专利名称：一种变风量空调系统总风量法控制方法
技术领域：
本发明涉及通风技术，尤其涉及空调风量的控制方法，特别是一种变风量空调系统总风量法控制方法。
背景技术：
在变风量系统中，风量控制方法是系统能否成功运行的关键环节之一。现有技术中的风量控制方法有定静压控制方法和变静压控制方法。所谓定静压控制，是在送风系统管网的适当位置(常在离风机2/3处)设置静压传感器，在保持该点静压一定值的前提下，通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量。所谓变静压控制，就是在保持每个末端的阀门开满在85％-100％之间，即阀门尽可能全开和风管中静压尽可能减小的前提下，通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量。定静压控制方法由于在理论上不能科学地确定静压点和定静压值，在实践过程中往往被回风温度控制取而代之，失去原本变风量系统的价值与意义，因而即将淘汰。而变静压法在日本推广一时后发现，一方面送风温度偏低，影响舒适效果。另一方面系统反应速度迟缓，通讯速度低，因而即将扬弃。
发明内容
本发明所要解决的现有技术中的技术问题是现有技术中的定静压控制方法由于在理论上不能科学地确定静压点和定静压值，在实践过程中往往被回风温度控制取而代之，失去原本变风量系统的价值与意义，因而即将淘汰。而变静压法存在一方面送风温度偏低，影响舒适效果，另一方面系统反应速度迟缓，通讯速度低的问题。
本发明为解决已有技术中的上述技术问题所采用的技术方案是提供一种变风量空调系统总风量法控制方法，所述的这种变风量空调系统总风量法控制方法包括一个通过变频器来调节系统送风量的过程，其中，在所述的通过变频器来调节系统送风量的过程中，包括有一个取得系统实时运行总风量的步骤和一个取得实时最佳需求总风量的步骤，还包括有一个将所述的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量进行比较的步骤，根据经过比较得到的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量的差异量，再利用数字控制器通过变频器调节风机的转速。
进一步的，所述的系统实时运行总风量是在房间末端风阀全开的状态下直接通过毕托管或超声波所测得的风量。。
进一步的，所述的风机转速的调节通过确定预测转速和确定修正转速来实现，所述的预测转速的确定由分频法实现，所述的分频法是将变频器的有效频率范围划分为数个分频区间，空调箱在末端风阀全开的状态下，在每个频率点上通过直接数字控制器计算出一个风量值，任意一个风量值均对应一个频率区间，预测转速的取值选用所述的频率区间内的一个频点。
进一步的，所述的修正转速采用步长法确定，所述的步长法是根据系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量两个值的差异，选用相应的步长值来改变修正转速，所述的修正转速的确定符合以下规则(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＞1％时，Δf＝1；-1％≤(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run≤1％时，Δf＝0；(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＜-1％时，Δf＝1。
其中，∑Gi_run表示空调箱在末端风阀全开时对应的一定风机频率的风量值，∑Gi_demand表示用户总风量的需求值，Δf表示修正转速。
或者，所述的修正转速的确定采用内插法，即符合以下规则Δf＝(∑Gi_demand-∑Gi_run)/(∑Gi0+1_run--∑Gi0_run)*Δf0，其中，所述的∑Gi0+1_run和所述的∑Gi0_run分别表示对应频率范围内所运行的风量。Δf表示修正转速，∑Gi_run表示空调箱在末端风阀全开时对应的一定风机频率的风量值，∑Gi_demand表示用户总风量的需求值。
或者，所述的修正转速的确定采用模糊PID自整定控制方法，由模糊控制器控制输出量的大小。
具体的，在房间末端风阀全开的前提下，每一个区间点的风量值可直接通过DDC(直接数字控制器)控制器计算出来，这就是空调箱在末端风阀全开时，在某一频率点的∑Gi_run值，总风量的需求值为∑Gi_demand，当∑Gi_run与∑Gi_demand不相符合时，可通过调节风机的转速来达到最佳需求总风量，风机的实际转速f＝f0+Δf。
理论上f0的确定应从变频空调风机的L-f曲线中得出(即流量与频率)得出，但在实际工程中，这根曲线是不存在的，这一点在变风量空调系统中尤其严重，因为VAV的风阀开度一直在变化，我们所悉知的管路特性曲线也一直在“无序而频繁”的变动，即使是在某个固定频率下，也不能在理论上确定其运行工况点。f0的确定可采用分频法，即在变频器的有效频率范围内如20Hz-50Hz这一区间内，在房间末端VAV风阀全开的前提下(即在风管特性曲线不变的前提下)，通过DDC计算出每个区间点的风量。如果采用Δf0＝5Hz，那么，就将20Hz-50Hz分成20-25，25-30，30-35，40-45，45-50等6个分频小区间，每一个区间点的风量值可直接通过DDC计算出来，这实际上就是空调箱在末端风阀全开时，在某一频率点的∑Gi_run值，由于此时VAV末端风阀全开，将这个值记为∑Gi0-run。在具体的工程实践中，在某一时刻，只需要比较确定真正的∑Gi_run风量值落在某一分频区间就可以了，如若∑Gi_run＝8500m3/h，落在35-40Hz分频区内，我们就可以确定f0＝35Hz。
修正转速Δf的确定可以采用以下三种方法(1)步长法从f0的确定可以看出，f0只是一个粗略值，需要修正转速Δf来予以不断的修正。其计算如下若(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＞1％则Δf＝1 f＝f0+Δf若-1％≤(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run≤1％则Δf＝0 f＝f0+Δf若(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＜-1％则Δf＝1 f＝f0+Δf(2)内插法Δf＝(∑Gi_demand-∑Gi_run)/(∑Gi0+1_run--∑Gi0_run)*Δf0则f＝f0+Δf
(3)模糊PID自整定控制方法确立Δf目前最科学的方法就是采用模糊PID自整定控制方法是以模糊集合论、模糊数学、模糊语言形式的知识表达和模糊逻辑的规则推理为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。模糊PID控制不依赖于被控对象的数学模型，而是在总结操作经验的基础上实现自动化的一种手段，它根据人工控制规则组织控制决策表，然后由该表决定控制量的大小。其组成核心是具有智能性的模糊控制器。
本发明与已有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明噪音低；可有效地避免系统风量失调；避免系统温度失调；总风量控制在控制性能上具有快速，稳定的特点，不象压力控制下系统压力总是有一些高频小幅振荡；节能效果好；总风量控制方式在控制系统形式上具有比静压控制简单的多的结构形式。此外，本发明的实施投资小，因为一方面它比定静压法少了一套静压传感器，另一方面比变静压法少了若干VAV BOX阀位开关，而采用定静压法每个系统应增加一套静压传感器，而采用变静压法每个VAV BOX应增加一个阀位开关。
本发明的目的、特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
图1是本发明一种变风量空调系统总风量法控制方法的一个优选实施例的系统示意图。
图2是本发明一种变风量空调系统总风量法控制方法的一个优选实施例中采用的用以确定修正转速的模糊PID自整定控制方法示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明一种变风量空调系统总风量法控制方法，包括一个通过变频器来调节系统送风量的过程，其中，在所述的通过变频器来调节系统送风量的过程中，包括有一个取得系统实时运行总风量的步骤和一个取得实时最佳需求总风量的步骤，还包括有一个将所述的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量进行比较的步骤，根据经过比较得到的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量的差异量，再利用数字控制器通过变频器调节风机的转速。在房间末端VAV风阀4全开的前提下(即在风管特性曲线不变的前提下)，通过DDC控制器3计算出每个区间点的风量。每一个区间点的风量值可直接通过DDC控制器3计算出来，这实际上就是空调箱在末端风阀4全开时，在某一频率点的∑Gi_run值。然后根据现场人员的要求通过控制面板2来设定需求总风量，当∑Gi_run与∑Gi_demand不相符合时，由风机1来进行不断的调节(每次调节所得出的风管特性曲线是不相同的)，直至符合控制面板2上所显示的最佳需求总风量。
如图2所示，本发明的一个优选实施例中采用模糊PID自整定控制方法确定修正转速，图中，R为设定值(精确量)，e、ec分别为系统误差与误差变化率(精确量)，E、EC分别反映误差与误差变化的语言变量的模糊集合(模糊量)，U为模糊控制器输出信号论域上的模糊集合(模糊量)，U为模糊控制器输出的控制作用(精确量)，y为系统输出(精确量)。模糊自整定PID控制也称为比例--积分--微分控制，其控制性能决定于比例系数Kp、积分系数K1和微分系数Kd，设计和调试者的任务就是决定这3个系数。模糊自整定PID就是在PID算法的基础上，通过计算当前的误差e和误差的变化率ec，利用工程人员的技术知识和实际操作经验建议知识库(模糊规则)，通过模糊推理来进行参数调整的。
权利要求
1，一种变风量空调系统总风量法控制方法，包括一个通过变频器来调节系统送风量的过程，其特征在于在所述的通过变频器来调节系统送风量的过程中，包括有一个取得系统实时运行总风量的步骤和一个取得实时最佳需求总风量的步骤，还包括有一个将所述的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量进行比较的步骤，根据经过比较得到的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量的差异量，再利用数字控制器通过变频器调节风机的转速。
2，如权利要求1所述的变风量空调系统总风量法控制方法，其特征在于所述的系统实时运行总风量是在房间末端风阀全开的状态下直接通过毕托管或超声波所测得的风量。
3，如权利要求2所述的变风量空调系统总风量法控制方法，其特征在于所述的风机转速的调节通过确定预测转速和确定修正转速来实现，所述的预测转速的确定由分频法实现，所述的分频法是将变频器的有效频率范围划分为数个分频区间，空调箱在末端风阀全开的状态下，在每个频率点上通过直接数字控制器计算出一个风量值，任意一个风量值均对应一个频率区间，预测转速的取值选用所述的频率区间内的一个频点。
4，如权利要求3所述的变风量空调系统总风量法控制方法，其特征在于所述的修正转速采用步长法确定，所述的步长法是根据系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量两个值的差异，选用相应的步长值来改变修正转速，所述的修正转速的确定符合以下规则(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＞1％时，Δf＝1；-1％≤(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run≤1％时，Δf＝0；(∑Gi_demand-∑Gi_run)/∑Gi_run＜-1％时，Δf＝1。其中，∑Gi_run表示空调箱在末端风阀全开时对应的一定风机频率的风量值，∑Gi_demand表示用户总风量的需求值，Δf表示修正转速。
5，如权利要求3所述的变风量空调系统总风量法控制方法，其特征在于所述的修正转速的确定采用内插法，即符合以下规则Δf＝(∑Gi_demand-∑Gi_run)/(∑Gi0+1_run--∑Gi0_run)*Δf0，其中，所述的∑Gi0+1_run和所述的∑Gi0_run分别表示对应频率范围内所运行的风量。Δf表示修正转速，∑Gi_run表示空调箱在末端风阀全开时对应的一定风机频率的风量值，∑Gi_demand表示用户总风量的需求值。
6，如权利要求3所述的变风量空调系统总风量法控制方法，其特征在于所述的修正转速的确定采用模糊PID自整定控制方法，由模糊控制器控制输出量的大小。
全文摘要
一种变风量空调系统总风量法控制方法，包括一个通过变频器来调节系统送风量的过程，其中，在通过变频器来调节系统送风量的过程中，包括有一个取得系统实时运行总风量的步骤和一个取得实时最佳需求总风量的步骤，还包括有一个将系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量进行比较的步骤，根据经过比较得到的系统实时运行总风量和实时最佳需求总风量的差异量，再利用数字控制器通过变频器调节风机的转速。
文档编号F24F11/02GK1837696SQ20051002465
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月25日 优先权日2005年3月25日
发明者霍小平 申请人:上海大智科技发展有限公司