[发明专利]用于控制加热通风和空调系统中的阀的开度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制加热通风和空调(HVAC)系统中的阀的开度的装置和方法。具体而言，本发明涉及用于控制HVAC系统中的阀的开度以调节通过HVAC系统的热能交换器的流体流量并且由此调整由热能交换器交换的能量的量的方法和控制装置。

背景技术

通过调节通过HVAC系统的热能交换器的流体流量，能够调整由热能交换器交换的能量的量，例如，能够调整由热交换器传送以加热或冷却建筑物中的房间的能量的量、或者调整由冷却器抽吸用于冷却目的的能量的量。当通过HVAC系统的流体回路的流体输送由一个或多个泵来驱动时，通常通过例如手动地或者利用致动器改变阀的开度或位置来调节流量。已知热能交换器的效率在高流速时降低，在高流速时流体以增大的速率冲过热能交换器，而不会引起热交换的对应增加。

US 6,352,106描述了一种自平衡阀，其具有用于测量经过阀的流体的温度的温度传感器。根据US 6,352,106，根据测量到的温度来动态地调整阀的开度范围，并且因此调整最大开度。基于所存储的温度阈值、当前流体温度和来自负载控制器的位置指令信号，来调节阀的开度。具体而言，利用位置控制器，基于在位置控制器处所存储的温度阈值、当前流体温度和在先前测量的流体温度与当前流体温度之间的差异，来周期性地设定阀的开度范围。US 6,352,106还描述了具有两个温度传感器的替代实施例，一个温度传感器放置在供应管线上并且另一个温度传感器放置在返回管线上，用于测量负载即热能交换器上的实际差温。根据US 6,352,106，在该替代实施例中，阈值温度为根据负载的系统要求所确定的跨过负载的阈值差温。因此，US 6,352,106描述了基于流体温度的变化或者负载上的差温的变化来控制流量。因此，分别基于所确定的温度变化与固定的阈值温度或阈值差温(其必须是预先限定的并且存储在阀的位置控制器中)的比较来控制流量。因此，为了避免阀的不正确和效率低的设定，在系统的初始安装时间和每当用新的模型替换热能交换器时，必须确保所存储的阈值温度或阈值差温分别匹配在HVAC系统中使用的热能交换器的类型和设计参数。

文献DE 10 2009 004 319 A1公开了一种用于操作加热或冷却系统的方法，其中，控制供应温度与返回温度之间的温差或者仅控制返回温度，从而实现加热或冷却系统的每个热交换器的基于温度的液压平衡，并且在每次改变操作条件时，重新调整和优化所述平衡。尽管使用供应温度与返回温度之间的温差来进行控制，但是并未公开流量计，也未公开通过热交换器的能量流量的测量，也未确定能量流量与加热或冷却介质的质量流量的函数相关性，也未使用这样的能量流量/质量流量函数的梯度作为控制参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制HVAC系统中的阀的开度的方法和控制装置，该方法和控制装置不具有现有技术的缺点中的至少一些缺点。特别地，本发明的目的在于提供一种用于控制HVAC系统中的阀的开度的方法和控制装置，而不要求必须分别存储固定的阈值温度或阈值差温。

根据本发明，这些目的通过独立权利要求的特征来实现。此外，从从属权利要求和说明书中得出另外的有利实施例。

根据本发明，特别实现了上文所提到的目的，因为为了控制HVAC系统中的阀的开度(或位置)，以调节通过HVAC系统的热能交换器的流体流量φ并且由此调整由热能交换器交换的能量的量E，而确定能量每单位流量梯度                                               ，并且根据能量每单位流量梯度来控制阀的开度(或位置)。因此，根据能量每单位流量曲线的斜率，即，根据作为通过热能交换器的流体流量的函数的由热能交换器交换的能量的量E，来控制阀的开度。虽然该能量每单位流量梯度(斜率)可能在某种程度上取决于热能交换器的类型，但是对于特定类型的热能交换器而言，其特征能够动态地并且相当高效地确定。具体而言，对于特定类型的热能交换器而言，能够在能量每单位流量曲线的基本上线性范围中，容易地并且高效地确定其特征性能量每单位流量梯度(斜率)，在该范围中热能交换器高效地交换能量。因此，对于特定热能交换器而言，可以基于对于热能交换器确定的能量每单位流量梯度(斜率)，来动态地计算斜率阈值。因此无需存储固定的阈值。