本文公開的主題涉及暖通空調系統(tǒng)空氣調節(jié)部件，并且更具體來說，涉及對如空氣調節(jié)單元的部件的熱回收控制的控制。

背景

一些已知的空氣調節(jié)單元(AHU)可使用熱回收裝置來回收有用熱量，以便針對所需設定點溫度(SATsp)控制供應空氣溫度(SAT)，所述所需設定點溫度通常為固定的或基于外側空氣溫度加以確定。熱回收控制通?；貞赟AT與SATsp之間的差加以調制。例如，完全熱回收可僅可利用于相對大的差。然而，這可導致能量浪費，因為寶貴的熱量將損失至外側空氣，從而導致減小的能量效率和因而增加的操作成本。這還可導致對外側冷空氣的不適當加熱。

因此，合乎需要的是提供一種控制系統(tǒng)來改良AHU熱回收和與室內環(huán)境的實際需求的協(xié)調。

簡述

一方面，提供一種用于暖通空調系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述暖通空調系統(tǒng)具有空氣調節(jié)單元(AHU)和熱回收裝置。所述控制系統(tǒng)包括：控制器，其具有處理器和存儲器，所述控制器處于與AHU的信號通信中。所述控制器被配置來：確定由AHU服務的一個或多個區(qū)帶的平均加熱或冷卻需求；確定加熱或冷卻容量在熱回收裝置處是否是可利用的，其中在熱回收裝置處可利用的容量是用以使用從由AHU服務的一個或多個區(qū)帶提取的空氣加熱或冷卻來自室外環(huán)境的空氣的加 熱或冷卻容量；基于確定的平均加熱或冷卻需求和確定的可利用的加熱或冷卻容量來確定熱回收命令設定點；以及將指示確定的熱回收命今設定點的信號發(fā)送至AHU和熱回收裝置中的至少一個。

除以上所述特征中的一個或多個之外，或作為替代方案，其他實施方案可包括以下配置，其中控制器還被配置來確定對供應至暖通空調系統(tǒng)的空氣的空氣質量參數(shù)的約束，其中熱回收命令設定點還基于確定的約束；其中熱回收裝置被配置來在完全開放位置與完全閉合位置之間移動；其中如果確定的平均加熱或冷卻需求具有與確定的可利用的加熱或冷卻容量相同的類型，則確定的熱回收命令設定點指示熱回收裝置應移動至完全開放位置；其中如果確定的平均加熱或冷卻需求不具有與確定的可利用的加熱或冷卻容量相同的類型，則確定的熱回收命令設定點指示熱回收裝置應移動至完全閉合位置；且/或其中控制器還被配置來基于確定的熱回收命令設定點將熱回收裝置移動至完全開放位置或完全閉合位置。

另一方面，提供一種暖通空調系統(tǒng)。暖通空調系統(tǒng)包括：空氣調節(jié)單元(AHU)；熱回收裝置，其與AHU可操作地相關聯(lián)；以及控制器，其具有處理器和存儲器，控制器處于與AHU和熱回收裝置中的至少一個的信號通信中。所述控制器被配置來：確定由AHU服務的一個或多個區(qū)帶的平均加熱或冷卻需求；確定加熱或冷卻容量在熱回收裝置處是否是可利用的，其中在熱回收裝置處可利用的容量是用以使用從由AHU服務的一個或多個區(qū)帶提取的空氣加熱或冷卻來自室外環(huán)境的空氣的加熱或冷卻容量；基于確定的平均加熱或冷卻需求和確定的可利用的加熱或冷卻容量來確定熱回收命今設定點；以及將指示確定的熱回收命令設定點的信號發(fā)送至AHU和熱回收裝置中的至少一個。

除以上所述特征中的一或多個之外，或作為替代方案，其他實施方案可包括以下配置：其中控制器還被配置來確定對供應至暖通空調系統(tǒng)的空氣的空氣質量參數(shù)的約束，其中熱回收命今設定點還基于確 定的約束；其中熱回收裝置被配置來在完全開放位置與完全閉合位置之間移動；其中如果確定的平均加熱或冷卻需求具有與確定的可利用的加熱或冷卻容量相同的類型，則確定的熱回收命令設定點指示熱回收裝置應移動至完全開放位置；其中如果確定的平均加熱或冷卻需求不具有與確定的可利用的加熱或冷卻容量相同的類型，則確定的熱回收命令設定點指示熱回收裝置應移動至完全閉合位置；且/或其中控制器還被配置來基于確定的熱回收命今設定點將熱回收裝置移動至完全開放位置或完全閉合位置。

另一方面，提供一種控制暖通空調系統(tǒng)的方法，所述暖通空調系統(tǒng)具有空氣調節(jié)單元(AHU)、熱回收裝置和控制器，所述控制器處于與AHU和熱回收裝置中的至少一個的信號通信中。所述方法包括：確定由AHU服務的一個或多個區(qū)帶的平均加熱或冷卻需求；確定加熱或冷卻容量在熱回收裝置處是否是可利用的，其中在熱回收裝置處可利用的容量是用以使用從由AHU服務的一個或多個區(qū)帶提取的空氣加熱或冷卻來自室外環(huán)境的空氣的加熱或冷卻容量；基于確定的平均加熱或冷卻需求和確定的可利用的加熱或冷卻容量來確定熱回收命令設定點；將指示確定的熱回收命令設定點的信號發(fā)送至AHU和熱回收裝置中的至少一個；以及隨后以確定的熱回收命令設定點操作AHU和熱回收裝置中的至少一個。

除以上所述特征中的一個或多個之外，或作為替代方案，其他實施方案可包括：確定對供應至暖通空調系統(tǒng)的空氣的空氣質量參數(shù)的約束，其中熱回收命令設定點還基于確定的約束；其中空氣質量參數(shù)是來自室外環(huán)境的外側空氣和從由AHU服務的一個或多個區(qū)帶提取的空氣的濕度比和C02含量中的至少一個；其中熱回收裝置被配置來在完全開放位置與完全閉合位置之間移動。其中如果確定的平均加熱或冷卻需求是與確定的可利用的加熱或冷卻容量相同的類型，則確定的熱回收命令設定點指示熱回收裝置應移動至完全開放位置；其中如果確定的平均加熱或冷卻需求不具有與確定的可利用的加熱或冷卻容量相同的類型，則確定的熱回收命令設定點指示熱回收裝置應移 動至完全閉合位置；且/或其中所述隨后以確定的熱回收命令設定點操作AHU和熱回收裝置中的至少一個包括：基于確定的熱回收命令設定點將熱回收裝置移動至完全開放位置或完全閉合位置。

附圖簡述

實施方案的前述和其他特征以及優(yōu)點從結合附圖的以下詳述顯而易見，在附圖中：

圖1是示例性暖通空調系統(tǒng)的示意圖；

圖2是例示控制圖1中所示的系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。

詳述

圖1例示示例性暖通空調系統(tǒng)10，所述示例性暖通空調系統(tǒng)通常包括容量生成設備12，所述容量生成設備與空氣調節(jié)單元(AHU)14可操作地相關聯(lián)，所述空氣調節(jié)單元具有熱回收裝置16和熱交換器或線圈18。容量生成設備12調節(jié)(即，加熱/冷卻)例如水的傳熱流體并且將調節(jié)后的流體供應至AHU 14(通過供應導管20)，其中調節(jié)后的流體被利用來調整被迫通過AHU 14的空氣。調節(jié)后的空氣隨后用來調整與暖通空調系統(tǒng)10相關聯(lián)的室內環(huán)境22(例如，區(qū)域或區(qū)帶)的溫度。流體隨后通過返回導管24返回至容量生成設備12，在所述返回導管中，流體被重新調節(jié)。

AHU 14通過空氣管道28從室外環(huán)境26接收空氣?？諝怆S后通過熱回收裝置16，其中空氣選擇性地被引入與從室內環(huán)境22提取的空氣的熱交換關系中。空氣隨后被供應至線圈18，其中可進一步通過來自容量生成設備12的傳熱流體調節(jié)(即，加熱/冷卻)空氣。替代地，部件14可不包括線圈18。調節(jié)后的空氣隨后通過空氣管道30供應至室內環(huán)境22。從室內環(huán)境22提取的空氣通過空氣管道32供應至熱回收裝置16，其中空氣可在熱交換關系中用以加熱或冷卻來自室外環(huán)境26的進入空氣。所提取的空氣隨后排放至室外環(huán)境26。 盡管部件14在示例性實施方案中描述為空氣調節(jié)單元，但部件14可為具有熱回收裝置的任何暖通空調部件，所述熱回收裝置在將外側空氣供應至室內環(huán)境22之前對外側空氣進行預調節(jié)。

熱回收裝置16可以是使兩個空氣流能夠交換熱能量的裝置。熱回收裝置16可直接混合兩個空氣流或可間接提供熱交換(例如，板式熱交換器)。熱回收裝置16可從完全閉合位置移動至完全開放位置。在完全閉合位置中，從室內環(huán)境22提取的空氣不被引入與進入的外側空氣的熱交換關系中(例如，繞過)。在完全開放位置中，所提取空氣的整個部分被引入與進入的外側空氣的熱交換關系中。熱回收裝置可定位于完全閉合位置與完全開放位置之間，使得所提取空氣的僅一部分(例如，60％)被引入與進入的外側空氣的熱交換關系中。

控制器40處于與AHU 14和室內環(huán)境22的信號通信中并且被配置來使AHU 14和熱回收裝置16的操作與室內環(huán)境22的實際需求協(xié)調?？刂破?0可處于與以下各者的信號通信中：第一傳感器42，其被配置來測量室外空氣溫度(OAT)；第二傳感器44，其被配置來測量輸入空氣溫度(IAT)；第三傳感器46，其被配置來測量熱回收空氣溫度(HRT)；第四傳感器48，其被配置來測量供應空氣溫度(SAT)；以及第五傳感器50，其被配置來測量提取空氣溫度(EAT)。如本文所使用，術語控制器是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共用、專用或群組)和存儲器、組合邏輯電路，和/或提供所描述功能的其他合適部件。

圖2例示控制暖通空調系統(tǒng)10的示例性方法100，所述方法通常包括步驟120、140和160。在步驟120處，控制器40確定由暖通空調系統(tǒng)10服務的一個或多個區(qū)帶22的平均加熱或冷卻需求。在步驟140處，控制器40基于確定的平均需求(輸入1)、可利用于回收的容量(輸入2)來確定一個或多個熱回收命令設定點，并且可基于對供應至區(qū)帶的空氣的質量的任選約束(對于涉及空氣的混合的熱回收裝置)以及外側空氣和來自區(qū)帶的空氣的空氣質量的對應測量(輸入3)。 在步驟160處，控制器40將指示確定的熱回收命令設定點的一個或多個信號發(fā)送至暖通空調系統(tǒng)10的一個或多個部件。

在步驟120處，控制器40確定暖通空調系統(tǒng)10的平均加熱或冷卻需求(輸入1)。平均需求可通過進行步驟120a或步驟120b來確定，如本文中更詳細描述的。

在步驟120a處，如果暖通空調系統(tǒng)10已包括判定機構(例如，控制器40)來確定公用容量產生系統(tǒng)(例如，設備12)是否應處于加熱模式或冷卻模式中，則所述相同判定適用于確定暖通空調系統(tǒng)10的平均需求。如果系統(tǒng)10不包括這種判定機構或所述判定機構的判定將用以關閉公用容量產生系統(tǒng)(例如，設備12)，則替代地執(zhí)行步驟120b。

在步驟120b處，控制器40通過以下方程式確定平均需求：

其中ΔT_i＝RAT_spi-RAT_i(其中RAT_spi是區(qū)帶/房間i的房間空氣溫度設定點，并且RAT_i是區(qū)帶/房間i的測量房間空氣溫度)，V_i是區(qū)帶/房間中的空氣的體積，并且V_tot是所有占據(jù)的區(qū)帶/房間22的空氣的總體積。如果ΔT為正，則平均需求被確定為加熱。如果ΔT為負，則平均需求被確定為冷卻。

在步驟140處，控制器基于確定的平均需求(輸入1，步驟120)、可利用于在熱回收裝置16處回收的容量(輸入2，步驟142)和任選地對空氣質量的約束和測量(輸入3，步驟144)，來確定一個或多個熱回收命令設定點。熱回收命令設定點可僅在熱回收裝置16使外側空氣與來自室內環(huán)境22的所提取空氣混合時基于任選約束。

在先前所述步驟120中確定平均需求(輸入1)，從而指示暖通空調系統(tǒng)10處于冷卻或加熱需求中。

在步驟142處，控制器40確定加熱或冷卻容量在熱回收裝置16處是否是可利用的(輸入2)。在熱回收裝置16處可利用的容量是用以使用從區(qū)帶22提取的空氣加熱或冷卻來自外側的空氣的加熱或冷卻容量?？刂破?0通過將來自室外環(huán)境26的空氣的IAT(例如，來自傳感器44)與從室內環(huán)境22提取的空氣的EAT(例如，來自傳感器50)進行比較，來確定容量是否是可利用的。如果EAT＜IAT-DT，則冷卻容量在熱回收裝置16處是可利用的，其中DT是在兩個測量之間提供預定溫度差的小溫度間隙(例如，0.5℃或1℃)。如果EAT＞IAT+DT，則加熱容量在熱回收裝置處是可利用的。

在任選的步驟144處，控制器40確定最大熱回收命令(輸入3)，所述最大熱回收命令不超過對供應至區(qū)帶的空氣的空氣質量的任選約束，所述任選約束例如濕度比、C02含量和/或其他空氣性質(如果存在對應約束和測量)。

基于輸入1(步驟120)、輸入2(步驟142)和任選地輸入3(步驟144)，控制器40通過以下操作確定一個或多個熱回收命令設定點：如果容量需求(輸入1；加熱或冷卻)具有與可利用的容量(輸入2；加熱或冷卻)相同的類型(加熱或冷卻)，則控制器40將熱回收命令設定點指示或設定至熱回收裝置16的完全開放位置(即，在使用約束的情況下，100％開放或最大開放不超過輸入3)。

例如，在存在C02含量的約束和對應測量的情況下，供應至區(qū)帶22的空氣的C02含量必須低于預定設定點C02sp。熱回收裝置16將來自外側26的新鮮空氣與從區(qū)帶(22)提取的空氣混合，并且熱回收命令設定點確定兩者之間的比率。不超過約束(輸入3)的熱回收命令完全開放位置設定點隨后被確定為：

方程式(2)輸入3＝(C02sp-C02ia)/(C02ea-C02ia)，

其中C02ia是來自外側的新鮮空氣的C02含量，并且C02ea是從建筑物提取的空氣的C02含量。因而，如果C02ea＜＝C02sp，則輸入 3為100％。這可假定，相同的空氣流動是取自外側環(huán)境而不是內側環(huán)境，否則方程式(2)可能需要解釋這些空氣流動。

如果容量需求(輸入1)不具有與可利用的容量(輸入2)相同的類型(加熱/冷卻)，則控制器40指示熱回收命令設定點為0％，使得無熱容量被回收。

在步驟160處，控制器40將確定的熱回收需求設定點發(fā)送至AHU 14(或熱回收裝置16)，并且以確定的設定點操作AHU 14。步驟160僅可在預定時間(例如五分鐘)之后重新執(zhí)行，以防止熱回收命令在熱回收裝置16中的無回收(0％)與所述熱回收命令的完全開放或最開放位置之間的變化。替代地，可使用滯后機構(未示出)，使得在某預定閾值得以克服的情況下，熱回收裝置16可僅在0％與100％之間切換?？刂齐S后可返回至步驟120。因而，控制器40被編程來進行本文所述的步驟。

本文描述的是用于控制如AHU的暖通空調系統(tǒng)部件中的熱回收裝置的系統(tǒng)及方法。當熱回收裝置使外側空氣與來自建筑物的空氣混合時，系統(tǒng)通過在暖通空調系統(tǒng)的加熱或冷卻容量可利用時將熱回收裝置設定至完全開放位置(100％)，或設定至不超過對供應至建筑物的空氣的質量的任選約束的最大位置(＜100％)，來回收一大部分否則浪費的熱容量。如果沒有有用的加熱或冷卻容量可利用于回收，則將熱回收裝置設定至大致上完全閉合位置(例如，0％)，從而可通過供應來自外側的冷空氣通過AHU并且供應至建筑物中，來使暖通空調系統(tǒng)能夠在自由冷卻模式中操作。

因而，系統(tǒng)及方法減少總暖通空調系統(tǒng)能量消耗，防止對可變/調制熱回收裝置的需要，防止對用于熱回收裝置控制的PID控制系統(tǒng)的需要，從而節(jié)省試運行時間和現(xiàn)場定制，簡化使用現(xiàn)有控制手段的實施方式，并且可擴展至廣范圍的AHU產品和熱回收裝置配置和建筑物類型。

雖然已僅結合有限數(shù)目的實施方案詳細描述了本公開，但應容易理解，本公開不限于這類公開的實施方案。相反，本公開可被修改以并入之前并未描述但與本公開的精神和范圍相符的任何數(shù)目的變化、改變、替代或等效布置。另外，盡管已經描述了各種實施方案，但應理解，本公開的各方面可包括所描述的實施方案中的僅一些者。因此，本公開不應被視為受先前描述限制，而是僅受所附權利要求書的范圍限制。