用于控制hvac系统中的阀的开度的装置及方法
【技术领域】
[0001] 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 器的流体流速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】
[0002] 通过调节通过HVAC系统的热能交换器的流体流速，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 者调整由致冷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 由一个或多个栗来驱动时，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 节流速。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，而不会引起能量交换的显著增加。
[0003]US6, 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US6, 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，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，利用位置控制器来周期性地设定阀的开度范围。 US6, 352, 106还描述了具有两个温度传感器的备选实施例，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US6, 352, 106,在该备选实施例中，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，US6, 352, 106描述了基于流体温度的变化或者负载上的差温的变 化来控制流速。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）的比较来控制流速。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。
[0004] 文献DE10 2009 004 319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，从而取决于温度值实现加热或冷 却系统的每个热交换器的液压平衡。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，但是并未公开流速计，也未公开流 过热交换器的能量的测量，也未确定来自加热或冷却介质的质量流速的能量流速函数相关 性。
【发明内容】
[0005]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及控制装 置，该方法及控制装置不具有现有技术的缺点中的至少一些。具体而言，本发明的目的在于 提供一种用于控制HVAC系统中的阀的开度以调节穿过热能交换器的流体流速来有效操作 热交换器的方法及控制装置。
[0006] 根据本发明，这些目的通过独立权利要求的特征实现。此外，其它有利实施例遵循 从属权利要求和说明书。
[0007] 根据本发明，具体实现了上述目的，用于控制HVAC系统中的阀的开度（或位置或 孔口尺寸）来调节穿过HVAC系统的热能交换器的流体的流速於，且从而调整由热能交换器 交换的能量E的量，穿过阀的流速f测得，且温差ΛT=Τιη-Τ_由进入热能交换器的流体的 供应温度Τιη与流出热能交换器的流体的返回温度1'_之间确定。阀的开度取决于流速Ρ和 温差ΛΤ控制。具体而言，使用流速ρ和温差ΛΤ=Τιη-Τ_，确定了控制标准c=/(%ΔΓ)， 使用了函数，其需要随温差ΛΤ=Τιη-Ι^4^值的增大来增大流速供的值，以使控 制标准c保持恒定，且阀的开度取决于控制标准e=/(ρ,ΔΠ与阈值的比较来控制。例如， 控制标准e= /(仍ΔΓ)使用函数e= ^来计算。
[0008] 在实施例中，确定控制标准为(6 = 4，使用流速p，温差ΛΤ=Τιη-Τ_&及调整 参数α>0,β>〇,并且阀的开度取决于控制标准与阀值的比较来控制。
[0009] 在实施例中，控制标准c= 为适应性控制标准，且调整参数α，β使用热能交 换器的空间的环境特征确定，包括空气温度、空气流速、空气湿度和/或供应温度。作为备 选，调整参数α，β为储存值，其例如在安装HVAC系统之后设置，例如，取决于校准阶段期 间执行的系统测量。
[0010] 尽管该控制标准c= /(外ΔΓ)或(6=z 分别可一定程度上取决于热能交 换器的类型，但其还由热能交换器所处的环境的特征影响，例如，热能交换器所处的环境中 的空气的流速和湿度。阈值在初始学习阶段期间确定和储存，且参考控制标准限定极限，在 超过极限时，热能交换器被视为不再有效地操作，因为其不再实现足够的能量交换。
[0011] 例如，在HVAC系统的热能交换器为热交换器的情况中，阀的开度受控制以调节穿 过HVAC系统的热交换器的流体的流速P。控制标准被确定，同时增大或减小阀的开度。阀 的开度通过将控制标准与阈值相比较和通过在控制标准处于（或高于）阈值时停止增大或 减小开度来控制。在HVAC系统的热能交换器为致冷器的情况中，阀的开度控制成调节穿过 HVAC系统的致冷器的流体的流速炉。阀的开度通过将控制标准与上阈值和下阈值比较，且 通过分别在控制标准高于上阈值或低于下阈值时停止减小或增大开度来控制。
[0012] 在优选实施例中，特别是对于计算控制标准，供应温度Τιη、返回温度1^和穿过阀 的流速發在相同时间测得。
[0013] 在实施例中，湿度和/或空气流速在热能交换器所布置的空间中测得，阀的开度 取决于湿度和/或空气流速控制，且/或阈值基于湿度和/或空气流速调整。
[0014] 在其它实施例中，阀的开度取决于供应温度Τιη来控制，且/或与之基于供应温度 Τιη调整。
[0015] 在另一个实施例中，用于控制阀的致动器来开启阀的控制信号水平通过以下来校 准，将控制信号设置为将阀置于最大开度位置的限定的最大值、减小控制信号的值来减小 阀的开度同时确定控制标准，以及将控制信号的最大值分配给控制标准变得等于或大于阈 值的阀开度的设置。
[0016] 除控制HVAC系统中的阀的开度的方法之外，本发明还涉及控制装置来控制阀的 开度以调节穿过HVAC系统的热能交换器的流体的流速梦*且调整由热能交换器交换的能 量E的量，由此控制装置包括处理器，其配置成使用穿过阀（10)的流速0的测量和在进入 热能交换器（2)的流体的供应温度Τιη与流出热能交换器（2)的流体的返回温度之间确 定的温差ΛΤ=Τιη-ΤΜ^计算控制标准c= /(外ΔΓ)，以及使用需要随温差Λτ=Τιη-Τ_ 的值的增大来增大流速0的值以保持恒定的控制标准c的函数/(的ΔΠ;且取决于控制标 准e= /(科Μ")与阈值的比较来控制阀（10)的开度。
[0017] 此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括具有储存在其中的计算机程序 代码的非暂时性计算机可读介质，其配置成指示控制装置的处理器控制HVAC系统中的阀 的开度。具体而言，计算机程序代码配置成指示控制装置的处理器控制HVAC系统中的阀的 开度，且通过以下调整热能交换器交换的能量的量：使用穿过阀（10)的流速-的测量结果 和由进入热能交换器（2)的流体的供应温度Τιη与流出热能交换器（2)的流体的返回温度 !^之间确定的温差ΛΤ=Τιη-ΤΜ^计算控制标准r= /(>.ΔΓ)，以及使用需要随温差ΛΤ =Τιη_Τ_的值的增大而增大流速#的值以保持恒定的控制标准c的函数/(的ΔΓ);以及取 决于控制标准(6 = /(外ΔΓ)与阈值的比较来控制阀（10)的开度。
【附图说明】
[0018] 将参考附图以举例的方式更详细地说明本发明，在附图中：
[0019] 图1表示示意性地示出了HVAC系统的框图，HVAC系统具有流体回路和控制装置， 流体回路包括栗、阀和热能交换器，控制装置用于控制阀的开度以调节由热能交换器交换 的能量的量。
[0020] 图2a表示示出了用于控制阀的开度的示例性的一系列步骤的流程图。
[0021] 图2表示示出了用于控制阀的开度的示例性的一系列步骤的流程图。
[0022] 图3表示示出了用于确定热能交换器的流速每温度比的示例性的一系列步骤的 流程图。
[0023] 图4表示示出了用于确定在给定时间点的热能交换器的供应温度与返回温度之 间的温差的示例性的一系列步骤的流程图。
[0024] 图5表示示出了用于控制阀的开度的示例性的一系列步骤的流程图，包括检查流 体回路中的能量输送的效率。
[0025] 图6表示示出了用于检查流体回路中的能量输送的效率的示例性的一系列步骤 的流程图。
[0026] 图7表示示出了用于确定用于控制阀的开度的阈值和/或校准用于控制阀的开度 的控制信号的示例性的一系列步骤的流程图。
[0027] 图8表示示出了用于确定用于控制阀的开度的阈值的示例性的一系列步骤的流 程图。
[0028] 图8a表示示出了用于确定用于控制阀的开度的阈值的示例性的一系列步骤的流 程图。
[0029] 图8b表示示出了用于确定用于控制阀的开度的阈值的示例性的一系列步骤的流 程图。
[0030] 图9表示示出了校准用于控制阀的致动器的