專利名稱：變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)，特別涉及一種有變風(fēng)量末端裝置、采用變 頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。屬于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng) 領(lǐng)域，用于樓宇自控的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
由于中央空調(diào)能耗在建筑能耗中所占比例舉足輕重，空調(diào)節(jié)能技術(shù)越來越受到人 們的重視。作為一種節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)，變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)(VAV)是通過變風(fēng)量末端裝置 調(diào)節(jié)送入房間的風(fēng)量或新回風(fēng)混合比來保證房間溫度的，同時(shí)相應(yīng)變頻調(diào)節(jié)送、回風(fēng)機(jī)維 持有效、穩(wěn)定運(yùn)行，并動(dòng)態(tài)調(diào)整新風(fēng)量保證室內(nèi)空氣品質(zhì)及有效利用新風(fēng)能源的一種高效 的全空氣式的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，是一種節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)，特別適合于高檔的智能 化辦公大樓、大型建筑區(qū)域。對于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要由空調(diào)機(jī)組側(cè)控制裝置和末端空調(diào)房間控制裝 置組成，因此VAV系統(tǒng)的控制分為兩個(gè)部分，一是末端控制部分，其工作過程是根據(jù)設(shè)定溫 度和房間溫度的偏差調(diào)節(jié)變風(fēng)量末端裝置VAV-BOX中風(fēng)閥的開度，使送風(fēng)量和房間負(fù)荷大 小相適應(yīng)，末端變風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)完整的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；二是空調(diào)機(jī)組側(cè)的控制部分， 它有兩個(gè)控制回路一個(gè)控制回路是送風(fēng)靜壓的控制回路，當(dāng)某一個(gè)VAV-BOX末端發(fā)生變 化使得送風(fēng)管上特性點(diǎn)的靜壓偏離設(shè)定值時(shí)，根據(jù)靜壓偏差的大小，通過變頻器控制風(fēng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速，使總風(fēng)量與總負(fù)荷大小相適應(yīng)，使靜壓又回到設(shè)定值附近。另一個(gè)控制回路是送風(fēng) 溫度(在空氣處理機(jī)出口處)控制回路，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化，引起送風(fēng)溫度偏離設(shè)定值，根據(jù) 偏差大小，調(diào)節(jié)冷熱水電動(dòng)兩通閥的開度，改變進(jìn)入空氣處理機(jī)的冷熱水量，使送風(fēng)溫度又 回到設(shè)定值附近，保證送風(fēng)的質(zhì)(即送風(fēng)溫度)不變。在控制中保持送風(fēng)壓力不變的目的 是為了減少一個(gè)房間的變風(fēng)量末端裝置調(diào)節(jié)時(shí)對其他房間的干擾。理論上可以證明，這種 方式的節(jié)能效果是非常有限的。為了提高節(jié)能效果，隨著電子控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展出了一種空氣處 理機(jī)AHU的最小靜壓控制方法，在這種控制系統(tǒng)中，其末端VAV-BOX變?yōu)榘嘿F的智能終端， 其在國內(nèi)的推廣和應(yīng)用受到了限制，為此根據(jù)實(shí)際的需求又產(chǎn)生了總風(fēng)量控制方法對變風(fēng) 量空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量進(jìn)行控制，即不通過靜壓控制總風(fēng)量，而是根據(jù)壓力無關(guān)型VAV末端裝 置設(shè)定的風(fēng)量，確定系統(tǒng)的總風(fēng)量，計(jì)算出風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而對風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。總風(fēng)量控制 法具有某種程度上的前饋控制含義，而不同于靜壓控制中的反饋控制。它可以避免使用壓 力測量裝置，減少了一個(gè)風(fēng)機(jī)的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，簡化了控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)可靠性提高。但是， 總風(fēng)量控制增加了末端之間的耦合程度、VAV控制系統(tǒng)與運(yùn)行管理較為復(fù)雜，當(dāng)控制失敗時(shí) 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、空調(diào)品質(zhì)欠佳、節(jié)能效果不顯著等同題，為VAV系統(tǒng)的普及帶來了 嚴(yán)重的障礙，甚至很多VAV系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)不得不按定風(fēng)量系統(tǒng)形式運(yùn)行，造成了初期投 資和運(yùn)行費(fèi)用的極大浪費(fèi)。鑒于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的原因，目前應(yīng)用在變風(fēng)量空調(diào)中的控制系統(tǒng)在推廣應(yīng)用中受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單合理、有變風(fēng)量末 端裝置、采用變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
本發(fā)明所述的基于變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)，采 用如下技術(shù)方案基于變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)，包括主站DDC控 制器、末端溫度控制器、現(xiàn)場總線、末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器。主站DDC控制器 由總線收發(fā)電路、5路0-10V輸出電路、4路0-10V輸入電路、電源電路、RS485總線電路、2 路開關(guān)量輸入/輸出電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)電路組成；其中總線收發(fā)電路的第一輸出端與 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸入端相連，總線收發(fā)電路的第一輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 第一輸出端相連，5路0-10V輸出電路的輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第二輸出端相連， 4路0-10V輸入電路的輸出端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第二輸入端相連，電源電路的輸出 端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第三輸入端相連，RS485總線電路的第一輸出端與單片機(jī)最小 系統(tǒng)的第四輸入端相連，RS485總線電路的第一輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第四輸出 端相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第一輸入/輸出端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第五輸 入/輸出端相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第二輸入/輸出端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的 第六輸入/輸出端相連；上述總線收發(fā)電路的第二輸入端與第一條現(xiàn)場總線電纜相連，總 線收發(fā)電路的第二輸出端與第二條現(xiàn)場總線電纜相連，5路0-10V輸出電路第一輸出端與 空調(diào)機(jī)組新風(fēng)閥控制信號輸入端相連，5路0-10V輸出電路第二輸出端與空調(diào)機(jī)組表冷熱 器控制信號輸入端相連，5路0-10V輸出電路第三輸出端與空調(diào)機(jī)組新風(fēng)機(jī)頻率控制信號 輸入端相連，5路0-10V輸出電路第四輸出端與空調(diào)機(jī)組混風(fēng)閥控制信號輸入端相連，5路 0-10V輸出電路第五輸出端與空調(diào)機(jī)組排風(fēng)閥控制信號輸入端相連，4路0-10V輸入電路第 一輸入端用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)主回風(fēng)管二氧化碳濃度信號輸出端相連，4路0-10V輸入電路 第二輸入端用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)主回風(fēng)管溫度傳感器信號輸出端相連，4路0-10V輸入電路 第三輸入端用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)主送風(fēng)管濕度傳感器信號輸出端相連，4路0-10V輸入電路 第四輸入端用于與空調(diào)機(jī)組表冷熱器控制信號輸出端相連，RS485總線電路的第二輸入端 與通訊轉(zhuǎn)接網(wǎng)關(guān)的輸出端相連，RS485總線電路的第二輸出端與通訊轉(zhuǎn)接網(wǎng)關(guān)的輸入端相 連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第三輸入/輸出端與用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)壓差控制信號輸入 /輸出端相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第四輸入/輸出端與用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)加濕器 控制信號輸入/輸出端相連。從站末端溫度控制器由總線接收/回碼電路、觸摸屏接口電路、2路0-10V電壓輸 出電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD背光板電路、蜂鳴器電路、1路0-10V電壓輸入電路組成；其中 總線接收/回碼電路的第一輸出端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸入端相連，總線接收/回 碼電路的第一輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸出端相連，蜂鳴器電路的輸入端與單片 機(jī)最小系統(tǒng)電路的第二輸出端相連，LCD背光板電路輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第三輸 出端相連，觸摸屏接口電路輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第四輸出端相連，2路0-10V輸出 電路的輸入端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第五輸出端相連，1路0-10V電壓輸入電路輸出端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第二輸入端相連，上述總線收發(fā)電路的第二輸出端與第一條現(xiàn)場總線 電纜相連，總線收發(fā)電路的第二輸入端與第二條現(xiàn)場總線電纜相連，2路O-IOV輸出電路的 第一輸出端與風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第一輸入端相連，2路0-10V輸出電路的第二輸 出端與末端VAV-BOX中的變頻器第一輸入端相連，1路0-10V電壓輸入電路輸入端與末端 VAV-BOX中的變頻器第一輸出端相連。末端變風(fēng)量箱VAV-BOX由變頻器、電機(jī)模塊、風(fēng)機(jī)、電源模塊和帶出風(fēng)口的變風(fēng)量 箱體結(jié)構(gòu)組成；其中變頻器第二輸出端與電機(jī)模塊輸入端相連，變頻器第二輸入端與電機(jī) 模塊輸出端相連，電機(jī)模塊輸出端與風(fēng)機(jī)輸入端相連 。風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器由三態(tài)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)模塊和風(fēng)閥組成；其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第二 輸入端與三態(tài)電源的輸出端相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第輸出端與電機(jī)模塊的輸入端相連，電機(jī)模 塊的輸出端與風(fēng)閥的輸入端相連。所述的基于變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方 法，其特征在于包括以下過程(1).變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)末端風(fēng)量控制過程如下(a).開啟末端溫度控制器后，末端溫度控制器檢測空調(diào)房間或空調(diào)區(qū)域溫度，顯 示在溫控器液晶屏上，末端溫度控制器通過2路O-IOv輸出電路的第一輸出端輸出控制信 號給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端，控制風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器工作打開數(shù)字風(fēng)閥，同時(shí)通過2路O-IOv輸出電 路的第二輸出端輸出控制信號給變頻器的第一輸入端啟動(dòng)風(fēng)機(jī)按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，根據(jù)風(fēng) 機(jī)的額定風(fēng)量，獲得此時(shí)的實(shí)際風(fēng)量，即為檢測風(fēng)量，此時(shí)檢測的風(fēng)量也為末端裝置的需求 風(fēng)量，通過現(xiàn)場總線將檢測的風(fēng)量送入變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器總線收 發(fā)電路第二輸入端，采用總風(fēng)量法集中處理后得到各末端裝置的需求風(fēng)量，通過空調(diào)機(jī)組 側(cè)主站DDC控制器調(diào)節(jié)新風(fēng)機(jī)頻率送出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量。(b).通過末端溫度控制器設(shè)定空調(diào)房間或空調(diào)區(qū)域溫度，溫控器中溫度比較模 塊對設(shè)定溫度和檢測到的室內(nèi)溫度進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)置溫度與當(dāng)前室溫的溫差及其變化趨 勢，利用PID整定的溫度與風(fēng)量對應(yīng)關(guān)系獲得末端裝置需要的風(fēng)量，同時(shí)根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和 額定風(fēng)量以及數(shù)字風(fēng)閥開度，獲得此時(shí)的實(shí)際風(fēng)量，即為檢測的風(fēng)量。(c).末端溫度控制器通過現(xiàn)場總線將需要的風(fēng)量送入變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組 側(cè)主站DDC控制器，采用總風(fēng)量法集中處理后得到各末端裝置的需求風(fēng)量，變頻調(diào)節(jié)空調(diào) 機(jī)組送出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量；(d).根據(jù)末端裝置需要的風(fēng)量控制VAV-BOX內(nèi)的風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(通過電機(jī)無 級平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變室內(nèi)送風(fēng)口的送風(fēng)量大小)從而改變一次風(fēng)流量，直到室內(nèi)溫度 接近設(shè)定溫度為止，隨著室內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度，變風(fēng)量末端VAV-BOX中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為低速 運(yùn)行，此時(shí)如需要再調(diào)節(jié)溫度，則通過調(diào)節(jié)數(shù)字風(fēng)閥的開度實(shí)現(xiàn)，接收末端溫度控制器的 O-IOv電壓控制信號打開和關(guān)閉風(fēng)閥，電壓大于2v打開風(fēng)閥，在2-lOv之間通過比例控制風(fēng) 閥打開的開度，電壓小于2v時(shí)關(guān)閉風(fēng)閥。(e).當(dāng)檢測溫度與設(shè)定溫度沒有差值時(shí)或者兩者差值在某一設(shè)定閾值之內(nèi)，則不 對變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和數(shù)字風(fēng)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過現(xiàn)場總線與變風(fēng)量空調(diào)系 統(tǒng)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，輸入輸出到末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器 的電壓信號均為0-lOv。
(2).變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器控制過程如下(a).主站DDC控制器接收處于同一通訊層的各個(gè)末端由現(xiàn)場總線送入的需求風(fēng) 量信息，計(jì)算變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)所需要的總風(fēng)量，由變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)需要的總風(fēng)量根據(jù)運(yùn)行 參數(shù)計(jì)算空調(diào)機(jī)組變頻器的工作頻率，變頻調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的當(dāng)前送風(fēng)量與同一通訊層 中各個(gè)末端所需的風(fēng)量匹配。(b).主站DDC控制器檢測空調(diào)機(jī)組主送風(fēng)管送風(fēng)溫度，對空調(diào)機(jī)組的冷水閥和熱 水閥進(jìn)行PID控制，以保證送風(fēng)溫度為設(shè)定值。一般情況下，空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)溫度為恒定 值，冷(熱)水閥門根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)際檢測溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使送風(fēng)溫度恒定；送風(fēng)溫度控 制通過在送風(fēng)管路中設(shè)置送風(fēng)溫度傳感器，根據(jù)送風(fēng)溫度與給定值之差，比例調(diào)節(jié)冷熱水 調(diào)節(jié)閥，使送風(fēng)溫度恒定。當(dāng)末端達(dá)到最大或最小設(shè)定風(fēng)量時(shí)仍不能滿足室溫要求，則調(diào)節(jié) 送風(fēng)溫度來達(dá)到室溫控制要求。(c).主站DDC控制器送風(fēng)溫度控制控制方法分為過渡季(春天和秋天)和非過渡 季兩種不同的情況進(jìn)行處理，對于正常(非過渡季)送風(fēng)溫度控制采用表冷、熱器控制其打 開的大小(O-IOv)比例積分控制得到所需要的溫度(由用戶通過參數(shù)設(shè)定的送風(fēng)溫度)，對 于過渡季(春天和秋天)采用新風(fēng)和回風(fēng)混合的方法控制送風(fēng)溫度，過渡季和非過渡季的 判斷通過檢測送風(fēng)管兩端的溫度差異進(jìn)行判斷。本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明末端裝置采用變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥共同調(diào)節(jié)和 控制末端裝置所在區(qū)域的送風(fēng)量，采用這種形式既消除了風(fēng)閥的節(jié)流能量損失，又不需要 風(fēng)量的測量裝置；采用本發(fā)明所述的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)各末端用戶可隨時(shí)根據(jù)需要開 啟、關(guān)閉、調(diào)節(jié)末端送入房間的風(fēng)量，使用非常方便，不會(huì)影響整個(gè)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定 性，某個(gè)節(jié)點(diǎn)的變風(fēng)量末端裝置發(fā)生故障不會(huì)影響其他變風(fēng)量末端裝置的正常運(yùn)行；在控 制方法采用末端溫度控制器根據(jù)設(shè)定溫度計(jì)算出的實(shí)時(shí)需求風(fēng)量和末端溫度控制器根據(jù) 變頻風(fēng)機(jī)計(jì)算出的實(shí)測風(fēng)量，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)得到末端裝置需求風(fēng)量，變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥 兩者共同調(diào)節(jié)送入房間所需要的風(fēng)量，可最大限度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能，同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定 可靠運(yùn)行，這對于中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果的實(shí)現(xiàn)具有重要意義；采用的數(shù)字風(fēng)閥為針對變 風(fēng)量末端裝置研制的產(chǎn)品，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、重量輕，采用無霍爾直流無刷電 機(jī)，采用多重自我保護(hù)技術(shù)，工作條件范圍廣，抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。


圖1 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。圖2 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖3 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器電路原理圖。圖4 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)從站末端溫度控制器電路原理圖。圖5 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)中變風(fēng)量控制過程示意圖。圖6 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器電路原理圖中局部放大圖。圖7 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器電路原理圖中局部放大圖。圖8 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器電路原理圖中局部放大圖。圖9 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器電路原理圖中局部放大圖。圖10 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器電路原理圖中局部放大圖。
圖11 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)從站末端溫度控制器電路原理圖中局部放大圖。圖12 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)從站末端溫度控制器電路原理圖中局部放大圖。圖13 變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)從站末端溫度控制器電路原理圖中局部放大圖。
圖中標(biāo)號名稱a為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組側(cè)控制網(wǎng)絡(luò)；b為變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)末端控 制網(wǎng)絡(luò)；c為現(xiàn)場總線；d為從站節(jié)點(diǎn)劃分的由一個(gè)DDC控制器控制的層^為變風(fēng)量空調(diào)系 統(tǒng)末端控制裝置；f為風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器；g為末端溫度控制器；h為末端VAV-BOX ；1為總線收發(fā)電 路；2為5路0-10V輸出電路；3為4路0-10V輸入電路；4為電源電路；5為RS485總線電 路；6為2路開關(guān)量輸入/輸出電路；7為單片機(jī)最小系統(tǒng)；8為總線接收/回碼電路；9為 觸摸屏接口電路；10為2路0-10V電壓輸出電路；11為單片機(jī)最小系統(tǒng)；12為LCD背光板 電路；13為蜂鳴器電路；m為風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器；η為末端VAV-BOX ;ο為主站DDC控制器；ρ為末端 溫度控制器；q為末端空調(diào)區(qū)域或房間；r為送風(fēng)管；s為回風(fēng)管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體圖示對本發(fā)明提出的基于變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變 風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法的具體實(shí)施步驟做進(jìn)一步描述。如圖1所示為變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，包括中央空調(diào)機(jī)組監(jiān)控管理主 機(jī)、通訊連接網(wǎng)關(guān)、主站DDC控制器、末端溫度控制器、現(xiàn)場總線、末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和 風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器。各個(gè)房間的末端溫度控制器根據(jù)區(qū)域劃分為不同層次，每層中的末端溫度控 制器對應(yīng)一個(gè)主站DDC控制器，各層中的末端溫度控制器通過現(xiàn)場總線與對應(yīng)的主站DDC 控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，然后每層對應(yīng)的主站DDC控制器采用RS485總線將所接收的數(shù)據(jù) 傳送到通訊連接網(wǎng)關(guān)，通訊連接網(wǎng)關(guān)通過計(jì)算機(jī)串口與中央空調(diào)機(jī)組監(jiān)控管理主機(jī)進(jìn)行通 信，對變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的控制信息進(jìn)行處理。如圖2所示，其中主站DDC控制器由總線收發(fā)電路、5路0-10V輸出電路、4路0-10V 輸入電路、電源電路、RS485總線電路、2路開關(guān)量輸入/輸出電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)電路組 成，主站DDC控制器通過現(xiàn)場總線與末端溫度控制器通信進(jìn)行風(fēng)量的控制和調(diào)節(jié)，DDC控制 器留有和其他智能設(shè)備的通訊接口，采用通用的RS-485接口，DDC控制器是整個(gè)控制系統(tǒng) 的核心，肩負(fù)著數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、調(diào)節(jié)控制等功能，一個(gè)大型的中央空調(diào)系統(tǒng)中會(huì)有多 個(gè)主站DDC控制器，它們都處在同一個(gè)通訊數(shù)據(jù)層，通過通訊連接網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)的 交換。在圖2中，從站末端溫度控制器由總線接收/回碼電路、觸摸屏接口電路、2路 0-10V電壓輸出電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD背光板電路、蜂鳴器電路、1路0-10V電業(yè)輸入 電路組成；末端變風(fēng)量箱VAV-BOX由變頻器、電機(jī)模塊、風(fēng)機(jī)、電源模塊和帶出風(fēng)口的變風(fēng) 量箱體結(jié)構(gòu)組成；風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器由三態(tài)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)模塊和風(fēng)閥組成，接收末端溫 度控制器的O-IOv電壓控制信號打開和關(guān)閉風(fēng)閥；電壓大于2v打開風(fēng)閥，通過比例控制 風(fēng)閥打開的開度，電壓小于2v時(shí)關(guān)閉風(fēng)閥，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器采用同步電機(jī)中的直流無刷無感電 機(jī)，能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速；其中末端 溫度控制器中的總線收發(fā)電路的第二輸出端與第一條現(xiàn)場總線電纜相連，總線收發(fā)電路的 第二輸入端與第二條現(xiàn)場總線電纜相連，末端溫度控制器中的2路0-10V輸出電路的第一 輸出端與風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第一輸入端相連，末端溫度控制器中的2路0-10V輸出電路的第二輸出端與末端VAV-BOX中的變頻器第一輸入端相連，末端溫度控制器中的1路0-10V電壓輸入電路輸入端與末端VAV-BOX中的變頻器第一輸出端相連，由末端溫度控 制器對變頻風(fēng)機(jī)和末端數(shù)字風(fēng)閥兩者共同調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)末端風(fēng)量的綜合控制，輸入輸出到末端 變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的電壓信號均為O-lOv。末端變風(fēng)量箱VAV-BOX箱體材料采用鍍鋅鋼板，內(nèi)襯的隔音及保溫材料均采用防 火型材料，變風(fēng)量箱VAV-BOX中的電機(jī)變頻器為自行研制的產(chǎn)品，采用正弦脈寬調(diào)制方式 對電機(jī)的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有調(diào)節(jié)穩(wěn)定、簡單、成本低的優(yōu)勢，可大大降低整個(gè)變風(fēng)量空調(diào) 系統(tǒng)末端裝置的成本。采用的數(shù)字風(fēng)閥為針對變風(fēng)量末端裝置研制的產(chǎn)品，具有機(jī)械結(jié)構(gòu) 簡單、體積較小、重量輕，采用無霍爾直流無刷電機(jī)，采用多重自我保護(hù)技術(shù)，工作條件范圍 廣，抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。圖3是主站DDC控制器實(shí)現(xiàn)的電路原理圖，圖4是末端溫度控制器實(shí)現(xiàn)的電路原 理。如圖5所示表明了在所述的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)中風(fēng)量的流動(dòng)和控制過程，其中的變 風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)末端裝置由與主送風(fēng)管相連的末端變風(fēng)量箱VAV-B0X、末端溫度控制器和風(fēng) 閥驅(qū)動(dòng)器組成，三者共同作用完成末端裝置風(fēng)量的控制，實(shí)現(xiàn)房間溫度的調(diào)節(jié)，主站DDC控 制器通過現(xiàn)場總線與末端溫度控制器進(jìn)行通信?；谧冾l風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法包括空 調(diào)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器控制方法和末端裝置控制方法?？照{(diào)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器控制方法包括送風(fēng)控制、送風(fēng)溫度控制和送風(fēng)濕度控 制。首先主站DDC控制器接收處于同一通訊層的各個(gè)末端由現(xiàn)場總線送入的需求風(fēng)量信 息，計(jì)算變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)所需要的總風(fēng)量，由變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)需要的總風(fēng)量根據(jù)運(yùn)行參數(shù) 計(jì)算空調(diào)機(jī)組變頻器的工作頻率，控制空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的當(dāng)前送風(fēng)量與同一通訊層各個(gè)末端 所需風(fēng)量匹配；接著主站DDC控制器檢測空調(diào)機(jī)組主送風(fēng)管送風(fēng)溫度，對空調(diào)機(jī)組的冷水 閥和熱水閥進(jìn)行PID控制，以保證送風(fēng)溫度為設(shè)定值。一般情況下，空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)溫度為 恒定值，冷(熱)水閥門根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)際檢測溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使送風(fēng)溫度恒定。送風(fēng)溫 度控制通過在送風(fēng)管路中設(shè)置送風(fēng)溫度傳感器，根據(jù)送風(fēng)溫度與給定值之差，比例調(diào)節(jié)冷 熱水調(diào)節(jié)閥，使送風(fēng)溫度恒定，當(dāng)末端達(dá)到最大或最小設(shè)定風(fēng)量時(shí)仍不能滿足室溫要求，則 調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度來達(dá)到室溫控制要求；在主站DDC控制器送風(fēng)溫度控制控制方法采用分為過 渡季(春天和秋天)和非過渡季兩種不同的情況進(jìn)行處理，對于正常(非過渡季)送風(fēng)溫 度控制采用表冷、熱器控制其打開的大小(O-IOv)比例積分控制得到所需要的溫度(由用 戶通過參數(shù)設(shè)定的送風(fēng)溫度)，對于過渡季(春天和秋天)采用新風(fēng)和回風(fēng)混合的方法控制 送風(fēng)溫度，過渡季和非過渡季的判斷通過檢測送風(fēng)管兩端的溫度差異進(jìn)行判斷；基于先進(jìn) 的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，檢測各區(qū)域的VAV末端的運(yùn)行狀況，可對送風(fēng)溫度進(jìn)行優(yōu)化(再設(shè)定)，但 是作為送風(fēng)溫度優(yōu)化的重要條件是必須綜合考慮各空調(diào)區(qū)域的空調(diào)效果。變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)末端風(fēng)量控制過程如下(1).開啟末端溫度控制器后，末端溫度控制器檢測空調(diào)房間或空調(diào)區(qū)域溫度，顯 示在溫控器液晶屏上，末端溫度控制器通過2路O-IOv輸出電路的第一輸出端輸出控制信 號給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端，控制風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器工作打開數(shù)字風(fēng)閥，同時(shí)通過2路O-IOv輸出電 路的第二輸出端輸出控制信號給變頻器的第一輸入端啟動(dòng)風(fēng)機(jī)按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，根據(jù)風(fēng) 機(jī)的額定風(fēng)量，獲得此時(shí)的實(shí)際風(fēng)量，即為檢測風(fēng)量，此時(shí)檢測的風(fēng)量也為末端裝置的需求風(fēng)量，通過現(xiàn)場總線將檢測的風(fēng)量送入變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器總線收 發(fā)電路第二輸入端，采用總風(fēng)量法集中處理后得到各末端裝置的需求風(fēng)量，通過空調(diào)機(jī)組 側(cè)主站DDC控制器調(diào)節(jié)新風(fēng)機(jī)頻率送出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量。(2).通過末端溫度控制器設(shè)定空調(diào)房間或空調(diào)區(qū)域溫度，溫控器中溫度比較模塊對設(shè)定溫度和檢測到的室內(nèi)溫度進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)置溫度與當(dāng)前室溫的溫差及其變化趨 勢，利用PID整定的溫度與風(fēng)量對應(yīng)關(guān)系獲得末端裝置需要的風(fēng)量，同時(shí)根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和 額定風(fēng)量以及數(shù)字風(fēng)閥開度，獲得此時(shí)的實(shí)際風(fēng)量，即為檢測的風(fēng)量；(3).末端溫度控制器通過現(xiàn)場總線將需要的風(fēng)量送入變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組 側(cè)主站DDC控制器，采用總風(fēng)量法集中處理后得到各末端裝置的需求風(fēng)量，變頻調(diào)節(jié)空調(diào) 機(jī)組送出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量；(4).根據(jù)末端裝置需要的風(fēng)量控制VAV-BOX內(nèi)的風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(通過電機(jī)無 級平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變室內(nèi)送風(fēng)口的送風(fēng)量大小)從而改變一次風(fēng)流量，直到室內(nèi)溫度 接近設(shè)定溫度為止，隨著室內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度，變風(fēng)量末端VAV-BOX中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為低速 運(yùn)行，此時(shí)如需要再調(diào)節(jié)溫度，則通過調(diào)節(jié)數(shù)字風(fēng)閥的開度實(shí)現(xiàn)，接收末端溫度控制器的 O-IOv電壓控制信號打開和關(guān)閉風(fēng)閥，電壓大于2v打開風(fēng)閥，在2-lOv之間通過比例控制風(fēng) 閥打開的開度，電壓小于2v時(shí)關(guān)閉風(fēng)閥。(5).當(dāng)檢測溫度與設(shè)定溫度沒有差值時(shí)或者兩者差值在某一設(shè)定閾值之內(nèi)，則不 對變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和數(shù)字風(fēng)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過現(xiàn)場總線與變風(fēng)量空調(diào)系 統(tǒng)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，輸入輸出到末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器 的電壓信號均為0-lOv。末端控制過程需要末端溫度控制器根據(jù)設(shè)定溫度計(jì)算出的實(shí)時(shí)需求風(fēng)量和末端 溫度控制器根據(jù)變頻風(fēng)機(jī)計(jì)算出的實(shí)測風(fēng)量，根據(jù)控制區(qū)域的負(fù)荷變化，末端溫度控制器 通過調(diào)節(jié)VAV末端風(fēng)閥的開度或調(diào)節(jié)VAV-BOX風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制空調(diào)區(qū)域(房間)的送風(fēng) 量，滿足空調(diào)區(qū)域的溫度要求。
權(quán)利要求
一種基于變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)，包括主站DDC控制器、末端溫度控制器、現(xiàn)場總線、末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，其特征在于上述主站DDC控制器由總線收發(fā)電路、5路0-10V輸出電路、4路0-10V輸入電路、電源電路、RS485總線電路、2路開關(guān)量輸入/輸出電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)電路組成；其中總線收發(fā)電路的第一輸出端(LO)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸入端(MI)相連，總線收發(fā)電路的第一輸入端(LI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸出端(MO)相連，5路0-10V輸出電路的輸入端(NI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第二輸出端(MO2)相連，4路0-10V輸入電路的輸出端(PO)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第二輸入端(MI2)相連，電源電路的輸出端(QO)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第三輸入端(MI3)相連，RS485總線電路的第一輸出端(RO)與單片機(jī)最小系統(tǒng)的第四輸入端(MI4)相連，RS485總線電路的第一輸入端(RI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第四輸出端(MO4)相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第一輸入/輸出端(SIO)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第五輸入/輸出端(MIO5)相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第二輸入/輸出端(SIO2)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第六輸入/輸出端(MIO6)相連；上述總線收發(fā)電路的第二輸入端(LI2)與第一條現(xiàn)場總線電纜相連，總線收發(fā)電路的第二輸出端(LO2)與第二條現(xiàn)場總線電纜相連，，5路0-10V輸出電路第一輸出端(NO)與空調(diào)機(jī)組新風(fēng)閥控制信號輸入端相連，5路0-10V輸出電路第二輸出端(NO2)與空調(diào)機(jī)組表冷熱器控制信號輸入端相連，5路0-10V輸出電路第三輸出端(NO3)與空調(diào)機(jī)組新風(fēng)機(jī)頻率控制信號輸入端相連，5路0-10V輸出電路第四輸出端(NO4)與空調(diào)機(jī)組混風(fēng)閥控制信號輸入端相連，5路0-10V輸出電路第五輸出端(NO5)與空調(diào)機(jī)組排風(fēng)閥控制信號輸入端相連，4路0-10V輸入電路第一輸入端(PI)用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)主回風(fēng)管二氧化碳濃度信號輸出端相連，4路0-10V輸入電路第二輸入端(PI2)用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)主回風(fēng)管溫度傳感器信號輸出端相連，4路0-10V輸入電路第三輸入端(PI3)用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)主送風(fēng)管濕度傳感器信號輸出端相連，4路0-10V輸入電路第四輸入端(PI4)用于與空調(diào)機(jī)組表冷熱器控制信號輸出端相連，RS485總線電路的第二輸入端(RI2)與通訊轉(zhuǎn)接網(wǎng)關(guān)的輸出端相連，RS485總線電路的第二輸出端(RO2)與通訊轉(zhuǎn)接網(wǎng)關(guān)的輸入端相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第三輸入/輸出端(SIO3)與用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)壓差控制信號輸入/輸出端相連，2路開關(guān)量輸入/輸出電路的第四輸入/輸出端(SIO4)與用于與空調(diào)機(jī)組側(cè)加濕器控制信號輸入/輸出端相連。上述從站末端溫度控制器由總線接收/回碼電路、觸摸屏接口電路、2路0-10V電壓輸出電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD背光板電路、蜂鳴器電路、1路0-10V電壓輸入電路組成；其中總線接收/回碼電路的第一輸出端(AO)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸入端(BI)相連，總線接收/回碼電路的第一輸入端(AI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第一輸出端(BO)相連，蜂鳴器電路的輸入端(CI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的第二輸出端(BO2)相連，LCD背光板電路輸入端(DI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第三輸出端(BO3)相連，觸摸屏接口電路輸入端(EI)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第四輸出端(BO4)相連，2路0-10V輸出電路的輸入端(II)與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第五輸出端(BO5)相連，1路0-10V電壓輸入電路輸出端與單片機(jī)最小系統(tǒng)電路第二輸入端(BI2)相連，上述總線收發(fā)電路的第二輸出端(AO2)與第一條現(xiàn)場總線電纜相連，總線收發(fā)電路的第二輸入端(AI2)與第二條現(xiàn)場總線電纜相連，2路0-10V輸出電路的第一輸出端(IO)與風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第一輸入端(HI)相連，2路0-10V輸出電路的第二輸出端(IO2)與末端VAV-BOX中的變頻器第一輸入端(ALI)相連，1路0-10V電壓輸入電路輸入端(FI)與末端VAV-BOX中的變頻器第一輸出端(ALO)相連。上述末端變風(fēng)量箱VAV-BOX由變頻器、電機(jī)模塊、風(fēng)機(jī)、電源模塊和帶出風(fēng)口的變風(fēng)量箱體結(jié)構(gòu)組成；其中變頻器第二輸出端(ALO2)與電機(jī)模塊輸入端(ANI)相連，變頻器第二輸入端(ALI2)與電機(jī)模塊輸出端(AMO)相連，電機(jī)模塊輸出端(ANO)與風(fēng)機(jī)輸入端(AOO)相連。上述風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器由三態(tài)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)模塊和風(fēng)閥組成；其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第二輸入端(HI2)與三態(tài)電源的輸出端(KO)相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第輸出端(HO)與電機(jī)模塊的輸入端(GI)相連，電機(jī)模塊的輸出端(GO)與風(fēng)閥的輸入端(JI)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下過程(1).變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)末端風(fēng)量控制過程如下(a).開啟末端溫度控制器后，末端溫度控制器檢測空調(diào)房間或空調(diào)區(qū)域溫度，顯示在 溫控器液晶屏上，末端溫度控制器通過2路O-IOv輸出電路的第一輸出端輸出控制信號給 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端，控制風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器工作打開數(shù)字風(fēng)閥，同時(shí)通過2路O-IOv輸出電路 的第二輸出端輸出控制信號給變頻器的第一輸入端啟動(dòng)風(fēng)機(jī)按照額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，根據(jù)風(fēng)機(jī) 的額定風(fēng)量，獲得此時(shí)的實(shí)際風(fēng)量，即為檢測風(fēng)量，此時(shí)檢測的風(fēng)量也為末端裝置的需求風(fēng) 量，通過現(xiàn)場總線將檢測的風(fēng)量送入變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組側(cè)主站DDC控制器總線收發(fā) 電路第二輸入端，采用總風(fēng)量法集中處理后得到各末端裝置的需求風(fēng)量，通過空調(diào)機(jī)組側(cè) 主站DDC控制器調(diào)節(jié)新風(fēng)機(jī)頻率送出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量。(b).通過末端溫度控制器設(shè)定空調(diào)房間或空調(diào)區(qū)域溫度，溫控器中溫度比較模塊對設(shè) 定溫度和檢測到的室內(nèi)溫度進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)置溫度與當(dāng)前室溫的溫差及其變化趨勢，利 用PID整定的溫度與風(fēng)量對應(yīng)關(guān)系獲得末端裝置需要的風(fēng)量，同時(shí)根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和額定風(fēng) 量以及數(shù)字風(fēng)閥開度，獲得此時(shí)的實(shí)際風(fēng)量，即為檢測的風(fēng)量。(c).末端溫度控制器通過現(xiàn)場總線將需要的風(fēng)量送入變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組側(cè)主 站DDC控制器，采用總風(fēng)量法集中處理后得到各末端裝置的需求風(fēng)量，變頻調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組 送出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量；(d).根據(jù)末端裝置需要的風(fēng)量控制VAV-BOX內(nèi)的風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(通過電機(jī)無級平滑 地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來改變室內(nèi)送風(fēng)口的送風(fēng)量大小)從而改變一次風(fēng)流量，直到室內(nèi)溫度接近設(shè) 定溫度為止，隨著室內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度，變風(fēng)量末端VAV-BOX中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行，此 時(shí)如需要再調(diào)節(jié)溫度，則通過調(diào)節(jié)數(shù)字風(fēng)閥的開度實(shí)現(xiàn)，接收末端溫度控制器的O-IOv電 壓控制信號打開和關(guān)閉風(fēng)閥，電壓大于2v打開風(fēng)閥，在2-lOv之間通過比例控制風(fēng)閥打開 的開度，電壓小于2v時(shí)關(guān)閉風(fēng)閥。(e).當(dāng)檢測溫度與設(shè)定溫度沒有差值時(shí)或者兩者差值在某一設(shè)定閾值之內(nèi)，則不對變 風(fēng)量末端裝置的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和數(shù)字風(fēng)閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過現(xiàn)場總線與變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)機(jī) 組側(cè)主站DDC控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，輸入輸出到末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的電 壓信號均為0-lOv。(2).變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)主站DDC控制器控制過程如下(a).主站DDC控制器接收處于同一通訊層的各個(gè)末端由現(xiàn)場總線送入的需求風(fēng)量信 息，計(jì)算變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)所需要的總風(fēng)量，由變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)需要的總風(fēng)量根據(jù)運(yùn)行參數(shù)計(jì)算空調(diào)機(jī)組變頻器的工作頻率，變頻調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)的當(dāng)前送風(fēng)量與同一通訊層中各個(gè)末端所需的風(fēng)量匹配。(b).主站DDC控制器檢測空調(diào)機(jī)組主送風(fēng)管送風(fēng)溫度，對空調(diào)機(jī)組的冷水閥和熱水閥進(jìn)行PID控制，以保證送風(fēng)溫度為設(shè)定值。一般情況下，空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)溫度為恒定值，冷 (熱)水閥門根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)際檢測溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使送風(fēng)溫度恒定；送風(fēng)溫度控制通過 在送風(fēng)管路中設(shè)置送風(fēng)溫度傳感器，根據(jù)送風(fēng)溫度與給定值之差，比例調(diào)節(jié)冷熱水調(diào)節(jié)閥， 使送風(fēng)溫度恒定。當(dāng)末端達(dá)到最大或最小設(shè)定風(fēng)量時(shí)仍不能滿足室溫要求，則調(diào)節(jié)送風(fēng)溫 度來達(dá)到室溫控制要求。(c).主站DDC控制器送風(fēng)溫度控制控制方法分為過渡季(春天和秋天)和非過渡季兩 種不同的情況進(jìn)行處理，對于正常(非過渡季)送風(fēng)溫度控制采用表冷、熱器控制其打開的 大小(O-IOv)比例積分控制得到所需要的溫度(由用戶通過參數(shù)設(shè)定的送風(fēng)溫度)，對于過 渡季(春天和秋天)采用新風(fēng)和回風(fēng)混合的方法控制送風(fēng)溫度，過渡季和非過渡季的判斷 通過檢測送風(fēng)管兩端的溫度差異進(jìn)行判斷。
全文摘要
一種由變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，屬于變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制領(lǐng)域。所述變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括主站DDC控制器、末端溫度控制器、現(xiàn)場總線、末端變風(fēng)量箱VAV-BOX和風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，在控制形式上包括主站DDC控制和末端溫度控制器控制，采用先集中處理后分散控制的策略；所述變風(fēng)量空調(diào)控制系統(tǒng)通過變頻風(fēng)機(jī)和數(shù)字風(fēng)閥調(diào)節(jié)末端風(fēng)量的方法既消除了風(fēng)閥的節(jié)流能量損失，又不需要風(fēng)量的測量裝置，控制形式簡單，對整體變風(fēng)量系統(tǒng)的運(yùn)行沒有影響，某個(gè)節(jié)點(diǎn)的變風(fēng)量末端裝置發(fā)生故障不會(huì)影響其他變風(fēng)量末端裝置的正常運(yùn)行，具有系統(tǒng)穩(wěn)定性好、節(jié)能效果明顯的優(yōu)勢。
文檔編號F24F11/00GK101806484SQ20101013925
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者劉鑫濤, 張臣, 徐迎輝, 徐鍵, 毛凌, 韓舜 申請人:南京航空航天大學(xué);南京越美電氣有限公司