专利名称：空调供冷/热量计量系统及供冷/热量计量方法
空调供冷/热量计量系统及供冷/热量计量方法
所属玟术领塽
本发明涉及一种风机盘管空调供冷/热量计量系统及供冷/热量计量方法， 特别涉及一种应用两个温度传感器、只用一个相对湿度传感器和风量检測装置 的风机盘管空调供冷/热量计量系统及利用焓差法计算风机盘管空调供冷/热量 的计量方法，属热能计量技术领域。 冑景技术
之前，风机盘空调管供冷/热量计量大体采用下面几种方法-(1)、按用户供冷/热房间的面积；(2)、按用冷/热的时间；(3)、按房间 的温度。以上三种方法计费没有理论根据，均为大锅饭的取费方法，不利于节 约能源，未实现建设部要求的"用多少热，缴多少费"。
有的还有用冷/热两用热量表安装在空调的风机盘管的水路上进行冷/热量 计量，这种计量方法虽然能直接湖量到用能的多少，但是存在着下列弊病(1)、 对既有建筑安装时需要破坏原有的供水管道，并且安装复杂；(2)、造价高，一 次性投资大，热量表的寿命只有五年使用中需定期校验，且维修量较大；(3)、 由于空调是在小迸回水温差下运行，而热量表在小温差下瀕量精度很低；(4)、 由于水质的问题户用热量表在使用中易堵塞n
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供了一种风机盘管空调供冷/热量计量系统及 风机盘管空调供冷/热量计量方法，该系统及方法采用湿空气焓差法在风机盘管 风侧计量供冷/热量；在风机盘管的空气进、出口处各安装一个温度传感器，只在风机盘管进口处安装一个相对湿度传感器，风机盘管出口处的含湿量由进口 含湿量经理论推导得出。该系统结构精简，计量方法有严谨的理论依据，技术
成熟、i十量精确。
为了达到所述目的，本发明提供了一种风机盘管空调供冷/热量计量系统， 该系统包括风机盘管进口温度传感器、风机盘管出口温度传感器、风量检瀕装 置和单片计算机；所述进口温度传感器、出口温度传感器和风量检獮装置分别 与单片计算机的I/O 口相连接；进口温度传感器放置在风机盘管空气进口处， 出口温度传感器放置在风机盘管空气出口处；该供冷/热量计量系统还包括一 个放置在风机盘管空气进口处的相对湿度传感器，所述的相对湿度传感器与单 片计算机的I/0口相连接。
本发明的另一方案是提供一种风机盘管空调供冷/热量计量方法，该方法 包括下列步骤
a)、供冷量的计量
在供冷工况时
1) 、每隔时间S分别读取风机盘管进口温度传感器測得的风机盘管空气进 口处的湿空气温度tK相对湿度传感器溯得的风机盘管空气进口处的湿空气相 对湿度* i、出口温度传感器澜得的风机盘管空气出口处的湿空气温度U和风量 检測装置測得的风机盘管空气进口风量G;
2) 、计算风机盘管空气进口湿空气的含湿量di
查表mm度ti时水蒸气的饱和压力Pw值和相,度传^測得的进口湿 空气相对湿度*i代入含湿量计算公式，计算进口湿空气的含湿量dn
3) 、判断有无冷凝水凝结
首先查表得风机盘管空气出口处的湿空气在温度t2时的饱和含湿量 dbh2(g/kg(千空气))，如果山《dbh2则说明没有冷凝水凝结，则转到步骤4);如果 d^dbh2则说明有冷凝水凝结，则转到步骤7);4) 、计算无冷凝水凝结的进、出口湿空气的焓值
由步骤3)的判断，如无冷凝水凝结，则根据进口湿空气的温度tj和进口
湿空气的含湿量di由湿空气的焓值计算公式计算进口湿空气的焓值lH;
根据出口湿空气的温度t2和出口湿空气的含湿量dt由湿空气的焓值计算公 式计算出口湿空气的焓值h2;
5) 、计算无冷凝水凝结的风机盘管在S时间段的供冷量qi 由焓差法计算无冷凝水在时间段S的供冷量qi:
6) 、将无冷凝水供冷量qi累加到总供冷量累加器Q中；
7) 、计算有冷凝水凝结的进、出口湿空气的焓值及冷凝水的热量 由步骤3)的判断，如果dtXibh2，则有冷凝水凝结，冷凝水的质量为进口
湿空气的含湿量与出口湿空气的含湿量之差；
根据进口湿空气的温度ti和进口湿空气的含湿量山由湿空气的焓值计算公 式计算进口湿空气的焓值hn
根据出口湿空气的温度t2和出口湿空气的含湿量d!M由湿空气的焓值计算 公式计算出口湿空气的焓值h2;
根据冷凝水的质量及对应温度计算出冷凝水的热量值q *;
8) 、计算有冷凝水的风机盘管在S时间段的供冷量 根据进口湿空气的焓值hK出口湿空气的洽值h2和冷凝水的热量值q *计算
出风机盘管在S时间段的供冷量q";
9) 、将有冷凝水供冷量qi2累加到总供冷量累加器Q中
b)、供热量的计量 在供热工况时
1)、每隔时间S分别读取进口温度传感器測得的风机盘管空气进口处的湿 空气温度tn、相对湿度传感器溯得的风机盘管空气进口处的湿空气的相对湿度4>rK出口温度传感器渊得的风机盘管空气出口处的湿空气温度tr2和风量检澜 装置测得的风机盘管空气进口风量Gr;
2) 、计算风机盘管空气进口湿空气的含湿量dH
查表得温度tH时水蒸气的饱和压力Pbhrt值和相对湿度传感器測得的进口 湿空气相对湿度4)n代入含湿量计算公式，计算进口湿空气的含湿量dn;
3) 、计算进、出口湿空气的焓值
根据进口湿空气的温度tw和进口湿空气的含湿量dri由湿空气的焓值计算 公式计算进口湿空气的烚值
根据出口湿空气的温度tw和出口湿空气的含湿量dn由湿空气的烚值计算 公式计算出口湿空气的焓值hT2;
4) 、计算风机盘管在S时间段的供热量qw
由焓差法计算在时间段S的供热量
5) 、将供热量qri累加到总供热量累加器Qr中。
本发明的有益效果是
1、 本发明有严谨的理论依据，计量的供冷/热量精度高，以此取费真正体 现了 "用多少热，缴多少费"的要求，充分调动热用户的节能积极性。
2、 本发明独创的采用一支风机盘管进口相对湿度传感器測量相,度，出 口的含湿量由测得的进口参数经过理论推导精确地得出，减少了硬件投资，降 低了因传感器检測带来的误差。
因为风机盘管进口空气的气流为汇流，空气的状态趋于一致，所以空气进 口处温湿度测试点的位置容易确定。但是，风机盘管空气出口处測试点的情况 比较复杂，所以在出口处的不同位置空气状态不同，溯试点的位置不同会带来 误差。本发明风机盘管出口处不设置相对湿度传感器，出口空气的含湿量由进 口含湿量经过理论推导计算得到，增加了计量精度。3、 因丰富的软件设计，减少了硬件投资，因此，本发明的成本低，故障率 也随之降低。
4、 在供冷工况时，因为是降温加湿工况，风机盘管出口湿空气极易因^a和
结露而无法测量；即使不结露，但湿度传感器绝大多数在相对湿度超过抑％时 测量精度开始下降，本发明在高湿的出口不设湿度传感器，因而可避免上述现 象发生。
本发明适用于空调以及地源热泵风机盘管供冷/热系统的供冷/热量计量。
图1是本发明风机盘管空调供冷/热量计量系统硬件框图； 图2是本发明风机盘管空调供冷/热量计量系统程序总流程图； 图3是供冷量的计量子程序流程图； 图4是供热量的计量子程序流程图。
腿雄放
下面结合附图和实施例对本发明迸一步说明 请参见图1，图1是本发明风机盘管空调供冷/热量计量系统硬件框图。 本实施例风机盘管迸口温度传g 102和出口温度传皿103均采用数字 温度传感器，相对湿度传感器l(U采用数字湿度传感器。湿度传感器101和温 度传感器102放置在风机盘管空气进口处，温度传感器103放置在风机盘管空 气出口处。单片计算机105采用16位低功耗单片机，液晶显示器106显示供冷 量、供热量、进出口温度和工作时间。,传自102、 mm传感器W3、相对 湿度传感器101、风量检測装置104和液晶显示器106均与单片计算机105的I
/o相连接。
本实施例的风机盘管空调供冷/热量计量方法，步骤如下-a)、供冷量的计量 在供冷工况时
1) 、每隔时间S分别读取进口温度传感器102瀕得的风机盘管空气进口处 的湿空气温度h (r)、相对湿度传感器101湄得的风机盘管空气进口处的湿空 气相对湿度*i、出口温度传感器103渊得的风机盘管空气出口处的湿空气温度 t2和风量检測装置104潲得的风机盘管空气进口风量G (fflVh);
2) 、计算风机盘管空气进口湿空气的含湿量山
查表得温度tj时水蒸气的饱和压力Pbw值和风机盘管空气进口处的相)M 度传感器溯得的进口湿空气相对湿度啦"代入公式
山=622* 4>i-Pbhj/ (101325—4n-Pbbj)
计算进口湿空气的含湿量ch;
3) 、判断有无冷凝水凝结
首先査表得风机盘管空气出口处的湿空气在温度t2时的饱和含湿量 dbh2(g/kg(干空气))，如果d!《dbh2则说明没有冷凝水凝结，则转到步骤4);如果 d^dbh2则说明有冷凝水凝结，则转到步骤7);
4) 、计算无冷凝水凝结的进、出口湿空气的焓值
由步骤3)的判断，如无冷凝水凝结，风m^管进口湿空气的焓值由下式计
hi = 1.005ti+ 0.001.<h* (1.86*ti + 2501) 风机盘管出口湿空气的焓值由下式计算
h2 - 1.005t2+ 0.001*di.(1.86.t2 + 2501)
5) 、计算无冷凝水凝结的风机盘管在S时间段的供冷量
根据风机盘管进口湿空气的焓值hK风机盘管出口湿空气的焓值h2、风量
G和时间S利用焓差法计算无冷凝水在时间段S的供冷量qi; 6 )、将无冷凝水供冷量qi累加到总供冷量累加器Q中7) 、计算有冷凝水凝结的进、出口湿空气的焓值和抹出冷凝水的热量 由步骤3)的判断，如果山>€^,则有冷凝水凝结，冷凝水的质量为进口
湿空气的含湿量与出口湿空气的含湿量之差； 此时，风机盘管进口湿空气的焓值为-
<formula>formula see original document page 11</formula> 风机盘管出口湿空气的焓值由下式计算-
<formula>formula see original document page 11</formula>根据冷凝水的质量和冷凝水的对应温度计算冷凝水的热量q *;
8) 、计算有冷凝水的风机盘管在S时间段的供冷量
根据进口湿空气的焓值hu出口湿空气的焓值h2、风量G、时间S及冷凝
水的热量q *计算有冷凝水的风机盘管供冷量
9) 、将有冷凝水供冷量qi2累加到总供冷量累加器Q中
b)、供热量的计量 在供热工况时
1) 、每隔时间S分别读取温度传感器拥得的风机盘管空气进口处的空 气温度tn (t)、湿度传感器101測得的风机盘管空气进口处的空气相对湿度
*rl、温度传感器i粉搠得的风机盘管空气出口处的空气温度td 和风量
检測装置104测得的风机盘管空气进口风量Gr (m7h〉；
2) 、计算风机盘管空气进口湿空气的含湿量dn
查表^M度tw时水蒸气的饱和压力Pbhn值和风机盘管空气进口处的相对 湿度传感器測得的进口湿空气相对湿度啦rt,代入公式-<formula>formula see original document page 11</formula>
计算进口湿空气的含湿量drl;3) 、计算进、出口湿空气的焓值
进口湿空气的焓值由下式计算 hri = 1.005tw + O.OOl-drj.(lHi + 2501)
出口湿空气的烚值由下式计算
hr2 - 1.005tw+ 0.001.dri.(L86.tr2+ 2501〉
4) 、计算风机盘管在S时间段的供热量
根据风机盘管进口湿空气的焓值hrl、风机盘管出口湿空气的焓值W、 盘管空气进口风量Gr和风机盘管供热量的时间S利用焓差法计算风机盘管在时 间段S的供热量；
5) 、将供热量qri累加到总供热量累加器Qr中。
请参阅图2，图2是本发明风机盘管空调供冷/热量计量系统程序总流程
系统在步骤201执行初始化，在步骤202判断是否为供冷工况如是，则 在歩骤203执行供冷量的计量子程序，然后返回步骤202;如步骤202的判断结 果为否，则在步骤204执行供热量的计量子程序，然后返回步骤202继续执行。
请参阅图3，图3是供冷量计量子程序流程系统在步骤301初始化计算供冷量子程序，然后在步骤幼2读取进口iaa
传感器測得的风机盘管空气进口处的空气温度tt,在步骤303读取出口温度传
感器灘得的风mi:管空气出口处的空气鹏t2，在歩骤辦^1进口鹏传感
器澜得的风机盘管空气进口处的湿空气相对湿度办i,在歩骤305读取风量检測
装置澜得的风机盘管空气迸口风量g，在步骤306计算wa盘管空气进口湿空气
的，量di.在步骤307査表得风机盘管空气出口处的湿空气在温度te时的饱 和含湿量dh说，然后在步骤308判断di《cfeh2,如是则在歩骤309计算无冷凝 水凝结的进、出口湿空气的洽值，在歩骤310计算无冷皿凝结的风 1#管在S时间段的供冷量qi，在步骤311将无冷凝水供冷量Qi累加到累加器总供冷量Q 中，然后执行步骤312返回；如步骤308的判断结果为否则在步骤313计算 有冷凝水凝结的进、出口湿空气的焓值和冷凝水的热量q水，在步骤314计算有 冷凝水凝结的风机盘管在S时间段的供冷量qi2，在步骤315将有冷凝水总供冷 量qi2累加到累加器总供冷量Q中，最后在步骤312返回。 请参阅图4，图4是供热量的计量子程序流程系统在步骤401初始化计算供热量子程序，然后在步骤402读取进口皿 传感器測得的风机盘管空气迸口处的空气温度在歩骤403读取出口,传 感器测得的风机盘管空气进口处的空气温度t仏在步骤404读取湿度传感器得 到风机盘管空气进口处的湿空气相对湿度小h，在步骤405读取风量检測装置測 得的风机盘管空气进口风量Gr，然后在歩骤406计算风 :管空气进口湿空气 的含湿量dn,在步骤407计算进、出口湿空气的焓值，在步骤408计算风机盘 管在S时间段的供热量，在步骤409计算风机盘管总供热量，最后在步骤410 返回。
权利要求
1、一种风机盘管空调供冷/热量计量系统，该系统包括风机盘管进口温度传感器(102)、风机盘管出口温度传感器(103)、风量检测装置(104)和单片计算机(105)；所述温度传感器(102)、温度传感器(103)和风量检测装置(104)分别与单片计算机(105)的I/O口相连接，温度传感器(102)放置在风机盘管空气进口处，温度传感器(103)放置在风机盘管空气出口处，其特征在于该供冷/热量计量系统还包括一个放置在风机盘管空气进口处的相对湿度传感器(101)，所述的相对湿度传感器(101)与单片计算机(105)的I/O口相连接。
2、 一种风机盘管空调供冷/热量计量方法，该方法包括下列歩骤汰)、供冷量的计量 在供冷工况时1) 、每隔时间S分别读取温度传驊器(102)渊得的风机盘管空 气进口处的湿空气温度^、相对湿度传感器(101)瀕得的风机盘管 空气迸口处的湿空气相对湿度小i、温度传感器(103)測得的风机盘 管空气出口处的湿空气温度t2和风量检测装置(104)測得的风机盘 管空气进口风量G;2) 、计算风机盘管空气进口湿空气的含湿量di 查表得温度t时水蒸气的饱和压力Pw"值和相对湿度传感器(101)測得的进口湿空气相对湿度小i代入湿空气含湿量计算公式， 计算进口湿空气的含湿量du3) 、判断有无冷凝水凝结首先査表得风,管空气出口处的湿空气在温度t2时的饱和含 湿量d啦(g/kg (千空气))，如果山《dbh2则说明没有冷凝水凝结，则转到步骤4):如果(hxibh2则说明有冷凝水凝结，则转到步骤7);4) 、计算无冷凝水凝结的进、出口湿空气的焓值由步骤3)的判断，如无冷凝水凝结，则根据进口湿空气的MJt "和进口湿空气的含湿量(h由湿空气的烚值计算公式计算进口湿空 气的焓值hu根据出口湿空气的温度t2和出口湿空气的含湿量dj由湿空气的 焓值计算公式计算出口湿空气的焓值h2;5) 、计算无冷凝水凝结的风机盘管在S时间段的供冷量qi 由焓差法计算无冷凝水在时间段S的供冷量qi;6) 、将无冷凝水供冷量qi累加到总供冷量累加器Q中；7) 、计算有冷凝水凝结的迸、出口湿空气的焓值及冷凝水的热量由步骤3)的判断，如果diXibh2,则有冷凝水凝结，冷凝水的质量为进口湿空气的含湿量与出口湿空气的含湿量之差；根据进口湿空气的温度tt和进口湿空气的含湿量eh由湿空气的焓值计算公式计算进口湿空气的焓值hi;根据出口湿空气的温度t2和出口湿空气的含湿量dhh2由湿空气 的焓值计算公式计算出口湿空气的焓值h2;根据冷凝水的质量及对应温度计算出冷凝水的热量值q8) 、计算有冷凝水的风机盘管在S时间段的供冷量qi2根据进口湿空气的焓值hK出口湿空气的焓值h2和冷凝水的热量值q水计算出风机盘管在S时间段的供冷量qi2;9) 、将有冷凝水供冷量qi2累加到总供冷量累加器Q中b)、供热量的计量 在供热工况时1)、每隔时间S分别读取温度传感器(102)測得的风机盘管空 气进口处的湿空气温度trt、相对湿度传感器(101)溯得的风机盘管空气进口处的湿空气的相对湿度4 "、温度传感器U03)测得的风机盘管空气出口处的湿空气温度tr2和风量检獮装置測得的风机盘管空气进口风量Gn2) 、计算风机盘管空气进口湿空气的含湿量dn査表皿度t>l时水蒸气的饱和压力Pbhri值和相对湿度传感器(101)测得的进口湿空气相对湿度小rt代入湿空气含湿量计算公式，计算进口湿空气的含湿量drl;3) 、计算进、出口湿空气的焓值根据进口湿空气的温度trt和进口湿空气的含湿量dri由湿空气的焓值计算公式计算进口湿空气的焓值hTl;根据出口湿空气的温度tr2和出口湿空气的含湿量dH由湿空气 的焓值计算公式计算出口湿空气的焓值hl"2;4) 、计算风机盘管在S时间段的供热量Qri 由焓差法计算在时间段S的供热量Qri;5) 、将供热量qri累加到总供热量累加器Qr中。
全文摘要
本发明公开了一种风机盘管空调供冷/热量计量系统及供冷/热量计量方法，系统包括单片机和连接于单片机I/O口的进出口温度传感器、进口相对湿度传感器和风量检测装置。计量方法为供冷量计量1)读取进出口空气温度、进口相对湿度及风量；2)计算进口空气的含湿量；3)判断有无冷凝水，无 转4)，有 转7)；4)计算无冷凝水进出口空气的焓值；5)计算无冷凝水S时段的供冷量；6)累加供冷量；7)计算有冷凝水进出口空气的焓值及冷凝水的热量；8)计算有冷凝水S时段供冷量；9)累加供冷量。供热量计量1)读取进出口空气的温度、进口相对湿度及风量；2)计算进口空气的含湿量；3)计算进出口空气焓值；4)计算S时段的供热量；5)累加供热量。
文档编号G01K17/08GK101629857SQ20081006495
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月18日 优先权日2008年7月18日
发明者周 纪, 睿 纪, 纪义盛 申请人:周 纪