[发明专利]用于直接膨胀式变风量空调系统的能力控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接数字控制方法，特别是涉及一种用于直接膨胀式变风量空调系统的能力控制方法。

背景技术

直接膨胀式变风量空调系统由一个直接膨胀式制冷机组与一个变风量送风系统两个部分组成，制冷机组的蒸发器位于变风量送风系统的空气处理箱中，直接做为对送风进行热湿处理的空调冷却盘管；直接膨胀式变风量空调系统包括压力无关型变风量末端、变容量压缩机、电子膨胀阀和变频风机等。在直接膨胀式变风量空调系统中，送风温度和送风静压的稳定性对于消除不同空调区域及其对应的变风量末端的相互干扰起着关键作用，稳定的送风温度和送风静压能够实现对空调区域温度的满意的分区独立控制。然而，由于经过直接膨胀式变风量空调系统蒸发器（直接膨胀式冷却盘管）的空气流量和温度的连续变化，为了保持送风温度的稳定，送风静压和各区域温度的控制回路也需要根据直接膨胀制冷机组制冷量的不同而连续调节。制冷机组的输出冷量和系统变化的冷负荷之间的匹配是保持送风温度的稳定和实现区域温度的分区独立控制的先决条件。然而，在直接膨胀式变风量空调系统中维持送风温度的稳定性和精度比传统的采用高精度三通调节阀调节冷冻水流量的大型变风量空调系统更加困难。 

通常的能力控制方法如分段控制及频繁的开/关控制将导致送风温度的波动；另外，热气旁通控制法则明显导致直接膨胀式变风量空调系统运行在低能效状态。随着先进的变制冷剂流量技术的不断发展，在直接膨胀式变风量空调系统中应用变频压缩机和电子膨胀阀，以获取高精度的能量匹配以及节约能源成为最主要的替代方案之一。然而，配备变频压缩机的直接膨胀式变风量空调系统是一个非线性、多变量、时变及强耦合的控制目标。作为直接膨胀式变风量空调系统的固有特性，流经直接膨胀盘管的空气流量的急剧变化进一步加剧了系统的非线性。因此，传统的用于控制变频压缩机转速的、具有固定控制参数的比例-积分控制器很难适应系统的大范围变化的运行条件，送风温度的控制动作对大幅度干扰的反应较慢，甚至在某些运行条件下还会发生剧烈波动，因此稳定的送风温度控制难以实现。近期部分研究已经提出采用模糊控制、自适应控制，神经网络控制等现代控制方法来解决连续变工况运转的直接膨胀式制冷设备的能力控制难题，以提高设备能力控制的鲁棒性。虽然这些方法已经被证实可以改善具有大非线性控制特点的直接膨胀式制冷设备的控制性能，但是却已经显现出其替代比例-积分控制器的局限性。一方面的原因是这些现代控制方法都相对复杂而难以实施。例如，一个成功的神经网络控制算法需要大量的训练数据，而在实际应用中，这些训练数据往往难以获取。随着计算技术和直接数字控制技术的驯熟发展，用于制冷空调设备的控制器的计算和通讯能力得到了很大的加强，大量的设备运行参数能够同时实时地被检测、监控和处理。直接数字控制技术可为直接膨胀式变风量空调系统提供新的控制方法，以实现良好的精细的能力控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于直接膨胀式变风量空调系统的能力控制方法，该方法可解决具有大的非线性和连续变工况运转的直接膨胀式变风量空调系统的能力控制难题，精确匹配直接膨胀式制冷机组的输出冷量与系统风侧的冷负荷，解耦控制压缩机转速控制回路和电子膨胀阀开度控制回路，实现良好的区域温度的分区独立控制。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种用于直接膨胀式变风量空调系统的能力控制方法，它包括以下步骤：

(1) 利用压力无关型变风量末端具有内置的空气流量传感器获取当前流经该末端的真实空气流量的数字信号，计算通过各个变风量末端的空气流量的总和,即，经过直接膨胀式冷却盘管的空气流量                                                ；实时测量进入直接膨胀式冷却盘管的空气干、湿球温度，根据空气状态方程估算进风的焓值；通过状态方程计算离开直接膨胀式空调盘管的空气的焓值；然后，根据如下公式计算直接膨胀式冷却盘管的制冷量：

(2)实时测量压缩机吸入管的过热制冷剂的温度和压力，计算压缩机吸口的过热制冷剂的焓值，且该焓值等于离开直接膨胀式冷却盘管的制冷剂的焓值 ；实时测量的冷凝压力计算离开储液器的制冷剂的焓值且该焓值等于进入直接膨胀蒸发器的制冷剂焓值 ；

直接膨胀式制冷设备的单位输出冷量则根据如下公式进行计算：