本發(fā)明屬于列車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種列車可調(diào)節(jié)送風(fēng)控制方法。
背景技術(shù)：
空調(diào)系統(tǒng)是車輛中的一個重要組成部分，用以滿足旅客在旅行生活中舒適性要求，空調(diào)系統(tǒng)包括空調(diào)機組、送風(fēng)系統(tǒng)、新風(fēng)系統(tǒng)、回風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)控制系統(tǒng)等，空調(diào)系統(tǒng)通過以上各部分協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)車輛內(nèi)部空氣制冷、加熱以及通風(fēng)換氣等多項功能。
列車的送風(fēng)過程主要由送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)機，將空調(diào)機組的車廂回風(fēng)和引入的車外新風(fēng)混合后，經(jīng)空調(diào)機組降溫或加溫處理后送入列車的風(fēng)道，然后經(jīng)送風(fēng)口送入列車客室內(nèi)。
目前列車的空調(diào)送風(fēng)機一般為不可調(diào)速的單速風(fēng)機，少數(shù)為雙速風(fēng)機。且控制新風(fēng)量的新風(fēng)門多數(shù)為開、閉兩個狀態(tài)，少數(shù)為可調(diào)式風(fēng)門；回風(fēng)門為不可調(diào)節(jié)式風(fēng)門；以及風(fēng)道向客室送風(fēng)的送風(fēng)口均為不可調(diào)節(jié)式。同時，車廂溫度是利用檢測回風(fēng)溫度和目標溫度的差值進行控制，有一定的滯后性。上述列車空調(diào)系統(tǒng)存在的問題和缺點主要為：車廂內(nèi)的送風(fēng)口不可調(diào)節(jié)，不能實現(xiàn)送風(fēng)量、冷量/熱量的按需分配，乘客不能根據(jù)個人人體感受調(diào)整吹向自身的送風(fēng)量和隨之送來的冷量/熱量。一方面乘客乘坐舒適性不高，另一方面空調(diào)系統(tǒng)處于粗放式工作狀態(tài)，造成能源消耗較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種列車可調(diào)節(jié)送風(fēng)控制方法，
可在保證新風(fēng)引入量不變的前提下，使風(fēng)道氣壓壓力始終逼近合理的目標值，
且使風(fēng)道送風(fēng)溫度始終處于合理的目標區(qū)間，提高乘客舒適度。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種列車可調(diào)節(jié)送風(fēng)控制方法，其特征在于包括以下方法步驟：
當可調(diào)送風(fēng)口變化時，引起初始送風(fēng)量ms改變，以及引起風(fēng)道當前壓力值p偏離目標壓力值p0，送風(fēng)機調(diào)速直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0；
同時初始總風(fēng)量mz變化，引起初始新風(fēng)量mw同步變化，當新風(fēng)量引入不變，調(diào)整可調(diào)新風(fēng)門開度和可調(diào)回風(fēng)門開度，并使調(diào)整后新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw’與調(diào)整后回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si’之間滿足：
sw’/si’＝a％/(b％-a％)；
其中，a％為初始新風(fēng)量mw在初始總風(fēng)量mz的占比；
初始送風(fēng)量ms/初始總風(fēng)量mz＝初始新風(fēng)量mw+初始回風(fēng)量mi；
b％＝調(diào)整后總風(fēng)量mz’/初始總風(fēng)量mz。
優(yōu)選的是，所述風(fēng)道當前壓力值p>目標壓力值p0時，送風(fēng)機降速直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，當引入新風(fēng)量不變時，同時增大可調(diào)新風(fēng)門開度以及減小可調(diào)回風(fēng)門開度，即增大調(diào)整后新風(fēng)量在調(diào)整后總風(fēng)量mz’中的占比。
優(yōu)選的是，所述風(fēng)道當前壓力值p<目標壓力值p0時，送風(fēng)機提速直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，當引入新風(fēng)量不變時，同時減小可調(diào)新風(fēng)門開度以及增大可調(diào)回風(fēng)門開度，即減小調(diào)整后新風(fēng)量在調(diào)整后總風(fēng)量mz’中的占比。
優(yōu)選的是，所述控制方法還包括溫度調(diào)節(jié)過程，當可調(diào)送風(fēng)口變化時，引起初始總風(fēng)量mz以及初始新風(fēng)量mw改變，列車空調(diào)系統(tǒng)的變頻空調(diào)感知到風(fēng)量變化，若風(fēng)道當前送風(fēng)溫度偏離溫度目標區(qū)間，則變頻空調(diào)的壓縮機調(diào)整工作頻率，使送風(fēng)溫度處于溫度目標區(qū)間。
優(yōu)選的是，所述控制方法用于列車空調(diào)系統(tǒng)，所述列車空調(diào)系統(tǒng)包括變頻空調(diào)、風(fēng)道、風(fēng)門和送風(fēng)口；所述變頻空調(diào)包括設(shè)置于所述風(fēng)門與所述送風(fēng)口之間風(fēng)道的送風(fēng)機，所述變頻空調(diào)通過變頻控制送風(fēng)機轉(zhuǎn)速；所述風(fēng)門包括與風(fēng)道連通的可調(diào)新風(fēng)門和可調(diào)回風(fēng)門；所述送風(fēng)口包括與風(fēng)道連通的公共送風(fēng)口和可調(diào)送風(fēng)口。
優(yōu)選的是，所述列車空調(diào)系統(tǒng)還包括檢測裝置，所述檢測裝置與變頻空調(diào)的空調(diào)控制器電性連接，所述檢測裝置包括對風(fēng)道內(nèi)壓力檢測的壓力檢測裝置，所述壓力檢測裝置用于檢測風(fēng)道內(nèi)的氣壓壓力，并將壓力信號傳遞給空調(diào)控制器，通過空調(diào)控制器控制送風(fēng)機轉(zhuǎn)速，進而保持風(fēng)道內(nèi)合適的送風(fēng)風(fēng)速。
優(yōu)選的是，所述檢測裝置包括對風(fēng)道內(nèi)送風(fēng)溫度檢測的溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置用于檢測風(fēng)道內(nèi)的送風(fēng)溫度，并將送風(fēng)溫度信號傳遞給空調(diào)控制器，通過空調(diào)控制器控制變頻空調(diào)的壓縮機的轉(zhuǎn)速，進而保持合適的送風(fēng)溫度范圍。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果為：
1)乘客可根據(jù)自身需求調(diào)節(jié)自身周圍的可調(diào)送風(fēng)口，使較小空間內(nèi)的微環(huán)境人體感知舒適，同時能保證新風(fēng)量引入的要求，空調(diào)能根據(jù)負荷的變化進行變頻運行，實現(xiàn)節(jié)能降耗；
2)以按需分配的原則，當乘客調(diào)節(jié)各自可調(diào)送風(fēng)口對總風(fēng)造成影響時，通過控制送風(fēng)機調(diào)速和壓縮機調(diào)速，在保證新風(fēng)引入量不變的前提下，使風(fēng)道氣壓壓力和送風(fēng)溫度始終逼近合理的目標值或目標區(qū)間，即可提供合理的送風(fēng)口出風(fēng)風(fēng)速和出風(fēng)溫度，提高乘客舒適度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明列車空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1變頻空調(diào)；2風(fēng)道；3風(fēng)門；4檢測裝置；5送風(fēng)口；6車廂；
11空調(diào)機組；12送風(fēng)機；13壓縮機；14空調(diào)控制器；
31可調(diào)新風(fēng)門；32可調(diào)回風(fēng)門；
41壓力檢測裝置；42溫度檢測裝置；
51公共送風(fēng)口；52可調(diào)送風(fēng)口。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
本發(fā)明公開一種列車可調(diào)節(jié)送風(fēng)控制方法，通過對列車空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)機調(diào)速以及回風(fēng)門、新風(fēng)門開度調(diào)節(jié)，確保風(fēng)道壓力和送風(fēng)溫度始終逼近目標值，保證乘客舒適度。
如圖1所示，本發(fā)明的列車空調(diào)系統(tǒng)包括變頻空調(diào)1、風(fēng)道2、風(fēng)門3、檢測裝置4和送風(fēng)口5。
變頻空調(diào)1包括空調(diào)機組11、送風(fēng)機12、壓縮機13和空調(diào)控制器14。空調(diào)控制器14用于控制空調(diào)機組11、送風(fēng)機12、壓縮機13運行，具體的，空調(diào)控制器14通過控制空調(diào)機組11的壓縮機13運行頻率調(diào)節(jié)制冷/制熱能力；空調(diào)控制器14通過控制送風(fēng)機12轉(zhuǎn)速，進而保持風(fēng)道內(nèi)合適的送風(fēng)風(fēng)速。送風(fēng)機12設(shè)置于風(fēng)門3與送風(fēng)口5之間的風(fēng)道，用于將風(fēng)門3中的風(fēng)能經(jīng)風(fēng)道2輸送至送風(fēng)口5。
送風(fēng)口5包括公共送風(fēng)口51和可調(diào)送風(fēng)口52，上述送風(fēng)口5均與風(fēng)道2連通，用于將風(fēng)道2內(nèi)調(diào)節(jié)風(fēng)排送至車廂6內(nèi)，以滿足乘客風(fēng)量要求。其中，可調(diào)送風(fēng)口52位于乘客座位的頂部，為可調(diào)節(jié)開口大小的旋鈕式風(fēng)門或撥片式風(fēng)門。本發(fā)明對送風(fēng)口5具體結(jié)構(gòu)不作限定，以實現(xiàn)控制風(fēng)道風(fēng)量即可。本發(fā)明對可調(diào)送風(fēng)口52的具體數(shù)量不作限定，任意上述可調(diào)送風(fēng)口52均與風(fēng)道2接通，以方便乘客對風(fēng)道風(fēng)量的調(diào)節(jié)。公共送風(fēng)口51為緊急送風(fēng)口，公共送風(fēng)口51與風(fēng)道2接通。公共送風(fēng)口51采用常開式送風(fēng)口，當上述所有可調(diào)送風(fēng)口52均關(guān)閉時，可確保仍有新風(fēng)通過風(fēng)道進入至車廂6內(nèi)，實現(xiàn)車廂6內(nèi)的通風(fēng)換氣。
風(fēng)門3包括可調(diào)新風(fēng)門31和可調(diào)回風(fēng)門32，兩者均與風(fēng)道2連通?？烧{(diào)新風(fēng)門31采用新風(fēng)量可調(diào)節(jié)式風(fēng)門，可調(diào)新風(fēng)門31用于將室外新風(fēng)引入至風(fēng)道2中。可調(diào)回風(fēng)門32采用回風(fēng)量可調(diào)節(jié)式風(fēng)門，可調(diào)回風(fēng)門32用于將室內(nèi)回風(fēng)回收至風(fēng)道2中。室外新風(fēng)、室內(nèi)回風(fēng)分別經(jīng)可調(diào)新風(fēng)門31、可調(diào)回風(fēng)門32引入至風(fēng)道中，經(jīng)送風(fēng)機12輸送至送風(fēng)口5。
檢測裝置4與空調(diào)控制器14電性連接，檢測裝置4包括風(fēng)道2內(nèi)設(shè)的壓力檢測裝置41和溫度檢測裝置42，壓力檢測裝置41用于檢測風(fēng)道內(nèi)的氣壓壓力，將壓力信號傳遞給空調(diào)控制器14，通過空調(diào)控制器14控制送風(fēng)機12轉(zhuǎn)速，進而保持風(fēng)道內(nèi)合適的送風(fēng)風(fēng)速，以提高乘客舒適度。溫度檢測裝置42用于檢測風(fēng)道內(nèi)的送風(fēng)溫度，并將溫度信號傳遞給空調(diào)控制器14，通過空調(diào)控制器14控制空調(diào)機組11壓縮機13的運行頻率，進而調(diào)整送風(fēng)溫度t為目標溫度值，以提高乘客舒適度。
本發(fā)明利用上述的列車空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)一種列車可調(diào)節(jié)送風(fēng)控制方法，控制方法包括風(fēng)量調(diào)節(jié)過程和溫度調(diào)節(jié)過程，風(fēng)量調(diào)節(jié)過程的具體步驟為：
初始狀態(tài)下，初始新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw與初始回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si之間滿足：
sw/si＝a％/(1-a％)；
其中，a％：初始新風(fēng)量mw在初始總風(fēng)量mz的占比。
具體的：在初始狀態(tài)下，初始新風(fēng)量mw和初始回風(fēng)量mi之間滿足：
mw/mi＝a％/(1-a％)；
mz＝mw+mi；
根據(jù)公式m＝v＊s可知，當初始狀態(tài)下的新風(fēng)風(fēng)速vw與回風(fēng)風(fēng)速vi近似相等時，初始新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw與初始回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si之間滿足：
sw/si＝a％/(1-a％)
＝a/(100-a)；
當可調(diào)送風(fēng)口改變，引起初始送風(fēng)量ms改變，進而引起風(fēng)道當前壓力值p偏離目標壓力值p0時，送風(fēng)機12調(diào)速直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0；
具體的：當乘客對可調(diào)送風(fēng)口操作而導(dǎo)致初始送風(fēng)量ms/初始總風(fēng)量mz發(fā)生變化時，初始送風(fēng)量ms/初始總風(fēng)量mz變化包括送風(fēng)口面積改變或送風(fēng)口大小改變等，例如可調(diào)送風(fēng)口的總出風(fēng)面積由s0→s1時，將引起風(fēng)道當前壓力值p改變，壓力檢測裝置41將風(fēng)道當前壓力值p傳遞給空調(diào)控制器14，通過空調(diào)控制器14控制送風(fēng)機12轉(zhuǎn)速，進而使得風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，此時，可調(diào)送風(fēng)口的出風(fēng)風(fēng)速可滿足乘客感知舒適度。
同時初始總風(fēng)量mz變化，引起初始新風(fēng)量mw和初始回風(fēng)量mi同步變化，空調(diào)控制器14控制可調(diào)新風(fēng)門31開度和可調(diào)回風(fēng)門32開度變化，進而調(diào)整新風(fēng)量和回風(fēng)量在總風(fēng)量中的占比，以保證新風(fēng)量的引入符合要求，即調(diào)整后新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw’與調(diào)整后回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si’之間滿足：
sw’/si’＝a％/(b％-a％)；
其中，b％＝調(diào)整后總風(fēng)量mz’/初始總風(fēng)量mz。
具體的：當乘客對可調(diào)送風(fēng)口操作而導(dǎo)致初始總風(fēng)量mz發(fā)生變化時，即調(diào)整后總風(fēng)量mz’調(diào)整為b％＊初始總風(fēng)量mz。
為滿足初始新風(fēng)量mw與調(diào)整后新風(fēng)量mw’保持不變，以使新風(fēng)量的引入符合要求，通常鐵路客車要求新風(fēng)量的引入不小于10m3/h。
由于初始新風(fēng)量mw與初始總風(fēng)量mz之間滿足：
mw＝a％mz；
同時，調(diào)整后新風(fēng)量mw’與調(diào)整后總風(fēng)量mz’之間滿足：
mw’＝b％*c％mz’；
其中，c％為調(diào)整后新風(fēng)量mw’在調(diào)整后總風(fēng)量mz’的占比；
由上述公式可得：
a％mz＝b％*c％mz’
即c％＝a/b
由于，調(diào)整后新風(fēng)量mw’和調(diào)整后回風(fēng)量mi’之間滿足：
mw’/mi’＝c％/(1-c％)；
mz’＝mw’+mi’；
根據(jù)公式m＝v＊s可知，當調(diào)整后的新風(fēng)風(fēng)速vw與回風(fēng)風(fēng)速vi近似相等時，調(diào)整后新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw’與調(diào)整后回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si’之間滿足：
sw’/si’＝c％/(1-c％)；
＝a/b/(1-a/b)
＝a％/(b％-a％)
即初始狀態(tài)下的初始新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw與初始回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si之比a/(100-a)，經(jīng)調(diào)整變?yōu)檎{(diào)整后新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw’與調(diào)整后回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si’之比a/(b-a)。由此得到，在保證引入新風(fēng)量不變的情況下，調(diào)整后總風(fēng)量mz’的變化量通過調(diào)節(jié)全部體現(xiàn)在調(diào)整后回風(fēng)量mi’的變化量上。
如在上述風(fēng)量調(diào)整過程中，若可調(diào)送風(fēng)口改變，引起風(fēng)道當前壓力值p>目標壓力值p0時，送風(fēng)機12降速直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，同時增大可調(diào)新風(fēng)門31開度以及減小可調(diào)回風(fēng)門32開度，即增大新風(fēng)量在總風(fēng)量中的占比，將初始新風(fēng)量mw在初始總風(fēng)量mz的占比a％調(diào)整為調(diào)整后新風(fēng)量mw’在調(diào)整后總風(fēng)量mz’的占比c％，以確保引入新風(fēng)量不變，同時提高乘客舒適度。同樣的，若可調(diào)送風(fēng)口改變，引起風(fēng)道當前壓力值p<目標壓力值p0時，送風(fēng)機12提速直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，同時減小可調(diào)新風(fēng)門31開度以及增大可調(diào)回風(fēng)門32開度，即減小新風(fēng)量在總風(fēng)量中的占比，將新風(fēng)量mw在總風(fēng)量mz的占比由a％調(diào)整為占比c％，以確保引入新風(fēng)量不變，同時提高乘客舒適度。
本發(fā)明列車空調(diào)系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)過程與現(xiàn)有空調(diào)溫度采用回風(fēng)溫度進行調(diào)節(jié)過程區(qū)別在于：通過檢測送風(fēng)溫度進行主動式調(diào)節(jié)，消除溫度環(huán)的滯后性，具體為：當上述送風(fēng)量、回風(fēng)量和新風(fēng)量變化引起風(fēng)道中送風(fēng)溫度t變化時，溫度檢測裝置檢測到上述溫度變化，并將溫度信號傳遞給空調(diào)控制器14，通過空調(diào)控制器14控制空調(diào)機組11壓縮機13的運行頻率，進而調(diào)整送風(fēng)溫度t逼近目標溫度值t0(或目標溫度區(qū)間)，具體調(diào)整過程為：
當送風(fēng)溫度t<目標溫度值t0時，降低制冷壓縮機13運行頻率，提高制熱壓縮機13運行頻率；當送風(fēng)溫度>目標溫度值t0時，提高制冷壓縮機13運行頻率，降低制熱壓縮機13運行頻率，以增大或減小空調(diào)系統(tǒng)的換熱量，使送風(fēng)溫度重新逼近目標溫度區(qū)間。
下面將舉例說明本發(fā)明列車空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)過程和溫度調(diào)節(jié)過程。
列車空調(diào)系統(tǒng)處于制冷初始狀態(tài)，送風(fēng)口風(fēng)速為0.5m/s，送風(fēng)溫度t為15℃～17℃，初始新風(fēng)量mw滿足鐵路客車要求的最低新風(fēng)引入量，即人均10m3/h，初始新風(fēng)量mw相對于初始總風(fēng)量mz的占比a％＝30％，初始回風(fēng)量mi相對于初始總風(fēng)量mz的占比為70％。
當乘客對可調(diào)送風(fēng)口操作而導(dǎo)致送風(fēng)口總出風(fēng)面積由s1→80％*s0時，因總出風(fēng)面積減小，將引起風(fēng)道當前壓力值p大于目標壓力值p0，致使出風(fēng)風(fēng)速升高；此時，進入至風(fēng)道壓力與送風(fēng)機12調(diào)速的閉環(huán)控制，送風(fēng)機降速，直至風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，將送風(fēng)量降為初始總風(fēng)量80％*mz，即b％＝80％。
當送風(fēng)量降為初始總風(fēng)量mz的80％時，若可調(diào)新風(fēng)門31、可調(diào)回風(fēng)門32保持不動，則調(diào)整后新風(fēng)量mw’應(yīng)同時降為初始新風(fēng)量mw的80％，無法滿足鐵路客車要求的最低新風(fēng)引入量。此時，應(yīng)增大可調(diào)新風(fēng)門31開度以及減小可調(diào)回風(fēng)門32開度，以使得調(diào)整后新風(fēng)量mw’占比c％＝a％/b％＝30％/80％＝37.5％，即此時初始新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw與初始回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si之比3/7，經(jīng)調(diào)整變?yōu)檎{(diào)整后新風(fēng)門有效通風(fēng)面積sw’與調(diào)整后回風(fēng)門有效通風(fēng)面積si’之比3/5。當乘客對可調(diào)送風(fēng)口操作而導(dǎo)致送風(fēng)口總出風(fēng)面積增大情況與上述雷同，在此不再累述。
當送風(fēng)量減小，引起空調(diào)工況變化，使送風(fēng)溫度降低，低于15℃時，降低變頻空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速，使送風(fēng)溫度重新逼近使人體感知舒適的15℃￣17℃區(qū)間。
列車的可調(diào)節(jié)送風(fēng)控制方法，允許乘客根據(jù)自身的人體感知需求調(diào)節(jié)座位附近的可調(diào)送風(fēng)口，由空調(diào)系統(tǒng)對送風(fēng)機12進行調(diào)速進而控制送風(fēng)量，并確保風(fēng)道當前壓力值p逼近目標壓力值p0，同時確保引入新風(fēng)量不變，由空調(diào)系統(tǒng)對壓縮機進行調(diào)速進而主動式控制送風(fēng)溫度，并確保送風(fēng)溫度t逼近目標溫度區(qū)間，提高乘客舒適度。
最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進行限制，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。