专利名称：空调控制方法及空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用大温度差比例控制阀门的空调控制方法及空调系统，更具体地说，本发明涉及通过将大温度差比例控制阀门的控制从室内控制中分离出来进行独立控制的方式，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，提高空调控制系统的通用性，特别是在改装(renewal)时无须依赖空调机器的更新而实现的改良技术。
背景技术：
以前，在例如水式中央冷暖系统的散热终端机器即风机盘管装置中，给热交换器循环供给冷热水时，一般使用ON/OFF控制方式的二通阀门。这种ON/OFF控制方式的阀门是以全开或者全关的阀门开度工作。
但是，使用这种ON/OFF控制方式的阀门时，难以对冷热水进行适应其热负荷的细微的流量控制(例如将使风机盘管装置输出的冷热水的出口温度变为所指定的温度)。以制冷运转为例，当送水管温度设置为7℃，回水管温度设置为17℃时，回水管温度在12℃返回，且实际还处于要求制冷能力的情况等。在这种情况下，在送水管和回水管之间无法确保所指定的温度差，即使冷热没有被充分利用，结果还是陷入冷热不足的状态。
另外，无法确保送水管和回水管之间的大温度差存在以下缺点不能降低配管的尺寸，导致初始成本的增加，同时也会加大搬运动力，造成运转成本的增加。
鉴于上述问题，已经开发出了大温度差比例控制阀门，以能够对冷热水进行适应热负荷的细微的流量控制。如图4所示，使用现有的大温度差比例控制阀门的空调系统，在启动时等室内负荷大的时候，由控制器5控制送风风机1以“强”方式运转。例如通过当时的室内检测传感器3，由控制器5掌握室内负荷的大小，控制器5根据其温度差，向送风风机1发出控制信号。通过送风风机1的运转，循环气或者室外空气被引入室内。此时，循环气或者室外空气流经作为热交换器的冷热水盘管7，与冷热水进行热交换，并被引入室内。这样，对室内供暖或者制冷。当室内温度达到所设置的温度时，送风风机1根据控制器5发出的控制信号，自动以“中”或者“弱”的方式运转。
当室内温度达到所设置的温度后，如果送风风机1的送风量减少，则通过冷热水盘管7的空气量减少。而一方面，如果供给冷热水盘管7的冷热水量为一定时，热交换率就会降低，并从冷热水盘管7将要返回还没有充分热交换的冷热水。此时，安装在冷热水回水管上的出口温度检测传感器11检测从冷热水盘管7返回的冷热水的温度，当此温度与入口温度之间的温度差小时，控制器5判断出还未进行充分的热交换，并向大温度差比例控制阀门13发送信号，使大温度差比例控制阀门13的阀门开度缩小。由此，具有尚未用尽的制冷能力的冷热水长时间滞留在冷热水盘管7中，能够与送风空气进行充分的热交换。
这里，参照图5，对图4所示的空调系统中的工作过程进行比较具体的说明。当开始(ON)空调运转时(st1)，空调机以及风机盘管装置经规定时间(一般是3分钟左右)被强制启动(st3)。然后，为使回水管的温度差达到所设置的值，开始(ON)回水温度控制(st5)。在这个回水温度控制中，判断回水管的温度差是否达到了所设置的值，如果回水管的温度差未达到所设置的值时，根据室内检测传感器3，所述控制器5对大温度差比例控制阀门13进行比例控制(st7)。比例控制的结果，若回水管的温度差达到所设置的值，就减小大温度差比例控制阀门13的阀门开度(st9)。如果不给空调机输入OFF信号(st11)，则再次返回到回水温度控制(st5)步骤，并重复进行同样的过程。一方面，如果输入OFF信号，则控制结束。
根据该空调控制方法，当与入口温度的温度差小时，可以判断出还未达到充分的热交换，并能让还具有未用尽的制冷、供暖能力的冷热水进行充分的热交换。其结果，可以提高热交换率。因此，能加大风机盘管装置的入口和出口温度差，也能减少冷热水系统的循环水量，并且伴随着泵容量、配管尺寸的降低可以减少初始成本，以及根据运转功率的减少还可以削减运转成本。
专利文献1日本专利公开2000-266228号公报发明内容但是，上述现有的空调控制方法及空调系统是在开始回水温度控制时，判断回水管的温度差是否达到所设置的值，当回水管的温度差没有达到所设置的值时，根据室内检测传感器3，控制器5对大温度差比例控制阀门13进行比例控制。即，大温度差比例控制阀门13置于室内温度控制系统之中，在其中成为由控制器5连动控制的结构(室内控制连动型)。因此，现有的上述空调系统中，特别是在改装时，针对不更新原来空调机的情况，仅对大温度差比例控制阀门13不能应用了。换言之，为了获得大温度差比例控制阀门的优势就必须更新空调机(即，大温度差比例控制阀门的采用对空调机器的更新具有依赖性)。其结果是，使用上述大温度差比例控制阀门的室内控制连动型空调系统存在通用性低的问题。
另外，使用大温度差比例控制阀门的室内控制连动型的空调系统，由于需要与室温传感器进行连动控制，所以新设工程自不用说，对改造工程的施工也很烦杂，且会增加施工成本。而且，由于需要与室温传感器进行连动控制，导致控制配线施工时很容易发生错误配线，另外运转调整也由于需要连动控制的确认，所以变得很烦杂。
有鉴于此，本发明的目的在于提供不依赖于空调机的更新而可以进行设备施工的空调控制方法及空调系统，因此，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，新设工程自不用说，对改造工程也可变得容易且便宜，另外还可以防止错误配线的发生，可以容易地实现运转调整。
为达到上述目的，本发明的空调控制方法为在给风机盘管装置的热交换器循环供给冷热水的同时，让室内空气通过该热交换器，使所述冷热水与该室内空气进行热交换的空调系统的空调控制方法，其特征在于，检测连接在所述热交换器的回水管的冷热水温度，为使该冷热水温度达到指定温度，由比例控制阀门增减控制通过所述热交换器的冷热水量的第1处理；该增减控制的经过时间达到规定时间Tb时，强制全关所述比例控制阀门的过程为第2处理；该全关状态的经过时间达到规定时间Tc时，强制全开所述比例控制阀门的过程为第3处理；该全开状态的经过时间达到规定时间Td时，再次返回到所述第1处理，重复进行所述增减控制以后的处理。
这种空调控制方法中，检测出回水管的冷热水温度，为使该冷热水温度达到指定温度，由比例控制阀门增减控制通过热交换器的冷热水量，当该增减控制经过规定时间Tb时，强制全关比例控制阀门。其后，当该全关状态经过规定时间Tc时，强制全开比例控制阀门，而且，当该全开状态经过规定时间Td时，再次重复进行增减控制以后的处理。总之，比例控制阀门在每规定时间依次重复增减控制、全关状态与全开状态的操作控制。由此，增减控制之后，由于比例控制阀门强制处于全关状态，从而积极地出现过载状态(相对于需求热量，供给热量少的状态)，此后，由于变为全开状态，从而可以得到大温度差。该过载状态根据当初的全开状态所得到的大量的冷热水供给迅速解除，并最终转移到增减控制(回水温度控制)状态，保持了在大温度差下的平衡。因此，这种空调控制方法中比例控制阀门没有置于室内温度控制系统之中，而是成为与室内控制没有直接关系的独立型。由此，无须依赖于空调机的更新，且改装时，即使不对原来的空调机进行更新，也可以应用比例控制阀门，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，新设工程自不用说，对改造工程的设备施工也可以变得容易且便宜。
另外，上述空调控制方法中，其特征在于，所述增减控制的经过时间Tb的范围为10分钟≤Tb≤60分钟；所述全关状态的经过时间Tc的范围为3分钟≤Tc≤10分钟；以及所述全开状态的经过时间Td的范围为3分钟≤Tc≤10分钟。
这种空调控制方法中，增减控制的经过时间Tb的范围在10分钟≤Tb≤60分钟时，增减控制是以最适当的时间长执行。即，增减控制比10分钟短时，不能得到稳定的增减控制；另外，比60分钟长时，积极设置的过载状态的间隔过长，随着室温变化而变动的负荷，难以得到大温度差带来的效果。另外，全关状态的经过时间Tc的范围在3分钟≤Tc≤10分钟时，最适合获得积极的过载状态。即，比3分钟短时，不能得到过载状态；比10分钟长时，对风机盘管装置的热供给陷入严重不足的状态，导致室温变化超过界限(感觉到不舒服的温度差，例如制冷时的2℃左右)。另外，全开状态的经过时间Td的范围在3分钟≤Td≤10分钟时，可在最适当的时机解除由于强制的全关状态而产生的过载状态。即，比3分钟短时，无法充分解除过载状态；比10分钟长时，大温度差增减控制带来的效果变得缓慢。
进一步的，本发明的空调系统是在给风机盘管装置的热交换器循环供给冷热水的同时，室内空气通过该热交换器，使所述冷热水与该室内空气进行热交换的空调系统，包括用于检测连接在所述热交换器的回水管的冷热水温度的出口温度检测传感器；用于根据该出口温度检测传感器发出的检测信号，为使所述冷热水温度达到指定温度，对通过所述热交换器的冷热水量进行增减控制的比例控制阀门；用于当所述增减控制的经过时间达到规定时间Tb时，强制全关所述比例控制阀门，同时当该全关状态的经过时间达到规定时间Tc时，强制全开所述比例控制阀门，且当该全开状态的经过时间达到规定时间Td时，再次使所述比例控制阀门进行增减控制的控制单元。
这种空调系统中，比例控制阀门不置于室内温度控制系统之中，相对于现有的室内控制连动型，是作为与室内控制没有直接关系的独立型而使用的。这样，通过将比例控制阀门的控制从室内控制中独立出来的方式，空调系统新设时自不用说，也可以降低改装时的成本。另外，由于无需与室内检测传感器进行连动控制，所以很难产生错误配线的问题，也可以容易地进行运转调整。
根据本发明的空调控制方法，由于为使冷热水温度达到指定温度，对通过热交换器的冷热水量进行增减控制，当增减控制的经过时间达到规定时间Tb时，强制全关比例控制阀门，当全关状态的经过时间达到规定时间Tc时，强制全开比例控制阀门，当全开状态的经过时间达到规定时间Td时，再次重复进行增减控制以后的处理，所以比例控制阀门不置于室内温度控制系统之中，而是从现有的室内控制连动型分离，成为与室内控制没有直接关系的独立型。因此，无须依赖于空调机的更新，改装时即使不对原来的空调机进行更新的情况，也可以应用比例控制阀门。其结果，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，新设工程的自不用说，对改造工程的设备施工也可变得容易且便宜。
根据本发明的空调系统，由于具备检测回水管的冷热水温度的出口温度检测传感器、根据出口温度检测传感器发出的检测信号，对通过热交换器的冷热水量进行增减控制的比例控制阀门、强制地使比例控制阀门以规定时间进行全关、全开或者增减控制的控制单元，所以可以将比例控制阀门从现有的室内控制连动型中分离出来，作为与室内控制没有直接关系的独立型而使用。这样，通过将比例控制阀门的控制从室内控制中独立出来的方式，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，新设空调系统时自不用说，还可以降低改装时的成本。另外，由于无需与室内检测传感器进行连动控制，所以很难产生错误配线的问题，也可以容易地进行运转调整。
图1为本发明空调系统的结构图；图2为使用图1所示的空调系统的空调控制方法的处理过程的流程图；图3为图2所示的空调控制方法中，表示阀门开度以及各部分温度与经过时间之间的相互关系的说明图；图4为现有的空调系统的结构示意图；图5为使用图4所示的现有的空调系统的空调控制方法的处理过程的流程图。
具体实施例方式
以下，参照附图，说明本发明的空调控制方法及空调系统的较佳实施方式。
图1为本发明空调系统的结构图。此外，与图4所示的部件相同的部件用同一符号表示，省略对其的重复说明。
空调系统100中设置空调机21。空调机21给冷热水盘管7循环供给冷热水的同时，让室内空气通过此冷热水盘管7，从而使冷热水与室内空气进行热交换，其中，冷热水盘管7为风机盘管装置的热交换器。
冷热水盘管7与来自水式中央冷暖系统或者蓄热系统中的冷热水的送水管23以及冷热水的回水管25相连接，其中，水式中央冷暖系统或者蓄热系统没有示出。另外，空调机21中内藏有送风风机1，送风风机1将使从室内吸入的室内空气通过冷热水盘管7来进行热交换，并将变成冷热风的室内空气再次吹向室内。另外，该送风风机1例如由逆变控制器5可以实现送风量的可变控制，其中，室内检测传感器3发出的室内温度检测信号输入至所述逆变控制器5中。
即，当启动时等室内负荷大的时候，送风风机1由控制器5以“强”方式运转。根据例如当时的室内检测温度与所设置的温度之间的温度差，控制器5掌握室内负荷的大小，控制器5根据此温度差向送风风机1发出控制信号。当室内温度达到所设置的温度时，送风风机1根据控制器5发出的控制信号，自动以“中”或者“弱”的方式运转。
连接在冷热水盘管7的冷热水的回水管25上，安装了出口温度检测传感器11，出口温度检测传感器11用于检测通过冷热水盘管7后(完成热交换后)的冷热水温度。在该冷热水的回水管25上的出口温度检测传感器11的下游侧安装有大温度差比例控制阀门(以下称为“比例控制阀门”)13，比例控制阀门13的阀门开度可以实现无级控制。即，该比例控制阀门13对通过冷热水盘管7的冷热水量进行增减控制，以使冷热水的回水管25的检测温度达到指定温度。比例控制阀门13可以较佳地使用如日本专利公开2000-266228号公报上公开的“热动阀门”、日本专利第2644423号说明书中公开的“流量控制阀门”等。
在比例控制阀门13上设置例如可进行反馈控制的控制部，该控制部没有示出，通过将出口温度检测传感器11发出的检测信号输入至该控制部，进行所述增减控制。因此，在冷热水盘管7中，通过全风量时，能够进行最大额定能力的热交换，并在额定的返回温度时回水。另外，冷热水盘管7根据比例控制阀门13的增减控制补偿返回温度，使其能够确保与入口侧的大的温度差。在制冷时，比如相对于送水7℃、回水为17℃的温度差是10℃；在供暖时，比如相对于送水45℃、回水为35℃的温度差是10℃。
比例控制阀门13上连接了可进行序列(sequence)控制的控制单元27。控制单元27由具备继电器以及计时器等的可编程序列器(PS)组成。当比例控制阀门13进行增减控制的经过时间达到后述的规定时间Tb时，控制单元27强制全关比例控制阀门13。而且，当比例控制阀门全关状态的经过时间达到后述的规定时间Tc时，控制单元27强制全开比例控制阀门13。更进一步的，当比例控制阀门全开状态的经过时间达到规定时间Td时，控制单元27让比例控制阀门13再次进行增减控制。总之，比例控制阀门13受控制单元27的控制，在每规定时间依次重复增减控制、全关状态以及全开状态。
下面，针对具有如上所述结构的空调系统的空调控制方法进行说明。
图2为使用图1所示空调系统的空调控制方法的处理过程的流程图该空调控制方法中，首先，开始(ON)空调机21的运转(st21)时，空调机器类被强制启动(st23)。接着，在第1处理中，由出口温度检测传感器11检测连接在冷热水盘管7的冷热水的回水管25的冷热水温度，为使冷热水温度达到指定温度，由比例控制阀门13增减控制通过冷热水盘管7的冷热水量，即进行回水温度控制(st25)。
接着，在第2处理中，当该增减控制的经过时间达到规定时间Tb时(st27)，强制全关比例控制阀门13(st29)。
接着，在第3处理中，当该全关状态的经过时间达到规定时间Tc时(st31)，强制全开比例控制阀门13(st33)。
其后，当全开状态的经过时间达到规定时间Td时(st35)，若不给空调机21输入运转停止信号(st37)，则再次回到第1处理，并重复进行增减控制以后的与上述同样的处理过程。一方面，若输入停止信号，则控制结束。
这里，增减控制的经过时间Tb的范围在10分钟≤Tb≤60分钟为佳。即，增减控制比10分钟短时，不能得到稳定的增减控制；而且，比60分钟长时，积极设置的过载状态的间隔过长，随着由室温变化而变动的负荷，难以得到大温度差带来的效果。因此，经过时间Tb的范围在10分钟≤Tb≤60分钟时，增减控制可在最适当的时间长内执行。
另外，全关状态的经过时间Tc的范围在3分钟≤Tc≤10分钟为佳。即，比3分钟短时，不能得到过载状态；比10分钟长时，对风机盘管装置的热供给陷入不足状态，室温变化会超过界限(感觉到不舒服的温度差，例如制冷时2℃左右)。因此，经过时间Tc的范围在3分钟≤Tc≤10分钟内，最适当地得到积极的过载状态。
另外，全开状态的经过时间Td的范围在3分钟≤Td≤10分钟为佳。即，比3分钟短时，不能充分解除过载状态；比10分钟长时，大温度差增减控制带来的效果会变得缓慢。因此，经过时间Td的范围在3分钟≤Td≤10分钟时，可在最适当的时机解除由于强制的全关状态而产生的过载状态。
图3为在图2所示的空调控制方法中，基于实例表示阀门开度以及各部分温度与经过时间之间的相互关系的说明图。在图3中，上段所示为制冷运转时阀门开度的变化，中段所示为室温、出口温度、入口温度的变化，下段所示为将出口温度的温度范围放大表示的扩大图。此例中，由于是基于实例，所以冷热水的送水管23的入口温度设置为7℃，冷热水的回水管25的出口温度设置为15℃。图3所示的例中，首先，强制启动运转，然后，转移至上述实施方式中说明的本发明的空调控制方法上。强制启动运转时，比例控制阀门13全开，从开始运转到大约t2时(稍微超过t2的tα时)强制启动完成，转移至增减控制。
此例中，第1处理的增减控制，在大约t2时～大约t5时(比t5时稍前的tβ时)的时间长Tb内进行。在快到t3时，获知出口温度达到所设置的15℃，而且阀门开度也稳定了。接着，在大约t5时，进行第二处理过程，所述第二处理过程是经过规定时间Tb的比例控制阀门13的强制全关。由此，出口水温、入口水温逐渐上升，室温也从20℃上升到22℃附近。全关状态经过时间Tc，到大约t6前时(比t6时稍前的tγ时)，进行第3处理，即，强制全开比例控制阀门13。从而，出口水温、入口水温急剧下降，返回所设置的温度的同时，室温也从22℃再次向20℃返回。此后，全开状态的经过时间达到规定时间Td，到大约t6后时(稍微超过t6的tδ时)，再次返回到第1处理，重复进行增减控制以后的处理。
该空调控制方法中，检测冷热水的回水管25的冷热水温度，为使该冷热水温度达到指定温度，由比例控制阀门13对通过冷热水盘管7的冷热水量进行增减控制。该增减控制若经过规定时间Tb，则强制全关比例控制阀门。然后，该全关状态若经过规定时间Tc，则强制全开比例控制阀门，进一步，该全开状态若经过规定时间Td，则再次重复进行增减控制以后的处理过程。总之，比例控制阀门13在每规定时间Tb、Tc、Td依次重复增减控制、全关状态与全开状态的操作控制。
以上所述，在增减控制之后，比例控制阀门13强制处于全关状态，从而积极地出现过载状态(相对于需求热量，供给热量少的状态)，其后，由于转变为全开状态，从而可以得到大温度差。该过载状态由当初的全开状态所得到的大量的冷热水供给而迅速解除，并最终转移到增减控制(回水温度控制)状态，从而保持了大温度差下的平衡。
因此，根据该空调控制方法，比例控制阀门13没有置于室内温度控制系统之中，而是从现有的室内控制连动型中分离出来，成为与室内控制没有直接关系的独立型控制。即，无须依赖于空调机的更新，在改装时，即使不更新原来的空调机，也可以应用比例控制阀门13。其结果，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，新设工程的设备施工自不用说，对改造工程的设备施工也能变得容易且便宜。
另外，根据上述空调系统100，由于空调系统100具备了用于检测冷热水的回水管25的冷热水温度的出口温度检测传感器11、根据出口温度检测传感器11发出的检测信号增减控制通过冷热水盘管7的冷热水量的比例控制阀门13、强制地使比例控制阀门13在规定时间全关、全开或者增减控制的控制单元27，所以可以将比例控制阀门13从现有的室内控制连动型中分离出来，作为与室内控制没有直接关系的独立型使用。其结果，通过将比例控制阀门的控制从室内控制中独立出来的方式，可以降低空调系统新设时的成本。另外，由于无需与室内检测传感器3进行连动控制，所以很难产生错误配线的问题，也可容易地进行运转调整。
此外，上述实施方式虽然是以热交换器为空调机21的冷热水盘管7时的情况为例说明的，但是，本发明也可以适用于其他利用VAV控制等的空调机，针对这种情况应用时也会达到与上述内容同样的效果。
权利要求
1.一种在给风机盘管装置的热交换器循环供给冷热水的同时，让室内空气通过该热交换器，使所述冷热水与该室内空气进行热交换的空调系统的空调控制方法，其特征在于，该方法包括检测连接在所述热交换器的回水管的冷热水温度，为使该冷热水温度达到指定温度，由比例控制阀门增减控制通过所述热交换器的冷热水量的第1处理；该增减控制的经过时间达到规定时间Tb时，强制全关所述比例控制阀门的第2处理；该全关状态的经过时间达到规定时间Tc时，强制全开所述比例控制阀门的第3处理；该全开状态的经过时间达到规定时间Td时，再次返回到所述第1处理，重复进行所述增减控制以后的处理。
2.根据权利要求1所述的空调控制方法，其特征在于，所述增减控制的经过时间Tb的范围是10分钟≤Tb≤60分钟；所述全关状态的经过时间Tc的范围是3分钟≤Tb≤10分钟；所述全开状态的经过时间Td的范围是3分钟≤Td≤10分钟。
3.一种在给风机盘管装置的热交换器循环供给冷热水的同时，室内空气通过该热交换器，使所述冷热水与该室内空气进行热交换的空调系统，其特征在于，该系统包括用于检测连接在所述热交换器的回水管的冷热水温度的出口温度检测传感器；用于根据该出口温度检测传感器发出的检测信号，为使所述冷热水温度达到指定温度，对通过所述热交换器的冷热水量进行增减控制的比例控制阀门；用于所述增减控制的经过时间达到规定时间Tb时，强制全关所述比例控制阀门，同时，该全关状态的经过时间达到规定时间Tc时，强制全开所述比例控制阀门，并且该全开状态的经过时间达到规定时间Td时，再次使所述比例控制阀门进行增减控制的控制单元。
全文摘要
提供无需依赖空调机的更新就可以进行设备施工的空调控制方法及空调系统，在不损害大温度差比例控制阀门的优点的情况下，新设工程自不用说，对改造工程的施工也可变得容易且便宜。检测连接在热交换器的回水管的冷热水温度，为使冷热水温度达到指定温度，由比例控制阀门对通过热交换器的冷热水量进行增减控制。当增减控制的经过时间达到规定时间Tb时，强制全关比例控制阀门。当全关状态的经过时间达到规定时间Tc时，强制全开比例控制阀门。当全开状态的经过时间达到规定时间Td时，再次重复进行增减控制以后的处理。
文档编号F24F5/00GK1906446SQ200580001919
公开日2007年1月31日 申请日期2005年4月14日 优先权日2004年4月16日
发明者土田义胜, 葛岡典雄, 加用真实, 齐藤至正 申请人:鹿岛建设株式会社, 昭和工程株式会社