一种基于空气焓值的新风处理控制方法及系统与流程

本发明涉及中央空调的技术领域，更具体地说，涉及一种基于空气焓值的新风处理控制方法及系统。

背景技术：

在我国，2014年建筑能耗总量超过12.5亿吨标准煤，占社会总能耗30％。中央空调能耗占建筑总能耗65％，其中，空调机房能耗占空调系统能耗70％左右。空调系统中引入室外新风是保障良好室内空气品质的关键。在夏季室外空气焓值和气温高于室内空气焓值和气温时，空调系统为处理新风势必要消耗准是。在我国南方地区，尤其是亚热带温热地区，中央空调系统中有相当大的一部分能耗用在室外新风处理上面。传统的中央空调系统运行方式通常是采用设定新风峋的供应方式，来满足对应的室内面积和人员最低新风需求，并不关注所处理过的新风的空气状态(如空气焓值)。特别是在过渡季节(如春季和秋季)，因不能及时有效、准确的监测室内外空气焓值，而不能较好地提供新风，导致能量浪费，不能达到节能的目的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能及时有效、准确的监测室内外空气焓值，而不能较好地提供新风，导致能量浪费，不能达到节能的目的缺陷，提供一种基于空气焓值的新风处理控制方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于空气焓值的新风处理控制方法，包括以下步骤：

S1、采集室外的空气焓值及新风机组的温度，同时根据空气焓值的计算公式进行计算，以获得预送进室内的预送空气焓值；

S2、根据所采集的室外空气焓值和所计算得到的预送空气焓值以及能量守恒定律建立热平衡等式；

S3、根据所述热平衡等式计算所述新风机组的冷冻水需求量，并根据计算得到的所述新风机组的冷冻水需求量控制所述新风机组的冷冻水管阀门的开启比例，以调节冷冻水的水流量；

S4、每隔T分钟重复一次所述步骤S1至所述步骤S3，其中，T为正数。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，在所述步骤S1中，所述室外空气焓值通过空气焓值传感器采集。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，在所述步骤S1中，所述采集新风机组的温度包括：

采集所述新风机组冷冻水的供水管内的供水温度和回水管内的回水温度。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，在所述步骤S1中，所述空气焓值的计算公式为：

iin，sup＝(1.01+1.84din，sup)tin，sup+2500din，sup

其中，

iin，sup：表示新风机组预送进室内的预送空气焓值；

din，sup：表示新风机组经新风处理后的空气含湿量；

tin，sup：表示新风机组送风口处的空气温度。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，所述空气焓值的计算公式中，所述新风机组经新风处理后的空气含湿量由以下公式计算获得：

Pin，sup＝0.07394tin，sup³-0.2556tin，sup²+62.49tin，sup+581.9

其中，

RHin，sup：表示预送进室内的空气相对湿度；

Pin，sup：表示预送进室内的空气气压。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，所述预送进室内的空气相对湿度RHin,sup采用预设相对湿度；所述预设相对湿度为90％～95％。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，所述新风机组送风口处的空气温度tin,sup采用预设温度；所述预设温度为17℃～19℃。

在本发明所述的基于空气焓值的新风处理控制方法中，优选地，所述热平衡等式为：

F·Δi＝C·M·ΔT

Δi＝(iout-iin,sup)

ΔT＝Tsup-Trtn

其中，

Δi：表示室外空气焓值与预送空气焓值的差值；

F：表示新风风量；

M：表示冷冻水的需求量；

ΔT：表示冷冻水供水温度与回水温度的差值；

Tsup：表示冷冻水的供水温度；

Trtn：表示冷冻水的回水温度；

C：表示水的比热容。

本发明还提供一种基于空气焓值的新风处理控制系统，包括：

采集单元，用于采集室外的空气焓值及新风机组的温度，同时根据空气焓值的计算公式进行计算，以获得预送进室内的空气焓值；

建模单元，用于根据所采集的室外空气焓值和所计算得到的预送进室内的空气焓值以及能量守恒定律建立热平衡等式；

处理控制单元，用于根据所述热平衡等式计算所述新风机组的冷冻水需求量，并根据计算得到的所述新风机组的冷冻水需求量控制所述新风机组的冷冻水管路阀门的开启比例，以调节冷冻水的水流量；

重复执行单元，用于每隔T分钟重复一次所述采集单元、所述建模单元以及所述处理控制单元执行的步骤，其中，T为正数。

实施本发明的基于空气焓值的新风处理控制方法及系统，具有以下有益效果：本发明通过实时监测室外及室内的空气焓值，以及新风机组冷冻水供水温度和回水温度，根据能量守恒定律获得新风机组实际的冷冻水的需求量，进而控制冷冻水水管阀门的开启比例，从而实现了对冷冻水流量的控制，在保证室内空气品质的前提下，最终实现对中央空调新风系统节能的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基于空气焓值的新风处理控制方法的流程示意图；

图2是本发明基于空气焓值的新风处理控制系统一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

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，对本发明作进一步详细说明。

本发明的基于空气焓值的新风处理控制方法及系统适用于中央空调节能领域，通过实时监测室内外的空气焓值，实时控制新风机组冷冻水管道阀门的开启比例，进而实现对冷冻水流量的控制，及时调整送风量，减少了不必要的风量输送，在保证室内空气品质的前提下，最终实现中央空调新风系统节能的目的。

如图1所示，为本发明的基于空气焓值的新风处理控制方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

S1、采集室外的空气焓值及新风机组的温度，同时根据空气焓值的计算公式进行计算，以获得预送进室内的预送空气焓值；

S2、根据所采集的室外空气焓值和所计算得到的预送空气焓值以及能量守恒定律建立热平衡等式；

S3、根据所述热平衡等式计算所述新风机组的冷冻水需求量，并根据计算得到的所述新风机组的冷冻水需求量控制所述新风机组的冷冻水管阀门的开启比例，以调节冷冻水的水流量；

S4、每隔T分钟重复一次所述步骤S1至所述步骤S3，其中，T为正数。

优选地，在步骤S1中，室外空气焓值通过空气焓值传感器采集。可以理解地，空气的焓值是指空气所含有的绝热量。在本发明的实施例中，可在相应的监测点增加空气焓值传感器实时监测室外的空气焓值，并将所测得的空气焓值上传到中央处理器，以便后续的步骤中直接对室外空气焓值的提取及实时监控室外空气焓值。在本发明的实施例中，空气焓值传感器可以选择本领域技术人员熟知的空气焓值传感器，本发明对空气焓值传感器的具体型号不作限定。

进一步地，在步骤S1中，采集新风机组的温度包括：

采集新风机组冷冻水的供水管内的供水温度和回水管内的回水温度。优选地，在本发明的实施例中，供水管内的供水温度和回水管内的回水温度通过温度传感器进行采集。可以理解地，对于新风机组冷冻水的供水温度和回水温度的采集可以每隔几分钟采集一次，例如可以每隔5分钟、每隔4分钟或者每隔3分钟采集一次供水温度和回水温度的数据，具体选择间隔多少分钟可根据实际运用的设备及操作的时间进行确定，本发明对此不作限定。通过每隔几分钟对新风机组冷冻水的供水温度和回水温度的采集，从而实现对新风机组冷冻水供水温度和回水温度的实时监测，掌握新风机组冷冻水的实际状况。进一步地，在本发明的实施例中，对新风机组冷冻水的供水管和回水管内水温的测试所采用的温度传感器可以选用本领域技术人员所熟知的温度传感器，本发明对其型号不作具体限定。

具体地，空气焓值的计算公式为：

iin,sup＝(1.01+1.84din,sup)tin,sup+2500din，sup

其中，

iin，sup：表示新风机组预送进室内的预送空气焓值；

din，sup：表示新风机组经新风处理后的空气含湿量；

tin，sup：表示新风机组送风口处的空气温度。

另外，在空气焓值的计算公式中，新风机组经新风处理后的空气含湿量由以下公式计算获得：

P＝0.07394tin，sup³-0.2556tin，sup²+62.49tin，sup+581.9

其中，

RHin，sup：表示预送进室内的空气相对湿度；

Pin，sup：表示预送进室内的空气气压。

可以理解地，根据以上公式即可换算出新风机组预送进室内的预送空气焓值。

优选地，在本发明的实施例中，预送进室内的空气相对湿度RHin，sup采用预设相对湿度，且预设相对湿度为90％～95％。

优选地，在本发明的实施例中，新风机组送风口处的空气温度tin，sup采用预设温度，且预设温度为17℃～19℃。

优选地，在本发明的实施例中，热平衡等式的具体公式为：

F·Δi＝C·M·ΔT

Δi＝(iout-iin，sup)

ΔT＝Tsup-Trtn

其中，

Δi：表示室外空气焓值与预送空气焓值的差值；

F：表示新风风量；

M：表示冷冻水的需求量；

ΔT：表示冷冻水供水温度与回水温度的差值；

Tsup：表示冷冻水的供水温度；

Trtn：表示冷冻水的回水温度；

C：表示水的比热容。

可以理解地，根据热平衡等式即可换算出新风机组冷冻水的实际需求量，即：

可以理解地，本发明的基于空气焓值的新风处理控制方法，通过利用空气焓值传感器实时监测室外的空气焓值，并利用温度传感器实时监测新风机组冷冻水供水温度和回水温度，根据能量守恒定律，换算出新风机组实际的冷冻水的需求量，从而依据计算得到的新风机组实际的冷冻水的需求量，进而反馈调节控制新风机组冷冻水管的阀门开启比例，以实现对新风机组冷冻水的水流量控制，达到了在保证室内空气品质的前提下，最终实现中央空调新风系统节能的目的。

另外，在本发明的实施例中，每隔T分钟重复执行一次从步骤S1至步骤S2的步骤,进而实现对新风机组冷冻水的水流量进行实时的动态控制，达到新风处理系统节能的目的。其中，T为正数，具体的数值取值需根据实际的应用需求进行选择确定。本发明对此不作限定。

本发明的基于空气焓值的新风处理控制方法提供了一种快速而简单的现场中央空调新风系统冷冻水的水流量控制的技术方案，即在新风机组进口处相应监测点设置空气焓值传感器，同时在新风机组出风口处设置空气温度及相对湿度传感器，实时监测室外的空气焓值及预送进室内的新风中的空气温度及相对湿度，从而通过根据能量守恒定律计算得到的新风机组的冷冻水的需求量，以控制冷冻水管的阀门的开启比例，例如，当出风口处的温度传感器和相对湿度传感器所采集到的数据进一步实现对新风机组冷冻水的水流量的控制，从而达到实时监新风机组冷冻水供应的实时状况，达到对新风处理系统的冷冻水供应进行实时的动态控制，最终实现新风处理系统节能的目的。

如图2所示，为本发明一种基于空气焓值的新风处理控制系统，该系统包括：

采集单元100，用于采集室外的空气焓值及新风机组的温度，同时根据空气焓值的计算公式进行计算，以获得预送进室内的空气焓值。

建模单元200，用于根据所采集的室外空气焓值和所计算得到的预送进室内的空气焓值以及能量守恒定律建立热平衡等式。

处理控制单元300，用于根据热平衡等式计算新风机组的冷冻水需求量，并根据计算得到的新风机组的冷冻水需求量控制新风机组的冷冻水管阀门的开启比例，以调节冷冻水的水流量。

重复执行单元400，用于每隔T分钟重复一次采集单元100、建模单元200以及处理控制单元300执行的步骤，其中，T为正数。

具体地，采集单元100所采集的室外空气焓值可通过采用空气焓值传感器进行汤匙得到。可以理解地，空气的焓值是指空气所含有的绝热量。在本发明的实施例中，可在相应的监测点增加空气焓值传感器实时监测室外的空气焓值，并将所测得的空气焓值上传到中央处理器，以便后续的步骤中直接对室外空气焓值的提取及实时监控室外空气焓值。在本发明的实施例中，空气焓值传感器可以选择本领域技术人员熟知的空气焓值传感器，本发明对空气焓值传感器的具体型号不作限定。

进一步地，采集单元100所采集的新风机组的温度包括：采集新风机组冷冻水的供水管内的供水温度和回水管内的回水温度。优选地，在本发明的实施例中，供水管内的供水温度和回水管内的回水温度通过温度传感器进行采集。可以理解地，对于新风机组冷冻水的供水温度和回水温度的采集可以每隔几分钟采集一次，例如可以每隔5分钟、每隔4分钟或者每隔3分钟采集一次供水温度和回水温度的数据，具体选择间隔多少分钟可根据实际运用的设备及操作的时间进行确定，本发明对此不作限定。通过每隔几分钟对新风机组冷冻水的供水温度和回水温度的采集，从而实现对新风机组冷冻水供水温度和回水温度的实时监测，掌握新风机组冷冻水的实际状况。进一步地，在本发明的实施例中，对新风机组冷冻水的供水管和回水管内水温的测试所采用的温度传感器可以选用本领域技术人员所熟知的温度传感器，本发明对其型号不作具体限定。

具体地，在采集单元100中所采用的空气焓值的计算公式为：

iin，sup＝(1.01+1.84din,sup)tin,sup+2500din,sup

其中，

iin,sup：表示新风机组预送进室内的预送空气焓值；

din,sup：表示新风机组经新风处理后的空气含湿量；

tin,sup：表示新风机组送风口处的空气温度。

另外，在空气焓值的计算公式中，新风机组经新风处理后的空气含湿量由以下公式计算获得：

P＝0.07394tin，sup³-0.2556tin，sup²+62.49tin，sup+581.9

其中，

RHin，sup：表示预送进室内的空气相对湿度；

Pin，sup：表示预送进室内的空气气压。

可以理解地，根据以上公式即可换算出新风机组预送进室内的预送空气焓值。

优选地，在本发明的实施例中，预送进室内的空气相对湿度RHin，sup采用预设相对湿度，且预设相对湿度为90％～95％。

优选地，在本发明的实施例中，新风机组送风口处的空气温度tin，sup采用预设温度，且预设温度为17℃～19℃。

优选地，在本发明的实施例中，热平衡等式的具体公式为：

F·Δi＝C·M·ΔT

Δi＝(iout-iin，sup)

ΔT＝Tsup-Trtn

其中，

Δi：表示室外空气焓值与预送空气焓值的差值；

F：表示新风风量；

M：表示冷冻水的需求量；

ΔT：表示冷冻水供水温度与回水温度的差值；

Tsup：表示冷冻水的供水温度；

Trtn：表示冷冻水的回水温度；

C：表示水的比热容。

可以理解地，根据热平衡等式即可换算出新风机组冷冻水的实际需求量，即：

可以理解地，本发明的基于空气焓值的新风处理控制方法，通过利用空气焓值传感器实时监测室外的空气焓值，并利用温度传感器实时监测新风机组冷冻水供水温度和回水温度，根据能量守恒定律，换算出新风机组实际的冷冻水的需求量，从而依据计算得到的新风机组实际的冷冻水的需求量，进而反馈调节控制新风机组冷冻水管的阀门开启比例，以实现对新风机组冷冻水的水流量控制，达到了在保证室内空气品质的前提下，最终实现中央空调新风系统节能的目的。

另外，在本发明的实施例中，重复执行单元400采集单元100、建模单元200以及处理控制单元300执行的步骤。可以理解地，每隔T分钟重复执行一次，可以实现对新风机组冷冻水的水流量进行实时的动态控制，达到新风处理系统节能的目的。其中，T为正数，具体的数值取值需根据实际的应用需求进行选择确定。本发明对此不作限定。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。