一种变温差自适应空调末端控制系统和控制方法
【专利摘要】一种变温差自适应空调末端控制系统和控制方法。该空调系统的末端采用变温差自适应控制方法，将采集到的数据进行计算处理，获得最佳温差，并通过控制系统控制实际温差达到或最接近计算温差，使空调末端循环冷冻水温差随工况自适应变化，维持流量恒定，从而达到整个空调系统的水力平衡。
【专利说明】一种变温差自适应空调末端控制系统和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变温差自适应空调末端控制系统和控制方法，属暖通空调领域。【背景技术】
[0002]随着经济的发展，中央空调系统成为现代建筑物中不可缺少的设施之一。由于中央空调系统耗能量通常较大，故其节能设计势在必行。要确保中央空调系统按照设计的技术参数运行，保证系统运行的可靠性并达到良好的温控效果，中央空调系统的水力平衡控制是一项关键技术。
[0003]为了解决中央空调系统水力不平衡的问题，现有技术采用的方法，通常是在系统供水和回水管路中和末端风机盘管设置动态或静态的流量平衡阀。
[0004]在中央空调冷冻水系统中，靠近冷冻水泵的末端风机盘管过流量，距离冷冻水泵较远的风机盘管欠流量。流量过大，对风机盘管的换热量影响不大；但流量过小，对风机盘管的换热有较大的影响，这是因为风机盘管水侧换热系数比风侧换热系数大许多。为此在水平横管上布置动态压差平衡阀，维持各区域供、回水压差恒定；在末端风机盘管供水管路上设置动态流量平衡电动二通阀，用以保证风机盘管所需水量，同时起到根据温控信号开启或关断与风机盘管相连的水路的功能；对于组合式空气处理机或新风机，在供水管路上设置动态压差平衡电动调节阀，用以维持机组供、回水压差恒定，并根据出风温度调节机组所需水量。
[0005]设置平衡阀虽然可以实现冷冻水系统水力平衡，但是平衡阀的压力损失比较大，且进出口压差需要达到一定值，流量才可以实现平衡。这是由于平衡阀的作用是在进口端的压力升高的时候，在压力的作用下通过机械或电动方式自动调节减小阀口的通流截面积，从而减小流量到预先设定的值，当阀的进口端的压力降低的时候，能自动调节增大阀口端的截面积，使流量增大到预先设定的值。通过反复不断的调节，保持管路中的流量维持在一个相对稳定的水平，但这种调节流量误差较大通常有±25%。并且，这样的系统中近端风机盘管平衡阀压差较大，但远端风机盘管平衡阀的压差较小，为了让平衡阀发挥作用，使远端风机盘管平衡阀的压差达到维持流量平衡的最小压差，就必须提高水泵的扬程；另一方面，空调系统中安装了多个平衡阀后，也会增大系统的流动阻力，为了克服这些阻力，也只能以增大水泵输送功率的方法来解决，这样就增加了整个系统内的能耗。从这个意义上讲，冷冻水系统设置平衡阀虽然也可以解决系统水力失调，却增大了输送水泵的功耗，因此不f倉泛。
[0006]为了得到比较好的控制效果，现有技术中也有采用恒定温差控制系统对空调末端进行控制，即在风机盘管的进水口和出水口各设置一个温度传感器，获得风机盘管进出水温差，当换热盘管空气侧的空气流量、温度发生变化时，控制器根据检测到的不同温度，将实际进出水温差与设定温差比较，电动调节阀根据差值调节阀门开度，改变水流量，以保持进出水温度差值不变。通过实验发现，固定温差无法满足所有的工况。在接近名义工况(进风干球温度27°C、湿球温度19.5°C、进水温度7°C、回水温度12°C)时，设定5°C温差才可能较好的维持。工况发生变化，实际温差将大幅度波动，随之流量也跟着大幅度波动。由于风机盘管的换热特性是管内换热系数远大于管外翅片侧换热系数，因此当水流量满足要求时，继续增大水流量，对风机盘管换热量的提高不大，即使水流量进一步增加，并不能相应增加换热效果，从而造成这部份能量的浪费，这样的调节也不利于整个系统的水力平衡。
[0007]另外，进水温度直接影响到风机盘管的换热量，固定温差的调节方式还会产生与实际应用严重不相匹配的情况。当进水温度下降时，风机盘管传热温差增大，换热量增大，实际温差就会变大，此时为了满足设定的进出水温差，调节阀会不断开大增加开度，即增加水流量；进水温度上升时，换热量减小，实际温差减小，同样为了满足设定的进出水温差，调节阀会不断关小减少开度，反而减少了水流量。这一调节过程明显不太合理。
[0008]所以采用流量平衡阀和固定温差控制这两种调节都存在一定的缺陷，采用流量平衡阀将使系统阻力增大及增加功耗，采用固定温差控制会造成水流量的变化幅度大，使全网的水力平衡不易控制，而且在某些特定的情况下，系统会出现不利于控制的误操作。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题，是克服上述采用流量平衡阀和恒定温差控 制系统存在的缺陷，获得全网的水力平衡，同时达到节能的效果。
[0010]为了解决以上技术问题，本发明的技术方案是，提出了一种变温差自适应空调末端控制系统，包括控制器、调节阀，所述变温差自适应空调末端控制系统用于空调系统的末端控制，控制系统通过调节阀控制空调末端供给风机盘管的冷冻水流量，实现空调系统全网水力平衡；其特征为:所述变温差自适应空调末端控制系统具有变温差自适应调节功能，通过接收进水温度、进风湿球温度，确定空调末端风机盘管的最佳进出水温差，并将采集到的实际进出水温差与最佳进出水温差比较，根据比较结果输出控制信号调整所述调节阀的阀门开度:当实际进出水温差小于最佳进出水温差时，输出第一控制信号使所述调节阀的阀门开度减小；当实际进出水温差大于最佳进出水温差时，输出第二控制信号使所述调节阀的阀门开度增大。
[0011]优选地，所述控制器设置有运算模块，运算模块根据接收到的进水温度和进风湿球温度信号进行计算处理得出最佳进出水温差。
[0012]进一步，所述变温差自适应空调末端控制系统在风机盘管进风口设置有湿球温度传感器，湿球温度传感器和所述控制器电连接或无线信号连接；或者所述变温差自适应空调末端控制系统设置有干球温度传感器和湿度传感器，所述的干球温度传感器、湿度传感器和所述控制器电连接或无线信号连接，所述控制器根据干球温度传感器、湿度传感器得出湿球温度。
[0013]优选地，所述控制器内设置有查询模块，查询模块中具有对应各参数相关的最佳进出水温差，控制器根据接收到的进水温度、进风湿球温度可以得出相应的最佳进出水温差。查询模块可以是查询表，也可以是其它便于查询的方式。
[0014]优选地，最佳进出水温差匕T与进水溫度Tw1、进风湿球温度Ts相关:其中，aT为计算最佳进出水温差，Ts为进风湿球温度，Twi为进水温度,aTjj为名义工况下的进出水温差W δ为修正常量。
[0015]进一步，最佳进出水温差与进水温度"Tw1、进风湿球温度"Ts、风量档位相关,最佳进出水温差
【权利要求】
1.一种变温差自适应空调末端控制系统，包括控制器、调节阀，所述变温差自适应空调末端控制系统用于空调系统的末端控制，控制系统通过调节阀控制空调末端供给风机盘管的冷冻水流量，实现空调系统全网水力平衡；其特征为:所述变温差自适应空调末端控制系统具有变温差自适应调节功能，通过接收进水温度、进风湿球温度，确定空调末端风机盘管的最佳进出水温差，并将采集到的实际进出水温差与最佳进出水温差比较，根据比较结果输出控制信号调整所述调节阀的阀门开度:当实际进出水温差小于最佳进出水温差时，输出第一控制信号使所述调节阀的阀门开度减小；当实际进出水温差大于最佳进出水温差时，输出第二控制信号使所述调节阀的阀门开度增大。
2.根据权利要求1所述的变温差自适应空调末端控制系统，其特征为:所述控制器设置有运算模块，运算模块根据接收到的进水温度和进风湿球温度信号进行计算处理得出最佳进出水温差。
3.根据权利要求2所述的变温差自适应空调末端控制系统，其特征为:所述变温差自适应空调末端控制系统在风机盘管进风口设置有湿球温度传感器，湿球温度传感器和所述控制器电连接或无线信号连接；或者所述变温差自适应空调末端控制系统设置有干球温度传感器和湿度传感器，所述的干球温度传感器、湿度传感器和所述控制器电连接或无线信号连接，所述控制器根据干球温度传感器、湿度传感器得出湿球温度。
4.根据权利要求1所述的变温差自适应空调末端控制系统，其特征为:所述控制器内设置有查询模块，查询模块中具有对应各参数相关的最佳进出水温差，控制器根据接收到的进水温度、进风湿球温度可以得出相应的最佳进出水温差。
5.根据权利要求1-4其中任一所述的变温差自适应空调末端控制系统，其特征为:最佳进出水温差AT与进水温度Twl、进风湿球温度TS相关:
6.根据权利要求1-4其中任一所述的变温差自适应空调末端控制系统，其特征为:最佳进出水温差与进水温度Twl、进风湿球温度TS风量档位相关，最佳进出水温差:
7.根据权利要求6所述的变温差自适应空调末端控制系统，其特征为:在风机盘管的进水管路和出水管路上设置有测温球阀，所述测温球阀的测量信号线和控制器电连接；所述变温差自适应空调末端控制系统在出水管路上设置有带有执行器的流量调节阀，所述的流量调节阀执行器与控制器电连接；所述变温差自适应空调末端控制系统还设置有温控面板、湿球温度传感器或湿度传感器，温度传感器与所述温控面板或控制器电连接或无线信号连接。
8.一种变温差自适应空调末端控制方法，其特征在于:变温差自适应空调末端控制系统用于空调系统的末端控制，控制系统通过调节阀控制空调末端供给风机盘管的冷冻水流量，实现空调系统全网水力平衡；所述变温差自适应空调末端控制系统具有变温差自适应调节功能，控制方法包括以下步骤:(10)、通过接收进水温度、进风湿球温度，确定空调末端风机盘管的最佳进出水温差；(20)通过接收进水温度、出水温度得出实际进出水温差；(30)将实际进出水温差与最佳进出水温差比较，根据比较结果输出控制信号调整调节阀的阀门开度以控制进入风机盘管的进水量:当实际进出水温差小于最佳进出水温差时，输出第一控制信号使所述调节阀的阀门开度减小；当实际进出水温差大于最佳进出水温差时，输出第二控制信号使所述调节阀的阀门开度增大。
9.根据权利要求8所述变温差自适应空调末端控制方法，其特征为:在步骤(10)中，通过接收进水温度、进风湿球温度、风速档位信号，确定空调末端风机盘管的最佳进出水温
差:
10.根据权利要求8所述变温差自适应空调末端控制方法，其特征为:所述控制系统为权利要求1-7其中任一所述的控制系统。
【文档编号】F24F11/00GK103673201SQ201210331817
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】尹斌 申请人:杭州三花研究院有限公司