一种夜间机械通风降温节能运行控制方法与流程

本发明属于建筑节能技术领域，特别涉及一种夜间机械通风降温节能运行控制方法。

背景技术

夜间通风降温可以利用昼夜温差的变化规律，在夜间温度较低的时间段进行通风，把室内的热量带出室外，从而达到减少空调运行时间，降低空调能耗的目的。夜间通风按照是否采用机械装置分为夜间自然通风降温和夜间机械通风降温。其中夜间自然通风降温不需要消耗动力，节省设备投资和运行费用，是一种经济的夜间通风方法，但是收到室外风速风压的不确定性和室内空间布局的影响，尝尝难以达到良好的通风效果，特别是对于进深较大的大型公共建筑，夜间自然通风难以实施。

夜间机械通风降温利用风机作为通风装置实现强制通风，便于通风组织和智能控制。特别是对于大型公共空间，进深较大且均安装有通风系统，如果能结合现有通风系统实现夜间通风降温，实现节能运行。

现有的夜间机械通风降温方式多采用时间表控制的方式，通风时间在夜间10～12小时定风量通风。此种控制方式简单的鉴定夜间温度均低于室内温度，但是通过大量的数据分析，夜间气温具有较大的变数，定风量定时的通风方式，有不少的时间是室外温度仍高于26℃的时段，造成夜间通风是引入热量，或者是无效通风降温。并且定风量定时的通风方式，风机运行时间长，也耗费了大量的耗电。

在夜间机械通风控制时，只有在室外气温降低到较低温度开启夜间通风装置，在室内温度降下来，并且室内的蓄积在热质中的热量被带走后关闭机械通风。在尽量多带走室内热量和减少夜间机械通风的时间取得最佳的平衡，实现节能运行。通常需要借助具有逻辑控制功能的智能控制对夜间机械通风降温进行逐时调节，实现节能运行，否则难以实现高效、节能运行夜间机械通风系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效控制夜间机械通风系统的开闭，实现在尽量多的带走室内热量，并减少夜间机械通风时间的夜间机械通风降温节能运行控制方法。

本发明的技术方案实现方式：一种夜间机械通风降温节能运行控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）通过传感器实时获得室内的空气温度和湿度、室外的空气温度和湿度四个参数值；

b）根据测试得到的空气温度和湿度参数按照以下各式计算室内外空气的焓值，

h=1.006t+w(2501+1.86t)………（1）

式（1）中，t为空气干球温度（℃），h为空气焓值（kj/kg），w为空气的含湿量(kg)，由式（2）计算,

w=0.621945pw/(p-pw)………（2）

式（2）中，p为当地的大气压，pw为水蒸气分压力，由式（3）计算,

pw=φpws………（3）

式（3）中，φ为空气相对湿度，pw为水蒸气分压力pa，pws为饱和水蒸气分压力，可由式（4）计算得到，

ln(pws)=c8/t+c9+c10t+c11t²+c12t³+c13ln(t)………（4）

式（4）中，t为空气温度的绝对温度t=273.5+t;

c8=5.8002206×10³

c9=1.3914993

c10=4.8640239×10^-2

c11=4.1764768×10^-5

c12=1.4452093×10^-8

c13=6.5459673

按照相关标准，风机的最大能耗为0.32wh/m³，那么根据回风与室外空气的焓值差，判定建筑是否还有足够的蓄冷能力，确定是否需要关闭机械通风系统;

c）将夜间室内外温湿度、空气焓值参数值为基础，建立智能控制模型；当夜间室外气温低于室内气温3℃，并且室内气温高于20℃时，开启风机进行夜间通风降温；当回风的空气焓值与室外空气焓值之差小于0.9kj/kg时，表示室内热量的交换已经较弱，室外空气降温的能力已经接近于风机的能耗，此时应停止夜间机械通风，关闭风机；

d）利用可编程逻辑控制器plc或者在fpga编程实现的逻辑直接编译成硬件电路，智能控制建筑风机的启停和风量调整，实现节能运行。

本发明通过实时获得室内外的空气温度和湿度参数，智能的控制夜间机械通风系统的开闭，实现只有在室外气温降低到较低温度开启夜间通风装置，在室内温度降下来，并且室内的蓄积在热质中的热量被带走后关闭机械通风，从而在尽量多带走室内热量和减少夜间机械通风的时间取得最佳的平衡，实现节能运行。

附图说明

图1是本发明的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

实施例：一种夜间机械通风降温节能运行控制方法，包括以下步骤：

a）通过传感器实时获得室内的空气温度和湿度、室外的空气温度和湿度四个参数值。

b）根据测试得到的空气温度和湿度参数按照以下各式计算室内外空气的焓值，

h=1.006t+w(2501+1.86t)………（1）

式（1）中，t为空气干球温度（℃），h为空气焓值（kj/kg），w为空气的含湿量(kg)，由式（2）计算,

w=0.621945pw/(p-pw)………（2）

式（2）中，p为当地的大气压，pw为水蒸气分压力，由式（3）计算,

pw=φpws………（3）

式（3）中，φ为空气相对湿度，pw为水蒸气分压力pa，pws为饱和水蒸气分压力，可由式（4）计算得到，

ln(pws)=c8/t+c9+c10t+c11t²+c12t³+c13ln(t)………（4）

式（4）中，t为空气温度的绝对温度t=273.5+t;

c8=5.8002206×10³

c9=1.3914993

c10=4.8640239×10^-2

c11=4.1764768×10^-5

c12=1.4452093×10^-8

c13=6.5459673

按照相关标准，风机的最大能耗为0.32wh/m³，那么根据回风与室外空气的焓值差，判定建筑是否还有足够的蓄冷能力，确定是否需要关闭机械通风系统。

c）将夜间室内外温湿度、空气焓值参数值为基础，建立智能控制模型，如图1所示，夜间室外温度t0，夜间室外相对湿度φ0，夜间室内温度tin，夜间室内相对湿度φin；当夜间室外温度低于夜间室内温度3℃，并且夜间室内温度高于20℃时，开启风机进行夜间通风降温；当回风的空气焓值hau与室外空气焓值h0之差小于0.9kj/kg时，其中回风温度tau，相对湿度φau，表示室内热量的交换已经较弱，室外空气降温的能力已经接近于风机的能耗，此时应停止夜间机械通风，关闭风机。之所以采用焓值差来控制风机的关闭，是因为即使室内温度降到和室外一致，但是由于室内热质尚有较大蓄冷能力，此时仍应继续进行夜间通风。

d）利用可编程逻辑控制器plc或者在fpga编程实现的逻辑直接编译成硬件电路，智能控制建筑风机的启停和风量调整，实现节能运行。

本发明利用计算机模拟软件对成都市夏季空调季节（5月1日～9月31日）的夜间机械通风智能控制运行的节能效果进行模拟计算，采用控制与采用定时定风量控制相比，采用本发明的控制方法，机械通风系统的夜间通风时间由1540小时减少到864小时，夜间通风时间减少43.9%，也就是说减少风机能耗42.9%，同时由于减少了高温时段的夜间通风，空调能耗降低了28%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。