空调温控：直觉智能控制+变风量调温

作者：北京泛析智能控制技术公司 樊远征

欢迎访问e展厅 展厅 3 空调/风扇/热水器展厅 空调, 风扇, 电热器, 空气净化器, 加湿器, ... 中央空调房间温度控制称为末端控制，设计科学合理的末端控制技术路线可以实现大幅度节能和提高舒适度。 末端控制节能的实践 北京泛析智能控制技术有限公司研制的FHK-1智能温控器，采用精确温控和变风量调温的技术路线，直接控制风机转速，通过风机的高、中、低、停四档自动切换，实现用循环风量调节室温。经过权威部门测试，认定采用精确温控和变风量调温技术路线，能够降低冷耗33%以上。这一结论性的数据是在北京节能认证委员会监督下，由北京建工学院暖通试验室对某著名品牌温控开关与FHK-1智能温控器性能进行（无门窗）对比测试所获得的，测试结果如图1、图2和表1所示。 国家家用质量监督检验中心还在北京亚洲大酒店进行现场（有门窗）比较测试，认定FHK-1智能温控器比某著名品牌开关温控器节能71.38%! 上述实践表明，对中央空调房间温度控制（末端控制）采用精确温控和变风量调温的技术路线，能够获得33%-71.38%的节能效益。 FHK-1智能温控器原理 ◆ 传统双位调节温控器：由于房间温控被控对象存在着测温滞后和参数随机变化，使房间温控成为控制难题，传统控制只能采用双位调节温控器进行近似控制。室内温度波动很大，在±1.6℃左右。 第一代双位调节温控器主要是电气式产品，温度传感器采用双金属片或气动温包，通过机械开关控制电动水阀实现双位调节。这类产品普遍存在温度设定分度值过粗、时间常数大、机械开关易损坏等问题。 第二代双位调节温控器为电子式产品，温度传感器采用热敏电阻或热电阻，部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。这类产品改善了人机交互界面，解决了温度设定分度值过粗等问题，但仍然存在控制精度不高、时间常数大、操作较复杂、成本高等问题。 ◆ FHK-1型智能温控器：FHK-1型智能温控器控制方法采用直觉智能控制技术，空调方式采用变风量调温，在不改动原有控制接线、不增加造价的前提下，实现了从简单“双位调节”到“智能控制”的飞跃。 所谓直觉智能控制（Sensorial Intelligence Control， 简称SIC）是泛析公司创新的智能控制方法，它打破了发达国家的封锁，克服了国产模糊控制的最佳化调整困难、积分消余差破坏了稳定性、成本高等缺点，完善了模糊控制。与国外模糊控制相比，它具有稳定性高、计算简单、调整方便、软硬件占用资源少和成本低等特点。泛析公司已将SIC集成了第一代SIC芯片 —CB3LP芯片。FHK-1型智能温控器就是采用CB3LP芯片研制的温控器。 变风量调温是一种空调能量输出方式。其原理是，智能温控器直接控制风机转速，通过风机的高、中、低、停四档自动切换，实现用循环风量调节室温，还可以实现风机盘管空调机组的无水阀定流量室温控制。 FHK-1型智能温控器具有以下优点： ◎ 控制精度高，速度快，稳定性能好； ◎ 自动化程度高，温度和风速全自动控制，操作简单可靠； ◎ 对执行器的要求低，只需继电器或可控硅执行开关信号即可工作，成本低、效果好； ◎ 风机盘管机组变风量自动运行，室内平均风速减小，舒适性提高，减小了外围护结构内表面的对流换热系数，节省运行能耗； ◎ 可以实现风机盘管机组无水阀定流量运行，故障率低、维修量小，初投资省。 另外，应用智能温控器的风机盘管空调系统送风量不断变化，平均风速小、平均噪声小、风机耗电量少等对提高人体舒适性和空调品质、节省运行能耗具有重要意义。 空调精度、人体舒适性和空调节能 ◆ 精确控制节能：从表1可见，FHK-1智能温控器控制精度高达±0.08℃，是某品牌开关温控器控制精度的20倍。空调精度越高，人体感觉舒适性越好，过调能量损失越少。反之，房间温度上下波动，引起围护结构额外的储热和放热，结果使得设备多支付能量。 能源专家指出，温度波动每增加1℃，能耗增加17%。据此推断，FHK-1智能温控器比某品牌开关温控器的温控精度高1.5℃，由此实现精确控制节能20%。 ◆ 减小对流节能：对比分析两种控制系统不同的工作特点，可以发现：某著名品牌温控开关控制的空调系统风量恒定，室内空气始终保持流动状态，室内空气与外墙外窗等得热体保持较大的对流换热系数，围护结构传热得热形成的冷负荷较大；而FHK-1智能温控器控制的空调系统采用变风量调温，风量不断变化，且有很大一部分时间系统风量为零，即室内空气基本静止，室内空气与外墙外窗等得热体之间的对流换热系数较小，围护结构传热得热形成的冷负荷较小，使得维持相同室温所需的冷/热量减少。 我们发现，风量增大不仅增大了流换热系数，更重要的是携带冷能的风温比房间温度低2℃～5℃，使室内空气与外墙外窗等得热体之间温差增大，也就是向室外的温差导热增大，能量损失增大，我们称增大的能量损失为对流温差损失。遗憾的是，在暖通空调理论中，还没有对流温差损失这一概念，由此也忽略了设计产品时必须减小风量避免重大浪费的问题。 降低对流温差损失的措施可以有两种：其一，在建筑设计上应考虑空调的出风口避免直面门窗等隔热能力较差的围护结构；其二，采用变风量空调方式，即：通过控制送风量实现房间温度恒定。与现有的变风温技术路线相比，变风量空调方式的平均风量减少了30%～70%。平均风量的减少带来两大好处：一是提高了舒适度；二是减少强迫对流损失，降低了冷耗。FHK-1智能温控器采用变风量空调方式减小对流温差损失，实现节能13%～51%。 ◆ 末端控制节能效益：末端控制节能效益之一体现在降低冷耗，从而可缩减制冷设备的设计能力，相应减少了设备投资。 末端控制节能效益之二体现在节电方面。 结论：鉴于上述，精确温控和变风量调温空调节能实践说明，重视精确的末端控制和减小房间空气对流，能够实现33%～71%节能。(end)

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