專利名稱：基于vav空調新風優(yōu)化分配的控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種控制器，具體是一種基于VAV (變風量空調系統(tǒng))空 調新風優(yōu)化分配的控制器，屬于建筑環(huán)境設備及控制技術領域。
技術背景在商業(yè)建筑中， 一般空調系統(tǒng)都是利用經過處理的新風來稀釋室內空氣的 污染物濃度，但在多數情況下是以消耗更多能量為代價。因此，在保證室內污 染物濃度在一定范圍的前提下，應盡量減少新風量。在多區(qū)域的空調系統(tǒng)中， 各空調區(qū)域的朝向、照明、人員等都不盡相同，從而導致各區(qū)域空調負荷和新 風量的要求各不相同。對于VAV空調系統(tǒng)而言，它是按照某一新風比向各區(qū)域送 風，根據各區(qū)域的實際負荷變化來調節(jié)VAV風閥的開度，這樣就必然會出現有些區(qū)域新風過量而同時另一些區(qū)域新風不足的情況?，F有技術和文獻對這個問題 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 量的VAV空調系統(tǒng)，包括循環(huán)風處理機組和新風處理機組以及變風量末端，特征 在于經過處理后的新風和循環(huán)風先不混合，而是通過風管(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，實際上整個系統(tǒng)的新風是過量的， 而且新風機組和循環(huán)風機組同時運行噪音大；還有再熱策略，它是在新風比要 求高的空調區(qū)域里，調節(jié)閥門開度增大送風量同時使用末端再熱器再熱，通過 調節(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， 控制復雜而且不經濟。 發(fā)明內容為克服己有技術的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種基于VAV空調新風優(yōu)化分 配的控制器，改善了目前VAV空調系統(tǒng)中新風不足的問題，在不增加新風負荷 的基礎上，兼顧室內空氣品質，改善室內衛(wèi)生環(huán)境。本發(fā)明是通過下述技術方案實現的。本發(fā)明包括輸入模塊，存儲模塊，新 風量計算和控制模塊，新風閥控制模塊，再冷控制模塊，焓差控制的水流量調節(jié)模塊和輸出模塊。輸入模塊采集所需的數據，包括采樣時刻和該時刻系統(tǒng)送風的溫度、濕度、 總的新風量，各個區(qū)域室內溫度、濕度的設定值和送風流量以及經過末端盤管 以后送風的溫度、濕度，并將采集的所有數據送入存儲模塊。存儲模塊將預先存儲的室內人數與時間的函數關系和各個區(qū)域的送風量以 及系統(tǒng)總的新風量一起送入到新風量計算和控制模塊，同時將系統(tǒng)和經過末端 盤管以后的送風溫度、濕度，各個區(qū)域室內溫度、濕度的設定值送到再冷控制 模塊。新風量計算和控制模塊根據已經確定的函數關系計算各區(qū)域人數，按照 ASHRAE Standard 62-1999的通風標準確定各區(qū)域的最小新風需求量、總新風 需求量和各區(qū)域的新風需求比，確定其中最大的新風需求比，以該值作為系統(tǒng) 新風比的設定值。將總新風需求量和總新風量的采樣值送到新風閥控制模塊， 將各區(qū)域的新風需求比和新風需求比的設定值送到再冷控制模塊。新風閥控制模塊以總新風需求量為設定值，通過和總新風量采樣值的比較 來調整系統(tǒng)風閥的開度，根據PID控制將闊位信息傳遞給輸出模塊。再冷控制模塊根據室內溫度、濕度的設定值，各個區(qū)域的新風需求比和最 大新風需求比以及系統(tǒng)送風的溫度、濕度計算各區(qū)末端送風焓值設定值，將其 傳遞給焓差控制的水流量調節(jié)模塊，焓差控制的水流量調節(jié)模塊根據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)風閥和末端盤管水閥。與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明根據系統(tǒng)實時的總新風需求 量為設定值，控制系統(tǒng)新風閥門的開度，各區(qū)送風量由本區(qū)空調負荷決定。如 果在新風過量的區(qū)域，即新風比要求比較低的區(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)域的送風量，從而將節(jié)省出來的新風轉移給其 他新風不足的區(qū)域，這樣既沒有增加新風負荷也避免了冷熱抵消，同時兼顧了 室內的空氣品質。本發(fā)明對系統(tǒng)的新風量進行優(yōu)化分配，可以使各區(qū)域在均滿足室內空氣品 質的前提下，盡量減少系統(tǒng)新風量，并且避免熱量抵消，達到節(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—新風量計算和控制模塊，4一新風 閥控制模塊，5—再冷控制模塊，6—焓差控制的水流量調節(jié)模塊，7—輸出模塊。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括輸入模塊l，存儲模塊2，新風量計算和控制模塊 3，新風閥控制模塊4，再冷控制模塊5，焓差控制的水流量調節(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 連接到新風量計算和控制模塊3的輸入端、再冷控制模塊5的輸入端，新風量 計算和控制模塊3的輸出端分別與風閥控制模塊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節(jié)模塊6的輸 入端連接，焓差控制的水流量調節(jié)模塊6的輸出端連接到輸出模塊7，新風閥控 制模塊4的輸出端也連接到輸出模塊7。輸入模塊1采集所需的數據采樣時刻和該時刻系統(tǒng)送風的溫度、濕度、 總的新風量，各個區(qū)域室內溫度、濕度的設定值和各區(qū)域的送風量以及經過末 端盤管以后送風的溫度、濕度，將所有的數據送入存儲模塊2。存儲模塊2將 預先存儲的室內人數與時間的函數關系 十a,(t-tJ+flJt-toXt-O+.-' + ^t-toXt-tH/^^ + l^的送風量以及系統(tǒng)總的新風量， 一起送到新風量計算和控制模塊3，同時將系 統(tǒng)和經過末端盤管以后的送風溫度、濕度，各個區(qū)域室內溫度、濕度的設定值 送到再冷控制模塊5。對建筑物進行觀察，記錄在特定時刻(室內的實際人數尸,，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時刻室內人數計算值 P,——L時刻室內的實際人數將以上各式聯(lián)立，可以解得系數"。,^,… 也先寫入存儲模塊中，供新風量計算和控制模塊3調用。本模塊中系數"。,^，…，" 允許修改設定。新風量計算和控制模塊3根據已經確定的函數關系計算采樣時刻各區(qū)域人 數，然后按照AS服AE Standard 62-1999新的通風標準確定各區(qū)域的最小新風 需求量，計算系統(tǒng)總新風需求量、各區(qū)域的新風需求比，確定其中新風比需求 的最大值，以該值作為系統(tǒng)新風比的設定值。將系統(tǒng)總新風需求量和總新風量 的采樣值送到新風閥控制模塊4，將各區(qū)域的新風需求比和新風比設定值送到 再冷控制模塊5。最小新風需求量的確定如下<formula>formula see original document page 7</formula> (2) 其中Vp是每人所需的新風量，P是室內人數，VB是每平方米建筑面積所需 的新風量，A為所需通風空調區(qū)域的面積。再冷控制模塊5根據系統(tǒng)和經過末端盤管以后的送風溫度、濕度，各個區(qū) 域室內溫度、濕度的設定值計算系統(tǒng)和經過各區(qū)末端盤管以后的送風焓值和室 內設定的焓值(見公式7)，在新風需求比低于新風比設定值的區(qū)域采用盤管輔 助加熱或制冷，計算VAV末端的空氣焓值(見公式6),以該焓值為設定值和經 過各區(qū)末端盤管以后計算得到的送風焓值一起送到水流量控制模塊6。 各個區(qū)域的新風需求量<formula>formula see original document page 7</formula> (3)各區(qū)域的實際送風量應該控制在<formula>formula see original document page 7</formula> (4)
假設房間負荷不發(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)末端送風焓值設定值為<formula>formula see original document page 7</formula> (6)系統(tǒng)送風焓值l和各區(qū)室內設定焓值tLt[i]由下式計算<formula>formula see original document page 8</formula> (7)式中-t——干球溫度 d——含濕量Z[i]——當前時刻第i個區(qū)域的新風需求比Z,——所有區(qū)域中最大的新風需求比Msa[i]——當前時刻第i個區(qū)域需要的送風量G。a[i]——當前時刻第i個區(qū)域實際的送風量Q[i]——當前時刻第i個區(qū)域負荷Hsa——當前時刻AHU送風的焓值Hsst[i]——當前時刻第i個區(qū)域室內設定的焓值Hsup[i]——當前時刻第i個區(qū)域經過末端盤管后的焓值新風閥控制模塊4和焓差控制水流量調節(jié)模塊6將風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)新風閥 和盤管水閥。末端盤管的水流量通過PID焓差控制來實現。本發(fā)明根據系統(tǒng)實時的總新風需求量為設定值，控制系統(tǒng)新風閥門的開度， 各區(qū)送風量由本區(qū)空調負荷決定。如果在新風過量的區(qū)域，即新風比要求比較 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 量，從而將節(jié)省出來的新風轉移給其他新風不足的區(qū)域，這樣既沒有增加新風 負荷也避免了冷熱抵消，同時兼顧了室內的空氣品質。
權利要求
1. 一種基于VAV空調新風優(yōu)化分配的控制器，包括輸入模塊(1)，存儲模塊(2)，新風量計算和控制模塊(3)，新風閥控制模塊(4)，再冷控制模塊(5)，焓差控制的水流量調節(jié)模塊(6)和輸出模塊(7)，其特征在于輸入模塊(1)采集所需的數據，包括采樣時刻和該時刻系統(tǒng)送風的溫度、濕度、總的新風量，各個區(qū)域室內溫度、濕度的設定值和送風流量以及經過末端盤管以后送風的溫度、濕度，并將采集的所有數據送入存儲模塊(2)；存儲模塊(2)將預先存儲的室內人數與時間的函數關系和各個區(qū)域的送風量以及系統(tǒng)總的新風量一起送入到新風量計算和控制模塊，同時將系統(tǒng)和經過末端盤管以后的送風溫度、濕度，各個區(qū)域室內溫度、濕度的設定值送到再冷控制模塊(5)；新風量計算和控制模塊(3)根據已經確定的函數關系計算各區(qū)域人數，按照ASHRAE Standard 62-1999的通風標準確定各區(qū)域的最小新風需求量、總新風需求量和各區(qū)域的新風需求比，確定其中最大的新風需求比，以該值作為系統(tǒng)新風比的設定值，將總新風需求量和總新風量的采樣值送到新風閥控制模塊(4)，將各區(qū)域的新風需求比和新風需求比的設定值送到再冷控制模塊(5)；新風閥控制模塊(4)以總新風需求量為設定值，通過和總新風量采樣值的比較來調整系統(tǒng)風閥的開度，根據PID控制將閥位信息傳遞給輸出模塊(7)；再冷控制模塊(5)根據室內溫度、濕度的設定值，各個區(qū)域的新風需求比和最大新風需求比以及系統(tǒng)送風的溫度、濕度計算各區(qū)末端送風焓值設定值，將其傳遞給焓差控制的水流量調節(jié)模塊(6)，焓差控制的水流量調節(jié)模塊(6)根據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)風閥和末端盤管水閥。
2. 如權利要求1所述的基于VAV空調新風優(yōu)化分配的控制器，其特征是 所述存儲模塊(2)，其中預先存儲的室內人數與時間的函數關系，具體為<formula>formula see original document page 2</formula>記錄在特定時刻〔室內的實際人數尸,，即i5(。=尸,，i=0， 1 ，…，n ，t——時間ti——第i個特定的觀測時刻 P(t)—-1時刻室內人數計算值 Pi——ti時刻室內的實際人數將以上各式聯(lián)立，解得系數A,^,…A，也先寫入存儲模塊中，供新風量計算和控制模塊(3)調用。
3.如權利要求2所述的基于VAV空調新風優(yōu)化分配的控制器，其特征是系數a。，a,，…,fl"允許修改設定。
全文摘要
基于VAV空調新風優(yōu)化分配的控制器，屬于建筑環(huán)境設備及控制技術領域。本發(fā)明中，輸入模塊采集所需的數據送到存儲模塊，存儲模塊存儲所需要的數據，新風量計算和控制模塊計算系統(tǒng)總新風需求量和各區(qū)域的新風需求比，找到其中最大的新風需求比，以該值為系統(tǒng)送風的新風比設定值。新風閥控制模塊以系統(tǒng)總的新風需求量為設定值，按PID控制將結果傳遞給風閥執(zhí)行器。再冷控制模塊計算各區(qū)末端的送風設定焓值，傳遞給焓差控制的水流量調節(jié)模塊，該模塊根據經過末端盤管后的送風設定焓值和采樣值按PID控制將閥位信息傳遞水閥執(zhí)行器。本發(fā)明既沒有增加新風負荷也避免了冷熱抵消，同時兼顧了室內的空氣品質。
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