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本發(fā)明涉及一種中央空調(diào)末端控制的機(jī)電一體化裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管溫控技術(shù)、冷熱量計(jì)量技術(shù)、高精度電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡技術(shù)的一體化智能計(jì)控裝置。

樓宇系統(tǒng)中暖通空調(diào)耗能占建筑總耗能的65％左右，如何貫徹執(zhí)行節(jié)能環(huán)保、高效自然的中央空調(diào)技術(shù)，已日益引起人們的重視。在我國(guó)北方，采暖能耗指標(biāo)是同類氣候條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的3～5倍，能耗大量浪費(fèi)的原因中固然有用戶節(jié)能意識(shí)淡薄、收費(fèi)體制不能刺激節(jié)能等因素，但主要的原因還是因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行管理規(guī)范的落后。如果不提高系統(tǒng)的技術(shù)水平、而一味地追求空調(diào)冷熱量的計(jì)量收費(fèi)，這是將自身技術(shù)水平落后造成的浪費(fèi)轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，這樣顯然不合理，并違背了公平與公正的原則。為了可持續(xù)發(fā)展的需要，必須將中央空調(diào)的末端溫控技術(shù)、冷熱量計(jì)量技術(shù)和水力平衡技術(shù)保持整體協(xié)調(diào)、一致發(fā)展。
目前無通訊功能的風(fēng)機(jī)盤管溫控技術(shù)已經(jīng)十分成熟。大量進(jìn)口品牌的通用房間溫控器(包括機(jī)械式、電子式)普遍采用制冷/制熱模式手動(dòng)切換、風(fēng)機(jī)三速模式手動(dòng)切換，而電動(dòng)二通閥根據(jù)房間溫度判斷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)控制。但一旦需要增加一些智能化的特殊功能價(jià)格將十分昂貴。在我國(guó)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端溫控機(jī)電技術(shù)一體化裝置及相關(guān)產(chǎn)品尚十分欠缺(如：風(fēng)機(jī)三速循環(huán)自動(dòng)控制、制冷/制熱模式自動(dòng)切換、智能網(wǎng)絡(luò)通訊、多媒體液晶顯示等功能的集成)。
目前，公知的用于中央空調(diào)冷熱量計(jì)量的原理可以分成三大類：①時(shí)間簡(jiǎn)單累計(jì)法，目前基于這種方法的專利技術(shù)與產(chǎn)品很多，但是它的計(jì)量精度十分低，沒有真正意義上的溫度(或溫差)測(cè)量與流量測(cè)量裝置，且空調(diào)系統(tǒng)隨季節(jié)負(fù)荷變化沒有任何計(jì)量修正的科學(xué)依據(jù)。當(dāng)空調(diào)水管網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，或水力不平衡時(shí)計(jì)量誤差將更大，同時(shí)造成能源的極大浪費(fèi)。②風(fēng)側(cè)溫差流量積算法，這種方法以熱工理論的經(jīng)驗(yàn)公式為基礎(chǔ)，通過測(cè)量空氣側(cè)的風(fēng)量、空氣側(cè)的焓差來反推計(jì)算水側(cè)的冷/熱量，這種方法理念新穎，設(shè)計(jì)獨(dú)特，國(guó)內(nèi)已有發(fā)明專利。但僅就空氣流量的測(cè)量技術(shù)及裝置價(jià)格已十分昂貴，且測(cè)量精度容易受到各種工程不確定因素的影響。如果簡(jiǎn)單地以電壓反推風(fēng)量，計(jì)算誤差會(huì)很大，即使在同樣的電壓下，空氣風(fēng)量也因安裝方式、使用條件而影響測(cè)量精度。顯然這種方法的計(jì)量精度也并不高，且裝置過于復(fù)雜，可靠性低、難以推廣和普及應(yīng)用。③水側(cè)溫差流量積算法，這種計(jì)量方法理論上十分完善，計(jì)量精度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，目前有很多成熟的系列化產(chǎn)品?；谶@種原理的冷熱量計(jì)量表主要由流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和積算器三部分組成。按流量傳感器形式的不同，這類能量表還分為機(jī)械葉輪式、超聲波式和電磁式三種型號(hào)。其中機(jī)械葉輪式熱量表是通過葉輪機(jī)械的轉(zhuǎn)速測(cè)量水的流量，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)由易到優(yōu)又可分為單流束式、多流束式和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)芯型多流束式三種。因?yàn)闄C(jī)械葉輪式熱量表中有微型轉(zhuǎn)動(dòng)部件，對(duì)水介質(zhì)的要求較高，通常在安裝上要求配套過濾器以防備雜質(zhì)對(duì)表的損傷。但因其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度一般，目前已經(jīng)大量應(yīng)用在風(fēng)機(jī)盤管的計(jì)量中。而超聲波式和電磁式的小口徑能量表因價(jià)格、技術(shù)等諸多因素的制約而很少應(yīng)用于風(fēng)機(jī)盤管的末端計(jì)量。
根據(jù)誤差理論分析，這種小口徑機(jī)械葉輪式表計(jì)的測(cè)量精度主要依賴于水流量的測(cè)量精度與配對(duì)溫度傳感器的溫差測(cè)量精度。其中流量測(cè)量的運(yùn)動(dòng)部件容易因損壞、堵塞而影響計(jì)量精度；水溫差的測(cè)量采用普通的熱電阻傳感器(如：普通PT500或PT1000系列的精度約為0.25℃)并通過兩路變送計(jì)算得到溫差值，精度并不高，且因?yàn)闊犭娮鑲鞲衅鳒囟葴y(cè)量的一致性較差，當(dāng)其中一個(gè)傳感器發(fā)生上偏差、另一個(gè)傳感器發(fā)生下偏差時(shí)，溫差測(cè)量的相對(duì)精度將會(huì)更低，畢竟中央空調(diào)冷水系統(tǒng)的供回水溫差設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)范只有5℃。同樣地，當(dāng)空調(diào)水管網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，或水力失調(diào)時(shí)，方法③、②的計(jì)量誤差也會(huì)增大，并造成能源的大量浪費(fèi)。如果在風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)水側(cè)將電動(dòng)閥、平衡閥、能量表全部安裝，現(xiàn)場(chǎng)空間也根本不允許，且工程造價(jià)還會(huì)大幅增加。
目前公知的還沒有發(fā)現(xiàn)一種專門應(yīng)用于中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管的溫控技術(shù)、冷熱量計(jì)量技術(shù)、高精度電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡技術(shù)的一體化智能計(jì)控制裝置。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種同時(shí)具有高精度自動(dòng)水流量平衡功能、電動(dòng)二通閥功能、冷熱量計(jì)量功能、房間智能溫控功能的全新機(jī)電一體化智能計(jì)控裝置。
本發(fā)明為達(dá)到以上目的，是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：提供一種一體化智能計(jì)控裝置，包括智能計(jì)控表、連接電纜組、電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥、回水溫度傳感器、供水溫度傳感器、風(fēng)機(jī)盤管接線端子，電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥、回水溫度傳感器、供水溫度傳感器、風(fēng)機(jī)盤管接線端子分別通過連接電纜組與智能計(jì)控表相連；回水溫度傳感器同時(shí)與電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥相連。
電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥包括內(nèi)設(shè)通道的電動(dòng)閥體，對(duì)通道的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制的電動(dòng)執(zhí)行器與電動(dòng)閥體相連，在通道內(nèi)設(shè)置與通道相連通的流量控制閥閥體，襯套的上端與流量控制閥閥體相連通，襯套的下端與設(shè)有通孔的壓緊蓋相連；在流量控制閥閥體內(nèi)設(shè)置閥芯，閥芯的開口端與襯套的內(nèi)壁相密封地滑動(dòng)連接；閥芯的側(cè)面設(shè)有與開口端相連通的側(cè)通道，在閥芯與壓緊蓋之間設(shè)置彈性裝置；回水溫度傳感器的一端(插入端)與通道相連通。
智能計(jì)控表包括通過連接電纜組與供水溫度傳感器相連的供水溫度傳感器接線端子、通過連接電纜組與回水溫度傳感器相連的回水溫度傳感器接線端子，供水溫度傳感器接線端子、回水溫度傳感器接線端子分別與溫差轉(zhuǎn)換電路相連；溫差轉(zhuǎn)換電路的另一端與溫差電壓信號(hào)放大電路相連；水流量標(biāo)定電路與水流量電壓信號(hào)放大電路相連；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路與室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路相連；多路A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與溫差電壓信號(hào)放大電路、水流量電壓信號(hào)放大電路、室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路、CPU模塊相連；電壓探測(cè)頭、電壓隔離與整形電路、觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器電路、CPU模塊依次相連；CPU模塊、數(shù)字邏輯開關(guān)電路、數(shù)字輸出繼電器放大電路、輸出接線端子依次相連，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊相互連；電源供電電路分別與后備鋰電池、溫差轉(zhuǎn)換電路、溫差電壓信號(hào)放大電路、水流量電壓信號(hào)放大電路、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器電路、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路、數(shù)字邏輯開關(guān)電路相連；后備鋰電池同時(shí)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連；電壓探測(cè)頭通過連接電纜組與電動(dòng)執(zhí)行器相連；輸出接線端子分別通過連接電纜組與風(fēng)機(jī)盤管接線端子、電動(dòng)執(zhí)行器相連。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)：閥芯的上端面設(shè)有與開口端相連通的通孔。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：閥芯的側(cè)面均勻、對(duì)稱地設(shè)置至少兩個(gè)側(cè)通道。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：側(cè)通道的橫截面沿水流的方向逐漸增大。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：彈性裝置為不銹鋼彈簧。
本發(fā)明首先將作為現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)二通開關(guān)閥控制，與自動(dòng)流量平衡裝置組合于一體，構(gòu)成高精度的緊湊型一體化的電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥；它既能實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)，又能控制和平衡水流量，電動(dòng)執(zhí)行器用于水閥的通斷控制。同時(shí)，本發(fā)明基于目前最成熟的“水側(cè)溫差流量積算法”原理，再增加一套不含水流量傳感器的“智能計(jì)控表”和一對(duì)高精度溫度傳感器，實(shí)際使用時(shí)供水溫度傳感器布置在供水管道上，回水溫度傳感器布置在安裝于回水管道上的電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥中的流量平衡裝置前(不影響流量的控制精度)，實(shí)現(xiàn)具有高精度自動(dòng)水流量平衡功能的電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥與冷熱量計(jì)量技術(shù)、溫控技術(shù)的裝置一體化。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是：帶溫度傳感器的室內(nèi)安裝型一體化“智能計(jì)控表”根據(jù)室內(nèi)溫度的測(cè)量值與設(shè)定值的比較，采用具有自學(xué)習(xí)功能的高級(jí)算法，輸出開關(guān)量信號(hào)自動(dòng)循環(huán)控制三速風(fēng)機(jī)與電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥的開關(guān)。當(dāng)電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥打開時(shí)，通過閥門的水流量不受外界管網(wǎng)壓力變化而保持高精度的機(jī)械自力式自動(dòng)恒定，同時(shí)“智能計(jì)控表”開始自動(dòng)積分計(jì)算冷量，(制冷模式)或者積分計(jì)算熱量(制熱模式)，當(dāng)電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥關(guān)閉時(shí)，“智能計(jì)控表”處于經(jīng)濟(jì)模式，不再積算能量，僅僅顯示室內(nèi)溫度、運(yùn)行狀態(tài)、累計(jì)流量、累計(jì)冷量、累計(jì)熱量等狀態(tài)數(shù)據(jù)；當(dāng)“智能計(jì)控表”處于休眠模式時(shí)，僅僅通過鋰電池供電啟動(dòng)數(shù)據(jù)保護(hù)回路，不作任何的運(yùn)行、顯示和設(shè)定。
本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明將溫控技術(shù)、冷熱量計(jì)量技術(shù)、高精度電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡技術(shù)的一體化機(jī)電集成。
2、含室內(nèi)溫度傳感器的“智能計(jì)控表”根據(jù)溫度測(cè)量值與設(shè)定值的比較，采用具有自學(xué)習(xí)功能的高級(jí)算法，輸出開關(guān)量信號(hào)自動(dòng)循環(huán)控制三速風(fēng)機(jī)與電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥的自動(dòng)開關(guān)，控制室內(nèi)的熱舒適性。
3、空調(diào)末端水系統(tǒng)安裝高精度電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥后，當(dāng)??“智能計(jì)控表”輸出開信號(hào)將該電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥的閥門開啟時(shí)，流經(jīng)該風(fēng)機(jī)盤管的水流量自動(dòng)控制到設(shè)計(jì)流量，既不過流也不欠流，從而節(jié)約能耗、降低噪聲，這就是所謂的末端自動(dòng)流量平衡功能。
4、當(dāng)電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥的閥門打開時(shí)，“智能計(jì)控表”同時(shí)開始自動(dòng)能量積算與計(jì)量，其中溫差測(cè)量采用具有一致性很好的高精度半導(dǎo)體溫度傳感器，并采用專門的溫差處理電路，溫差的相對(duì)測(cè)量精度明顯優(yōu)于普通熱電阻的測(cè)量精度。
5、本發(fā)明的能量計(jì)量技術(shù)無需專門的測(cè)量流量傳感器，流量控制采用高精度機(jī)械彈簧自力式原理，這種特殊結(jié)構(gòu)閥的流量控制精度與機(jī)械葉輪式能量表的流量精度相差無幾。因此這種“智能計(jì)控表”的能量計(jì)量總體精度并不亞于傳統(tǒng)的機(jī)械葉輪式冷熱量計(jì)量表。
6、本發(fā)明的一體化智能計(jì)控裝置計(jì)量準(zhǔn)確、控制可靠、體積小巧、設(shè)計(jì)新穎、操作方便、安裝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性好、價(jià)格低廉、運(yùn)行穩(wěn)定，不僅避免了機(jī)械葉輪式能量表的許多缺點(diǎn)與不足之處，而且也克服也智能型進(jìn)口溫控器、進(jìn)口普通電動(dòng)二通閥的許多不足之處。
7、利用裝置自帶的通訊模塊可與計(jì)算機(jī)方便進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，管理簡(jiǎn)單；在節(jié)約水系統(tǒng)能耗、降低水系統(tǒng)噪聲的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)合理的空調(diào)冷熱量網(wǎng)絡(luò)計(jì)量計(jì)費(fèi)與高品質(zhì)的空調(diào)末端集成控制。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一體化智能計(jì)控裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的智能計(jì)控表100的內(nèi)部電路設(shè)計(jì)框圖；圖3是圖1中的智能計(jì)控表100的工作程序流程簡(jiǎn)化圖；圖4是圖1中的電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中相應(yīng)附圖標(biāo)記的說明：100—智能計(jì)控表、101—供水溫度傳感器接線端子、102—回水溫度傳感器接線端子、103—電壓探測(cè)頭、104—溫差轉(zhuǎn)換電路、105—水流量標(biāo)定電路、106—電壓隔離與整形電路、107—溫差電壓信號(hào)放大電路、108—水流量電壓信號(hào)放大電路、109—多路A/D轉(zhuǎn)換模塊、110—CPU模塊、111—數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、112—觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器電路、113—數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊、114—通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、115—電源供電電路、116—室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路、117—室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路、118—數(shù)字邏輯開關(guān)電路、119—數(shù)字輸出繼電器放大電路、120—輸出接線端子、121—后備鋰電池；
200—連接電纜組；300—電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥、301—電動(dòng)閥體、302—電動(dòng)執(zhí)行器、303—流量控制閥閥體、304—閥芯、305—襯套、306—彈簧、307—壓緊蓋、308—通孔、309—通道、310—通孔、311—側(cè)通道、312—開口端；400—回水溫度傳感器；500—供水溫度傳感器；600—風(fēng)機(jī)盤管接線端子。

參照上述附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
結(jié)合圖1～圖4給出了一種一體化智能計(jì)控裝置，由智能計(jì)控表100、連接電纜組200、電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300、回水溫度傳感器400、供水溫度傳感器500、風(fēng)機(jī)盤管接線端子600六大部分組成。
電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300如圖4所示，包括內(nèi)設(shè)通道309的電動(dòng)閥體301；對(duì)通道309的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制的電動(dòng)執(zhí)行器302與電動(dòng)閥體301相連，用來控制電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的開關(guān)操作。在通道309內(nèi)設(shè)置自動(dòng)流量控制器，即在通道309的進(jìn)出口之間設(shè)置自動(dòng)流量控制器。此自動(dòng)流量控制器包括流量控制閥閥體303，控制閥閥體303通過螺紋連接或者焊接方式固定在電動(dòng)閥體301的內(nèi)部，且與通道309相連通。襯套305的上端與控制閥閥體303相連通，襯套305的下端與設(shè)有通孔308的壓緊蓋307相連接，此襯套305由不銹鋼制成。在控制閥閥體303內(nèi)設(shè)置閥芯304，閥芯304的下端面為開口端312，此開口端312與襯套305的內(nèi)壁相對(duì)密封地滑動(dòng)連接，即閥芯304的開口端312能沿著襯套305的內(nèi)壁左右移動(dòng)。閥芯304的側(cè)面設(shè)有與開口端312相連通的側(cè)通道311，此側(cè)通道311可以根據(jù)實(shí)際需要、在閥芯304的側(cè)面均勻設(shè)置對(duì)稱的二個(gè)或者四個(gè)側(cè)流通道；此側(cè)通道311的橫截面尺寸沿水流的方向逐漸增大，如圖4所示，從左到右逐漸增大，呈逐漸放大的弧形邊緣。閥芯304的上端面設(shè)有與開口端312相連通的通孔310。高精度不銹鋼制成的彈簧306一端緊緊頂著閥芯304的開口端312、另一端緊緊頂著壓緊蓋307。在控制閥閥體303上密封安裝一個(gè)回水溫度傳感器400，其插入端與通道309內(nèi)的水流相接觸。
電動(dòng)動(dòng)態(tài)流量水平衡閥300處于打開狀態(tài)時(shí)，當(dāng)管道水壓達(dá)到或超過電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥的起始工作壓力時(shí)，水流克服彈簧306的阻力向右推動(dòng)閥芯304(此時(shí)彈簧306被壓縮)，此時(shí)閥芯304側(cè)面的側(cè)通道311的一部分位于控制閥閥體303內(nèi)、另一部分位于襯套305的內(nèi)腔，因此閥芯304的通流面積將會(huì)隨著管道水壓的升高而逐漸減少。控制閥閥體303內(nèi)的水同時(shí)通過閥芯304上端面的通孔310和側(cè)面的部分側(cè)通道311(指的是位于控制閥閥體303內(nèi)的部分)流入閥芯304內(nèi)腔，再?gòu)拈y芯304的開口端312流出。
自動(dòng)水流量平衡的具體工作原理如下：當(dāng)電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300開啟時(shí)，水流作用在閥芯304上，使閥芯304與襯套305有相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移s。同時(shí)在閥芯304兩側(cè)形成壓降ΔP。
此時(shí)經(jīng)過閥門的流量(Q)表達(dá)式：Q=Cv×ΔP]]>Cv為閥門的流量系數(shù)閥芯304在動(dòng)作時(shí)，側(cè)通道311面積在改變，使其有不同的流通能力，Cv是位移s的函數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式：Cv＝Cv(s)
閥芯304兩端的壓降ΔP作用在閥芯304上的力與彈簧306的彈力F平衡，我們采用具有線性變形特性的不銹鋼彈簧，彈力F是位移s(即彈簧壓縮量)的線性函數(shù)，ΔP也是位移s的函數(shù)。
假設(shè)閥芯304的頂端投影面積Ap(屬于常數(shù))，初始的彈力F0，K為彈簧306的彈性模量，它們有如下關(guān)系式：它們有如下關(guān)系式：Q=Cv(s)×ΔP(s)]]>F＝K×s+F0＝ΔP(s)×Ap側(cè)通道311的過流面屬于圓柱面開孔(當(dāng)閥芯304為圓形時(shí))，因此過流面面積A可以通過展開圖面積表示：A＝A(s)根據(jù)流體力學(xué)連續(xù)性方程和動(dòng)量方程方程的一維模型簡(jiǎn)化，在流體流經(jīng)電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的閥芯304時(shí)，為了保持流量恒定，可以通過聯(lián)立求解方程組得到關(guān)系式：A(s)＝C1×(F0+K×s+C2)-1/2其中C1、C2、F0均為常數(shù)，K為彈簧306的彈性模量，通過閥門模數(shù)化流量時(shí)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)定得到，具體數(shù)據(jù)可以查找實(shí)驗(yàn)標(biāo)定表格。
智能計(jì)控表100的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)組成如圖2所示，包括通過連接電纜組200與供水溫度傳感器500相連的供水溫度傳感器接線端子101、通過連接電纜組200與回水溫度傳感器400相連的回水溫度傳感器接線端子102，供水溫度傳感器接線端子101、回水溫度傳感器接線端子102分別與溫差轉(zhuǎn)換電路104相連；溫差轉(zhuǎn)換電路104的另一端與溫差電壓信號(hào)放大電路107相連；水流量標(biāo)定電路105與水流量電壓信號(hào)放大電路108相連；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路116與室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路117相連；多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109分別與溫差電壓信號(hào)放大電路107、水流量電壓信號(hào)放大電路108、室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路117、CPU模塊110相連；電壓探測(cè)頭103、電壓隔離與整形電路106、觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器電路112、CPU模塊110依次相連；CPU模塊110、數(shù)字邏輯開關(guān)電路118、數(shù)字輸出繼電器放大電路119、輸出接線端子120依次相連，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114分別與CPU模塊110相互連；電源供電電路115分別與后備鋰電池121、溫差轉(zhuǎn)換電路104、溫差電壓信號(hào)放大電路107、水流量電壓信號(hào)放大電路108、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109、CPU模塊110、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111、觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器電路112、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114、室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路117、數(shù)字邏輯開關(guān)電路118相連；后備鋰電池121同時(shí)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111相連；電壓探測(cè)頭103通過連接電纜組200與電動(dòng)執(zhí)行器302相連；輸出接線端子120通過連接電纜組200分別與風(fēng)機(jī)盤管接線端子600、電動(dòng)執(zhí)行器302相連。
實(shí)際工作時(shí)，含回水溫度傳感器400的電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300安置于風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)的回水管道上，用于空調(diào)盤管水流量的電動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡和檢測(cè)水系統(tǒng)經(jīng)過盤管熱交換后的回水溫度，供水溫度傳感器500安置于風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)的供水管道上，用于檢測(cè)水系統(tǒng)的進(jìn)水溫度；電壓探測(cè)頭103通過連接電纜組200與電動(dòng)執(zhí)行器302的電路相連，利用電壓值來檢測(cè)閥體的開關(guān)狀態(tài)。水流量標(biāo)定電路105根據(jù)電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的出廠設(shè)定流量(即設(shè)計(jì)流量)進(jìn)行電路標(biāo)定和封裝，水流量標(biāo)定電路105還可便于電路部分的產(chǎn)品通用化制造。通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114可與外圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊相連。數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113外接顯示屏與按鈕鍵。風(fēng)機(jī)盤管接線端子600與風(fēng)機(jī)盤管的三速風(fēng)機(jī)相連。
如圖3所示，整個(gè)智能計(jì)控表100開始運(yùn)行，按以下步驟主要算法進(jìn)行程序的流程：(1)、初始化讀取參數(shù)，包括讀取前次存貯的累計(jì)流量、累計(jì)冷量、累計(jì)熱量和進(jìn)行硬件自檢；(2)、由CPU模塊110根據(jù)“電源供電電路115傳輸給CPU模塊110的值檢查是否電源停電”或者“檢查是否用戶設(shè)定關(guān)機(jī)”進(jìn)行判斷。當(dāng)判定為“Yes”時(shí)，進(jìn)入“休眠模式”，后備鋰電池121自動(dòng)給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111供電，啟動(dòng)數(shù)據(jù)保護(hù)程序，以安全保護(hù)和備份已經(jīng)存貯的累計(jì)流量、累計(jì)冷量、累計(jì)熱量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)(需要補(bǔ)充說明的是：一旦智能表供電電路的突然停電，也強(qiáng)制自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，由后備鋰電池116自動(dòng)給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111供電，并同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)保護(hù)程序)。當(dāng)判定為“No”時(shí)，進(jìn)入步驟(3)；(3)、進(jìn)入“經(jīng)濟(jì)模式”，系統(tǒng)自檢后進(jìn)入電源供電和電池智能充電，即CPU模塊110啟動(dòng)，控制電源供電電路115分別對(duì)溫差轉(zhuǎn)換電路104、溫差電壓信號(hào)放大電路107、水流量電壓信號(hào)放大電路108、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109、CPU模塊110、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111、觸發(fā)器與計(jì)數(shù)器電路112、數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113、通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114、室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路117、數(shù)字邏輯開關(guān)電路118供電；同時(shí)電源供電電路115給后備鋰電池121進(jìn)行智能充電(必要是也可強(qiáng)制退出“經(jīng)濟(jì)模式”并進(jìn)入“休眠模式”，啟動(dòng)數(shù)據(jù)保護(hù)程序)，進(jìn)入自動(dòng)模式程序的識(shí)別；(4)、CPU模塊110啟動(dòng)自動(dòng)模式程序，判斷是否成功。如果無法啟動(dòng)，返回回到步驟(3)；如果啟動(dòng)成功，進(jìn)入步驟(5)；(5)、進(jìn)行制冷或制熱工況的識(shí)別，檢測(cè)并計(jì)算溫度、溫差等模擬信號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警狀態(tài)等，檢查全部正常進(jìn)入步驟(6)，一般故障退回到步驟(3)進(jìn)行系統(tǒng)自檢，突然停電等重大故障則強(qiáng)制退出到休眠模式。檢測(cè)計(jì)算識(shí)別過程如下：供水溫度傳感器500通過供水溫度傳感器接線端子101，回水溫度傳感器400通過回水溫度傳感器接線端子102，分別將測(cè)得的溫度信號(hào)由溫差轉(zhuǎn)換電路104轉(zhuǎn)換處理變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)通過溫差電壓信號(hào)放大電路107的二次專門放大處理后，傳遞給多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；預(yù)先出廠設(shè)定制造好的電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的流量值經(jīng)過水流量標(biāo)定電路105轉(zhuǎn)換處理變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)通過水流量電壓信號(hào)放大電路108的二次專門放大處理后，也傳遞給多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；室內(nèi)溫度傳感器及轉(zhuǎn)換電路116通過室內(nèi)溫度電壓信號(hào)放大電路117傳遞給多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；CPU模塊對(duì)所有的數(shù)字量信息、顯示模塊、通訊模塊、觸發(fā)器等進(jìn)行讀取和初步的判斷識(shí)別；(6)、含高級(jí)自學(xué)習(xí)控制算法的溫控回路程序啟動(dòng)，包括根據(jù)室內(nèi)溫度自動(dòng)循環(huán)控制三速風(fēng)機(jī)和開關(guān)控制電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300。這里所謂的“高級(jí)自學(xué)習(xí)控制算法”不僅僅包含溫度的設(shè)定習(xí)慣、進(jìn)入經(jīng)濟(jì)模式的時(shí)間習(xí)慣，還包含每周時(shí)間程序(定時(shí)開、定時(shí)關(guān))的設(shè)定習(xí)慣、每天時(shí)間程序(定時(shí)開、定時(shí)關(guān))的設(shè)定習(xí)慣等，且每次新的啟動(dòng)運(yùn)行總能按照前一次的運(yùn)行習(xí)慣進(jìn)入自動(dòng)設(shè)定，除非由用戶再次的設(shè)定修改。具體如下：CPU模塊110根據(jù)室內(nèi)測(cè)量溫度與設(shè)定溫度的比較，采用高級(jí)控制算法，輸出數(shù)字量信號(hào)依次通過數(shù)字邏輯開關(guān)電路118、數(shù)字輸出繼電器放大電路119連接到輸出接線端子120，輸出接線端子120將AC220V的強(qiáng)電信號(hào)通過連接電纜組200分別輸送到風(fēng)機(jī)盤管接線端子600、電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300上的電動(dòng)執(zhí)行器302，用來控制電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的開關(guān)、風(fēng)機(jī)盤管的三速循環(huán)運(yùn)行，從而控制房間的熱舒適性；7)、檢測(cè)閥門電壓U是否＞0。電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥300的實(shí)際開關(guān)情況必須通過AC220V的電壓探測(cè)頭103傳遞給電壓隔離與整形電路106，電壓隔離與整形電路106將處理后的信號(hào)傳遞觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器電路112，此觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器電路112用來控制CPU模塊110是否需要進(jìn)行能量(含冷量、熱量)的計(jì)量工作。當(dāng)測(cè)得電壓U＝0時(shí)，CPU模塊110不進(jìn)行能量的積算工作，繼續(xù)進(jìn)行溫控回路程序的自動(dòng)執(zhí)行，返回到步驟(5)；當(dāng)“測(cè)得電壓＞0”且“CPU模塊110輸出的數(shù)字量信號(hào)開啟”時(shí)，CPU模塊110激活積算運(yùn)行的程序模塊，進(jìn)入步驟(8)；(8)、多路A/D轉(zhuǎn)換模塊109將上述模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息傳遞給CPU模塊110，由CPU模塊110計(jì)算瞬時(shí)的冷/熱功率負(fù)荷，并對(duì)時(shí)間進(jìn)行數(shù)值積分，累積計(jì)算出在某一段時(shí)間內(nèi)的用冷量或用熱量，并分別進(jìn)行不斷的定時(shí)存儲(chǔ)和刷新累計(jì)流量、累計(jì)冷量、累計(jì)熱量。具體如下：CPU模塊110根據(jù)標(biāo)定流量(設(shè)計(jì)流量)與溫差的乘積、和單位的換算修正后，得到流過電動(dòng)動(dòng)態(tài)水流量平衡閥的供冷或熱功率負(fù)荷，再對(duì)時(shí)間進(jìn)行數(shù)值離散積分，得到風(fēng)機(jī)盤管在某一段時(shí)間內(nèi)的當(dāng)前耗冷量或當(dāng)前耗熱量，計(jì)算出累計(jì)流量、累計(jì)冷量或累計(jì)熱量(分別存貯到所對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111中的累計(jì)流量、累計(jì)冷量、累計(jì)熱量)。具體盤管在從t0時(shí)刻到時(shí)刻t能量積分公式如下：
ENFCU＝∫0Cw·ρw·Qw·|ΔT|·dt其中各個(gè)符號(hào)的意義表示如下：ENFCU：盤管在從t0時(shí)刻到時(shí)刻t能量積分累計(jì)，單位為KwH；Cw：?jiǎn)挝晦D(zhuǎn)換換算系數(shù)(程序給定值)；ρw：冷/熱水的密度(程序給定值)；Qw：電動(dòng)閥的出廠標(biāo)定體積流量；|ΔT|：供水溫度、回水溫度的溫差測(cè)量值，取絕對(duì)值；CPU模塊110在數(shù)值積分累計(jì)的同時(shí)，按一定的時(shí)間周期規(guī)律將相關(guān)數(shù)據(jù)根據(jù)需要保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊111中，并通過數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113將風(fēng)機(jī)盤管的冷/熱功率負(fù)荷、當(dāng)前冷/熱量、累計(jì)流量、累計(jì)冷量或累計(jì)熱量等用于計(jì)量的數(shù)據(jù)信息顯示在顯示屏上。CPU模塊110同時(shí)可以通過數(shù)據(jù)顯示與外圍電路模塊113將室內(nèi)溫度的設(shè)定值、室內(nèi)溫度的測(cè)量值、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(H/M/L)、閥門開關(guān)、時(shí)間程序(每周、每天)、故障報(bào)警、運(yùn)行模式(制冷自動(dòng)模式、制熱自動(dòng)模式、經(jīng)濟(jì)模式、休眠模式)等等溫控回路的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示在多媒體顯示屏上。
根據(jù)需要CPU模塊110還可以通過通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊114將部分?jǐn)?shù)據(jù)信息以只讀方式傳遞給外連的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享和網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)溫控。
在具體的計(jì)量過程中，始終對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器302的電壓進(jìn)行反饋探測(cè)，如果得到的電動(dòng)執(zhí)行器302的AC220V電壓為零、且輸出接線端子120輸出到電動(dòng)執(zhí)行器302的數(shù)字信號(hào)也處于OFF狀態(tài)，則判定用戶不用冷或不用熱；如果得到的電動(dòng)執(zhí)行器302的AC220V電壓為零、而輸出接線端子120輸出到電動(dòng)執(zhí)行器302的數(shù)字信號(hào)處于ON狀態(tài)，這是一類典型故障。
(9)、繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)模式的啟動(dòng)與識(shí)別，即重復(fù)進(jìn)行步驟(4)。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。