CN107355942B - 基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法 - Google Patents
基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107355942B CN107355942B CN201710453453.3A CN201710453453A CN107355942B CN 107355942 B CN107355942 B CN 107355942B CN 201710453453 A CN201710453453 A CN 201710453453A CN 107355942 B CN107355942 B CN 107355942B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- humidity
- temperature
- controller
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 15
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 4
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法,针对夏季工况,温度和湿度控制采用了联合串级双闭环控制。湿度控制环节是通过内环调节冷冻水阀开度改变送风露点,外环通过改变露点设定值调节房间湿度;温度控制环节通过调节末端风阀改变送风量实现温度控制。针对相对湿度和温度之间的耦合性,引入了绝对湿度进行露点除湿。针对温湿度控制回路之间的耦合现象,在控制回路引入不同的修正系数进行解耦协调,实现了舒适性和经济节能的统一。
Description
技术领域
本发明属于变风量空调***领域,具体涉及变风量空调室内温湿度控制,特别是一种基于绝对湿度控湿的变风量中央空调***室内温湿度方法。
技术背景
夏季是空调***能源需求最突出的季节,主要原因在于环境湿度和温度的上升。湿度主要影响人体的热代谢和水盐代谢,随着人们对舒适度要求的提高,温湿度控制成为夏季空调的关键,是国内外空调学者的研究热点。为了使空调房间维持适宜的温湿度,需采取除湿措施。相对湿度与温度之间存在耦合,而绝对湿度与温度之间并无此现象,对此本发明引入绝对湿度进行露点除湿控制研究。国内外学者对温湿度控制策略、解耦方法和末端装置进行了大量研究,但目前还没有见到基于绝对湿度控湿和末端控制的室内温湿度控制。
发明内容
针对现有技术中还没有在基于绝对湿度控湿和末端结合起来的室内温室度控制方法的问题,本发明的目的在于,提出一种基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法,力求舒适性和经济节能的统一。
一种基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法,包括以下步骤:
步骤一,在需要调节温湿度的室内安装空调末端设备,空调末端设备包括调节风管,调节风管中安装有电动风阀,调节风管与中央空调内的送风机连接,调节风管内安装有风量传感器;本方案中还设置有温度控制器、风量控制器、湿度控制器、送风露点控制器,在室内设置有温度传感器、相对湿度传感器,在中央空调的表冷器一侧安装有送风露点传感器;
步骤二,在温度控制器中设定室内温度参考值Ts,利用温度传感器采集当前室内温度值Tr,然后计算二者差值eT;
在湿度控制器中设定室内相对湿度参考值Hs,结合设定的室内温度参考值Ts,计算绝对湿度参考值ds,计算公式为:
利用相对湿度传感器采集室内的相对湿度Hr,结合当前室内温度值Tr,计算房间的绝对湿度实际值dr,计算公式为:
计算绝对湿度参考值ds和绝对湿度实际值dr的差值ed;
步骤三,在温度控制器中将所述的差值eT利用PID控制算法进行运算,生成风量控制参考值Gs,通过风量传感器采集当前的实际风量Gr,利用式3计算参数ef,并将ef输送给风量控制器;
ef=δ(Ts,set-Ts,set0)+Gs-Gr 式3
在上式中,Ts,set为送风温度设定值,Ts,set0为上时刻送风温度设定值,δ表示风量修正系数,取值范围为0.05~0.12;
在湿度控制器中将所述的差值ed利用PID控制算法进行运算,生成送风温度设定值Ts,set,通过送风露点传感器采集当前的送风露点值Tsr,利用式4计算ew,并将ew输送给送风露点控制器;
ew=μ(Gs-Gs0)+Ts,set-Tsr 式4
在上式中,Gs为风量控制参考值,Gs0为上时刻风量控制参考值,μ表示露点修正系数,取值范围为0.1~0.2;
步骤四,针对于ef,风量控制器利用PID控制算法进行运算,生成用于调节电动风阀开度的驱动信号ug,并对电动风阀进行开度调节;
针对于ew,送风露点控制器利用PID控制算法进行运算,生成用于调节中央空调中冷冻水阀开度的驱动信号uT,并对冷冻水阀进行开度调节。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点:
1.本发明一种基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法,其室内温度控制和湿度控制采用联合串级双闭环控制,同时,房间温度控制内环采用末端控制风量,外环则用风量控制房间温度;房间湿度控制内环采用表冷器控制露点,外环则采用房间湿度控制器控制露点除湿,其中湿度是转化后的绝对湿度。
2.本发明引入了绝对湿度进行露点除湿,解除了相对湿度和温度之间的耦合现象,使空调***更加节能;本发明针对温湿度控制回路之间的耦合现象,在控制回路引入不同的修正系数进行解耦协调。
3.本发明在西安建筑科技大学智能建筑研究所变风量中央空调***中进行了室内温湿度控制实验,并在实验中得到了验证,方法可行,具有良好的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的控制原理图;
图2为本发明中传感器和控制器的布设结构示意图;
图3为仿真实验中房间温度仿真控制效果图;
图4为仿真实验中房间湿度仿真控制效果图;
图5为未加入修正系数时房间温湿度控制效果仿真图;
图6为加入修正系数后房间温湿度控制效果仿真图;
图中标号代表:1—室内,2—调节风管,3—电动风阀,4—风量控制器,5—风量传感器,6—温度控制器,7—温度传感器,8—上位机,9—湿度控制器,10—送风露点控制器,11—送风机,12—送风露点传感器,13—表冷器,14—冷冻水阀,15—相对湿度传感器。
具体实施方式
本发明提供了一种基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法,包括以下步骤:
步骤一,在需要调节温湿度的室内1安装空调末端设备,空调末端设备包括调节风管2,调节风管2上安装有电动风阀3,通过调节电动风阀3的开度,以影响通过调节风管2向室内1的送风量;通过送风量的控制,来影响室内的温度,从而达到对室内温度调节的目的。
调节风管2与中央空调内的送风机11连接,将送风机11的风力导入到室内;调节风管2内安装有风量传感器5,用于采集当前调节风管2内的风量;该***还包括温度控制器6、风量控制器4、湿度控制器9、送风露点控制器10,这四个控制器均为PID控制器;在室内1设置有温度传感器7和相对湿度传感器15,分别用于采集室内的温度和相对湿度;在中央空调的表冷器13的一侧安装有送风露点传感器12,用于采集送风露点,即送风温度。通过对中央空调内冷冻水阀14开度的调节,控制表冷器13内的冷冻水流量,来实现对新风的露点调节,从而实现不同温度的除湿。
本方案的各个控制器和元器件中,温度控制器、湿度控制器连接并与上位机或者控制面板连接,温度传感器与温度控制器连接,风量传感器与风量控制器连接,送风露点传感器与送风露点控制器连接,相对湿度传感器与湿度控制器连接,温度控制器与风量控制器连接,湿度控制器与送风露点控制器连接,风量控制器与电动风阀连接,送风露点控制器与冷冻水阀连接。
步骤二,在温度控制器中设定室内温度参考值Ts,该参考值可通过与温度控制器连接的控制面板或者上位机8来进行设定,室内温度参考值即用户期望室内最终达到的温度值;利用室内的温度传感器采集当前室内温度值Tr,计算二者差值eT;
在湿度控制器中设定室内相对湿度参考值Hs,该参考值即用户期望室内最终达到的湿度值;结合设定的室内温度参考值Ts,计算绝对湿度参考值ds,计算公式为:
利用相对湿度传感器采集室内的相对湿度Hr,结合当前室内温度值Tr,计算房间绝对湿度实际值dr,计算公式为:
计算绝对湿度参考值ds和绝对湿度实际值dr的差值ed;
步骤三,在温度控制器中将所述的差值eT利用PID控制算法进行运算,其中PID控制算法的参数利用人工整定法确定,生成风量控制参考值Gs,通过风量传感器采集当前的实际风量Gr,利用式3计算参数ef,并将ef输送给风量控制器;
ef=δ(Ts,set-Ts,set0)+Gs-Gr 式3
在上式中,Ts,set为送风温度设定值,通过下面的步骤计算得到;Ts,set0为上时刻送风温度设定值,送风温度设定值在湿度控制器中计算生成,是一个随时间变动的值,这里的上时刻是指当前送风温度设定值变动之前的数值;δ表示风量修正系数,取值范围为0.05~0.12,本实施例中,风量修正系数取值为0.082。
在湿度控制器中将所述的差值ed利用PID控制算法进行运算,其中PID控制算法的参数利用人工整定法确定,生成送风温度设定值Ts,set,通过送风露点传感器采集当前的送风露点值Tsr,利用式4计算ew,并将ew输送给送风露点控制器;
ew=μ(Gs-Gs0)+Ts,set-Tsr 式4
在上式中,Gs为风量控制参考值,Gs0为上时刻风量控制参考值;风量控制参考值在温度控制器中运算生成,是一个随时间变动的值,这里的上时刻是指当前风量控制参考值变动之前的数值;μ表示露点修正系数,取值范围为0.1~0.2,本实施例中,露点修正系数取值为0.117。
步骤四,针对于ef,风量控制器利用PID控制算法进行运算,生成用于调节电动风阀开度的驱动信号ug,并对电动风阀进行开度调节;
针对于ew,送风露点控制器利用PID控制算法进行运算,生成用于调节中央空调中冷冻水阀开度的驱动信号uT,并对冷冻水阀进行开度调节。
在本方案中,所述的PID控制算法的参数利用人工整定法确定,这里的人工整定法可以是Z-N整定法、衰减曲线法等,是本领域普遍且通用的确定方法,在此不赘述。
实验仿真:
申请人利用Matlab对本申请的技术方案进行了仿真,在仿真结果中,从图3可以看出,温度控制回路未加载风量修正系数δ时,控制出现了一定的超调和震荡,调整时间较长;加载δ后调整时间缩短至1200s左右,且没有超调和震荡。从图4可以看出,湿度控制回路未加载露点修正系数μ时,控制前期出现了震荡,调整时间较长。加载了μ后,虽然有一定的超调量,但响应速度加快,调整时间缩短至500s左右,具体性能参数见表1。综上所述,温湿度联合控制下***总体控制效果有明显提升。
表1房间温湿度控制性能指标
夏季工况下,将上述控制方案在空调***实验平台进行研究调试,根据***非线性大滞后的实际情况下设计了增量式PID控制器和单神经元自适应PID控制器。室内温湿度设定值分别为25℃和60%,运行4000s左右***达到稳定状态,其控制效果如图5所示。房间温度稳定于25.5±1℃,湿度稳定于63±3%,***调节时间较长;
实验中***波动较大,主要原因是由于末端***工况复杂,实验***与模型仿真的理想工况相比受到内外扰动的作用,工作状态发生了变化。对此,在上述室内温湿度串级双闭环联合控制的基础上,经过反复测试研究得到温湿度修正系数:δ=0.082,μ=0.117。加入修正系数,再次进行实验,运行802s达到稳定,其控制效果如图6所示。房间温度稳定于25±0.5℃,湿度稳定于60±2%,***调节时间较之前明显减少;以上表明***加载修正系数后总体控制效果有明显提升,本文提出的方法能较好的进行室内温湿度控制。
Claims (1)
1.一种基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,在需要调节温湿度的室内安装空调末端设备,空调末端设备包括调节风管,调节风管中安装有电动风阀,调节风管与中央空调内的送风机连接,调节风管内安装有风量传感器;本方案中还设置有温度控制器、风量控制器、湿度控制器、送风露点控制器,在室内设置有温度传感器、相对湿度传感器,在中央空调的表冷器一侧安装有送风露点传感器;
步骤二,在温度控制器中设定室内温度参考值Ts,利用温度传感器采集当前室内温度值Tr,然后计算二者差值eT;
在湿度控制器中设定室内相对湿度参考值Hs,结合设定的室内温度参考值Ts,计算绝对湿度参考值ds,计算公式为:
利用相对湿度传感器采集室内的相对湿度Hr,结合当前室内温度值Tr,计算房间的绝对湿度实际值dr,计算公式为:
计算绝对湿度参考值ds和绝对湿度实际值dr的差值ed;
步骤三,在温度控制器中将所述的差值eT利用PID控制算法进行运算,生成风量控制参考值Gs,通过风量传感器采集当前的实际风量Gr,利用式3计算参数ef,并将ef输送给风量控制器;
ef=δ(Ts,set-Ts,set0)+Gs-Gr 式3
在上式中,Ts,set为送风温度设定值,Ts,set0为上时刻送风温度设定值,δ表示风量修正系数,取值范围为0.05~0.12;
在湿度控制器中将所述的差值ed利用PID控制算法进行运算,生成送风温度设定值Ts,set,通过送风露点传感器采集当前的送风露点值Tsr,利用式4计算ew,并将ew输送给送风露点控制器;
ew=μ(Gs-Gs0)+Ts,set-Tsr 式4
在上式中,Gs为风量控制参考值,Gs0为上时刻风量控制参考值,μ表示露点修正系数,取值范围为0.1~0.2;
步骤四,针对于ef,风量控制器利用PID控制算法进行运算,生成用于调节电动风阀开度的驱动信号ug,并对电动风阀进行开度调节;
针对于ew,送风露点控制器利用PID控制算法进行运算,生成用于调节中央空调中冷冻水阀开度的驱动信号uT,并对冷冻水阀进行开度调节。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710453453.3A CN107355942B (zh) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | 基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710453453.3A CN107355942B (zh) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | 基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107355942A CN107355942A (zh) | 2017-11-17 |
CN107355942B true CN107355942B (zh) | 2019-08-02 |
Family
ID=60273572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710453453.3A Expired - Fee Related CN107355942B (zh) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | 基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107355942B (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109028448A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-18 | 农业部南京农业机械化研究所 | 农业设施空气源热泵机组变风量控制装置及控制方法 |
JP7231374B2 (ja) * | 2018-10-10 | 2023-03-01 | 大成建設株式会社 | 室内温熱環境解析方法 |
CN109393850A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-01 | 深圳市美晶科技有限公司 | 多温区恒温恒湿雪茄柜 |
CN110260431B (zh) * | 2019-05-21 | 2022-09-13 | 江苏精亚环境科技有限公司 | 纺织车间空调***控制方法 |
CN110567123B (zh) * | 2019-09-16 | 2020-11-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | 风阀与温控器配对方法、装置、区域控制***及空调机组 |
CN110805996B (zh) * | 2019-11-11 | 2021-06-01 | 南京晶华智能科技有限公司 | 一种变新风量温湿度独立调节方法及空调器 |
CN111473463B (zh) * | 2020-03-27 | 2021-06-25 | 中国铁建电气化局集团有限公司 | 一种高大空间内温湿度监测的测点布置方法 |
CN111609535A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-01 | 杨子钊 | 一种空调末端控制***及方法 |
CN112484270B (zh) * | 2020-12-02 | 2022-04-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调器及其控制方法、控制装置 |
CN112197407A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-01-08 | 苏州科技大学 | 空调***温湿度解耦控制方法及装置、可读存储介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002188842A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Daikin Ind Ltd | 温湿度制御装置 |
CN102042659A (zh) * | 2009-10-15 | 2011-05-04 | 株式会社东芝 | 湿度推定装置和湿度推定方法 |
CN102305456A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-01-04 | 南京五洲制冷集团有限公司 | 一种具有新风能量补偿节能型恒温恒湿机组及其控制方法 |
US20130030575A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Carrier Corporation | Air Change Rate Measurement and Control |
-
2017
- 2017-06-15 CN CN201710453453.3A patent/CN107355942B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002188842A (ja) * | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Daikin Ind Ltd | 温湿度制御装置 |
CN102042659A (zh) * | 2009-10-15 | 2011-05-04 | 株式会社东芝 | 湿度推定装置和湿度推定方法 |
CN102305456A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-01-04 | 南京五洲制冷集团有限公司 | 一种具有新风能量补偿节能型恒温恒湿机组及其控制方法 |
US20130030575A1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-01-31 | Carrier Corporation | Air Change Rate Measurement and Control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107355942A (zh) | 2017-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107355942B (zh) | 基于绝对湿度的变风量空调室内温湿度控制方法 | |
CN106461256B (zh) | 换气装置 | |
CN104949270B (zh) | 空调器的制冷控制方法、装置及空调器 | |
CN106489055B (zh) | 换气装置 | |
CN106152412A (zh) | 空调器的温湿度控制方法及装置 | |
CN104776561B (zh) | 空调器除湿控制方法及装置、空调器 | |
CN108518764A (zh) | 一种组合式空气处理机组送风温湿度精确控制***及方法 | |
CN105352109B (zh) | 基于气候补偿的变风量空调末端温度控制***及方法 | |
CN104764166B (zh) | 一种用于仿真全空气空调***的方法及其装置 | |
CN203424072U (zh) | 智能化食用菌菌房空气调节机组 | |
CN107664340A (zh) | 空调器及其控制方法、装置 | |
CN107355954A (zh) | 一种全新风恒温恒湿控制***和方法 | |
CN108168031B (zh) | 一种基于风阀位置重设定静压值的微调响应通风空调控制方法 | |
CN106871332B (zh) | 一拖二分体式空调器控制方法和一拖二分体式空调器 | |
CN107407494A (zh) | 空调 | |
CN203454321U (zh) | 一种节能型可调风量防结露空调*** | |
CN111296183A (zh) | 一种食用菌菇房环境控制***及方法 | |
CN109059187A (zh) | 毛细管网辐射空调防结露方法、装置、***及控制设备 | |
CN105042798A (zh) | 一种控制空调器的方法 | |
CN106196472A (zh) | 空调器的温湿度控制方法及装置 | |
CN106871351A (zh) | 一种空调***的变频送风控制方法 | |
CN109855184A (zh) | 空调器及其除湿控制方法 | |
Fahmy et al. | Modeling and simulation of evaporative cooling system in controlled environment greenhouse | |
CN203628930U (zh) | 一种恒温恒湿空调的混合控制*** | |
CN110006149A (zh) | 一种自适应恒温空调方法及*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190802 |