果得到的電動執(zhí)行器302的AC220V電壓為零、而輸出接線端子120輸出到電動執(zhí)行器302的數(shù)字信號處于ON狀態(tài)，這是一類典型故障。
(9)、繼續(xù)進行自動模式的啟動與識別，即重復(fù)進行步驟(4)。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，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)認為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種一體化智能計控裝置，其特征是包括智能計控表(100)、連接電纜組(200)、電動動態(tài)水流量平衡閥(300)、回水溫度傳感器(400)、供水溫度傳感器(500)、風(fēng)機盤管接線端子(600)，所述電動動態(tài)水流量平衡閥(300)、回水溫度傳感器(400)、供水溫度傳感器(500)、風(fēng)機盤管接線端子(600)分別通過連接電纜組(200)與智能計控表(100)相連；所述回水溫度傳感器(400)同時與電動動態(tài)水流量平衡閥(300)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化智能計控裝置，其特征是所述電動動態(tài)水流量平衡閥(300)包括內(nèi)設(shè)通道(309)的電動閥體(301)，對通道(309)的開關(guān)狀態(tài)進行控制的電動執(zhí)行器(302)與電動閥體(301)相連，在所述通道(309)內(nèi)設(shè)置與通道(309)相連通的流量控制閥閥體(303)，襯套(305)的上端與所述流量控制閥閥體(303)相連通，襯套(305)的下端與設(shè)有通孔(308)的壓緊蓋(307)相連；在流量控制閥閥體(303)內(nèi)設(shè)置閥芯(304)，閥芯(304)的開口端(312)與所述襯套(305)的內(nèi)壁相密封地滑動連接；所述閥芯(304)的側(cè)面設(shè)有與開口端(312)相連通的側(cè)通道(311)，在所述閥芯(304)與壓緊蓋(307)之間設(shè)置彈性裝置(306)；所述回水溫度傳感器(400)的一端與通道(309)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化智能計控裝置，其特征是所述智能計控表(100)包括通過連接電纜組(200)與供水溫度傳感器(500)相連的供水溫度傳感器接線端子(101)、通過連接電纜組(200)與回水溫度傳感器(400)相連的回水溫度傳感器接線端子(102)，所述供水溫度傳感器接線端子(101)、回水溫度傳感器接線端子(102)分別與高精度溫差轉(zhuǎn)換電路(104)相連；所述高精度溫差轉(zhuǎn)換電路(104)的另一端與溫差電壓信號放大電路(107)相連；水流量標定電路(105)與水流量電壓信號放大電路(108)相連；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路(116)與室內(nèi)溫度電壓信號放大電路(117)相連；多路A/D轉(zhuǎn)換模塊(109)分別與溫差電壓信號放大電路(107)、水流量電壓信號放大電路(108)、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路(117)、CPU模塊(110)相連；電壓探測頭(103)、電壓隔離與整形電路(106)、觸發(fā)器與計數(shù)器電路(112)、CPU模塊(110)依次相連；CPU模塊(110)、數(shù)字邏輯開關(guān)電路(118)、數(shù)字輸出繼電器放大電路(119)、輸出接線端子(120)依次相連，數(shù)據(jù)存儲模塊(111)、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊(113)、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊(114)分別與CPU模塊(110)相互連；所述電源供電電路(115)分別與后備鋰電池(121)、高精度溫差轉(zhuǎn)換電路(104)、溫差電壓信號放大電路(107)、水流量電壓信號放大電路(108)、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊(109)、CPU模塊(110)、數(shù)據(jù)存儲模塊(111)、觸發(fā)器與計數(shù)器電路(112)、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊(113)、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊(114)、室內(nèi)溫度電壓信號放大電路(117)、數(shù)字邏輯開關(guān)電路(118)相連；所述后備鋰電池(121)同時與數(shù)據(jù)存儲模塊(111)相連；所述電壓探測頭(103)通過連接電纜組(200)與電動執(zhí)行器(302)相連；所述輸出接線端子(120)通過連接電纜組(200)分別與風(fēng)機盤管接線端子(600)、電動執(zhí)行器(302)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化智能計控裝置，其特征是所述閥芯(304)的上端面設(shè)有與開口端(312)相連通的通孔(310)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化智能計控裝置，其特征是所述閥芯(304)的側(cè)面均勻、對稱地設(shè)置至少兩個側(cè)通道(311)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化智能計控裝置，其特征是所述側(cè)通道(311)的橫截面沿水流的方向逐漸增大。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體化智能計控裝置，其特征是所述彈性裝置(306)為高精度不銹鋼彈簧(306)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體化智能計控裝置，包括智能計控表(100)、連接電纜組(200)、電動動態(tài)水流量平衡閥(300)、回水溫度傳感器(400)、供水溫度傳感器(500)、風(fēng)機盤管接線端子(600)，電動動態(tài)水流量平衡閥(300)、回水溫度傳感器(400)、供水溫度傳感器(500)、風(fēng)機盤管接線端子(600)分別通過連接電纜組(200)與智能計控表(100)相連；回水溫度傳感器(400)同時與電動動態(tài)水流量平衡閥(300)相連。本發(fā)明的一體化智能計控裝置，同時具有高精度自動水流量平衡功能、電動二通閥功能、冷熱量計量功能、房間智能溫控功能。
文檔編號F24F11/02GK1667327SQ20051004945
公開日2005年9月14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)明者沈新榮, 楊春節(jié), 楊毅 申請人:浙江大學(xué)