CN103047740A - 一种空调系统减小水流量的方法及动态温差流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由供冷、供热主机、水泵、风机和换热盘管等设备组成的空调系统减小水流量的方法及动态温差流量调节阀。动态温差流量调节阀除了包括水流量调节阀、驱动器、换热盘管进、出水温度传感器、控制器，它还包括室内空气温度传感器、室内空气温度设定器；或它还包括室内冷热负荷计算器。在供冷工况时，控制器是通过温度传感器检测水温后独立运行，将进出水温度差始终维持在最佳值，既保证降温和除湿效果，又避免水系统出现大流量小温差的现象；在供冷干工况时或供热工况时，控制器根据室内空气温度传感器和室内空气温度设定器或室内冷热负荷计算器将进出水温度差始终维持在最大值，即动态温差流量调节阀可在多工况实现最小流量运行，进一步降低水泵能耗。

Description

一种空调系统减小水流量的方法及动态温差流量调节阀

技术领域

本发明涉及一种由供冷主机、供热主机、水泵、风机和换热盘管等设备组成的空调系统减小水流量的方法及实现该方法的动态温差流量调节阀。

背景技术

本人2009年4月29日申请了中国发明专利“一种空调系统节能方法及装置”，申请号：CN200910131032.4，在该申请中提出了通过在空调系统换热盘管的进水或出水管处安装恒定进出水温度差水流量调节阀，来实现当换热盘管空气侧的空气流量、空气温度发生变化时其水量也相应自动调整，从而保持进出水温度差恒定在空调系统设计所要求的最佳温差值上，达到减小系统水流量、提高供冷主机的进水温度，即实现节省水泵能耗、改善主机效率的目的。恒定进出水温度差水流量调节阀是根据温度传感器检测到的进、出水水温计算出进出水温度差，并和其内部予置的温差值进行比较后，输出信号给调节阀驱动器来调节阀门开度改变水流量，从而保证进出水温度差值保持不变，并与其内部予置的温差值相同；内部予置的温差值是根据进水水温确定的，即恒定进出水温度差水流量调节阀所保证的进出水温度差值相对于进水水温是恒定的。室内温度控制器仅仅是提供开启或关闭信号来让恒定进出水温度差水流量调节阀开始工作或停止工作，恒定进出水温度差水流量调节阀在工作时完全是通过自身的温度传感器检测水温后独立运行的。恒定进出水温度差水流量调节阀在供冷工况时，既可保证换热盘管的降温和除湿效果，同时又能最大限度地节省水泵能耗、改善主机效率。由于换热盘管的空气侧的空气流量不可能太低，故在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时或在制热工况时，恒定进出水温度差水流量调节阀虽然可按其内部予置的温差值自动运行，但这时换热盘管内的水流量并不是最经济合理的，即此时的水流量并不是最小流量，因而水泵能耗还有进一步降低的可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服在换热盘管的进水或出水管处安装恒定进出水温度差水流量调节阀的空调系统中，在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时或在制热工况时无法实现最小流量运行的不足，提供一种能实现最小流量运行并进一步降低水泵能耗的方法。此外本发明另一个要解决的技术问题是提供一种动态温差流量调节阀来实现以上方法。

为了解决以上技术问题，本发明通过在空调系统换热盘管的进水或出水管处安装动态温差流量调节阀，来实现在多种工况下最大限度地减小换热盘管所需的水流量，从而达到进一步降低水泵能耗的目的。

实现以上方法的动态温差流量调节阀，它包括水流量调节阀、调节阀驱动器，水流量调节阀与调节阀驱动器相连接，它还包括换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内空气温度传感器、室内空气温度设定器、控制器，控制器分别与换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内空气温度传感器、室内空气温度设定器、调节阀驱动器相连接。

实现以上方法的动态温差流量调节阀，它包括水流量调节阀、调节阀驱动器，水流量调节阀与调节阀驱动器相连接，它还包括换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内冷热负荷计算器、控制器，控制器分别与换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内冷热负荷计算器、调节阀驱动器相连接，室内冷热负荷计算器包括室内空气温度传感器和室内空气温度设定按键或旋钮。

动态温差流量调节阀，它还包括室内空气相对湿度传感器、室内空气相对湿度设定器，空气相对湿度传感器、室内空气相对湿度设定器与控制器相连接。

动态温差流量调节阀的室内冷热负荷计算器还包括室内空气相对湿度传感器、室内空气相对湿度设定按键或旋钮。

动态温差流量调节阀的控制器或室内空气温度设定器具有风机的速度调节功能和开关机功能。

动态温差流量调节阀的室内冷热负荷计算器具有风机的速度调节功能和开关机功能。

动态温差流量调节阀，它还包括送风温度传感器。

动态温差流量调节阀换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器可以互换。

附图说明

图1为由供冷主机、供热主机、水泵、风机以及换热盘管等设备组成的空调系统示意图；

图2是动态温差流量调节阀第一个实施例的示意图。

图3是动态温差流量调节阀第二个实施例的示意图。

图4是动态温差流量调节阀第三个实施例的示意图。

图5是动态温差流量调节阀第四个实施例的示意图。

图6是动态温差流量调节阀第五个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图1为由供冷主机8、供热主机9、水泵7、风机11以及换热盘管6等设备组成的空调系统示意图，通过水泵的作用，水在系统中循环流动，当流经供冷主机8或供热主机9时水被冷却或加热，随后水被输送到换热盘管6中去冷却或加热室内空气，在换热盘管6的进水管或出水管处安装动态温差流量调节阀以实现：在供冷工况时，进出水温度差始终维持在最佳值，既可保证换热盘管的降温和除湿效果，同时又能避免水系统出现大流量小温差的现象，从而节省水泵能耗和改善供冷主机效率；在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时或在供热工况时，控制器3根据室内空气温度传感器和室内空气温度设定器或室内冷热负荷计算器将进出水温度差始终维持在最大值，即在保证换热盘管的供冷或供热效果的同时，实现最小流量运行，并进一步降低水泵能耗。

图2是动态温差流量调节阀第一个实施例的示意图，出水温度传感器1、进水温度传感器2分别安装在换热盘管6的出水管和进水管上并与控制器3相连接，控制器3先根据进水和出水温度判断是供冷还是供热状态，控制器3出厂时内部予置温差值，一般供冷时为5-12℃，根据空调系统供冷时换热盘管的实际进水温度来选择内部予置的温差值，通常进水温度越低所选择的温差值越大，反之所选择的温差值越小；控制器3通过比较所选择的温差值和实测到的进出水温度差值后，输出信号给调节阀驱动器4驱动水流量调节阀5来调节水流量，从而实现换热盘管6进出水温度差保持恒定，并与控制器3所选择的温差值相同，即供冷时进出水温度差值相对于进水水温是恒定的；动态温差流量调节阀完全是通过自身的温度传感器1和2检测水温后独立运行的，在保证换热盘管6的降温和除湿效果的同时，又能最大限度地节省水泵能耗、改善主机效率。在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时或在供热工况时，只要保持换热盘管6始终有冷量或热量输出并与室内冷热负荷相等，使室内空气传感器15检测到的室内空气实际温度与室内空气温度设定器16的设定值接近，即换热盘管6在运行过程中不出现暂停换热的现象，就能实现空调系统最小流量运行，从而进一步降低水泵能耗。要实现上述空调系统最小流量运行，也就是要实现进出水温度差值最大化，动态温差流量调节阀仅仅通过自身的温度传感器1和2检测水温后独立运行是不够的，控制器3还需根据室内空气传感器15检测的室内空气实际温度和室内空气温度设定器16的设定值之差、出水温度和室内空气实际温度之差以及进水温度来选择进出水温度差值，以保证进出水温度差值最大化，即进出水温度差值不仅是动态变化的而且还是最大的，此时换热盘管6始终有冷量或热量输出并与室内冷热负荷相等，使室内空气传感器15检测到的室内空气实际温度与室内空气温度设定器16的设定值接近，即换热盘管6在运行过程中不出现暂停换热的现象；控制器3通过比较所选择的最大进出水温度差值和实测到的进出水温度差值后，输出信号给调节阀驱动器4驱动水流量调节阀5来调节水流量，从而实现换热盘管6进出水温度差保持最大值，即空调系统实现最小流量运行。室内空气传感器15可置于换热盘管6的进风口处；室内空气温度设定器16同时具有开关机功能，即室内空气温度设定器16可控制动态温差流量调节阀的启停；控制器3或室内空气温度设定器16还可具有风机速度调节功能或具有风机速度调节信号输出功能。

图3是动态温差流量调节阀第二个实施例的示意图，在供冷工况时与第一个实施例相同，即供冷时进出水温度差值相对于进水水温是恒定的，动态温差流量调节阀仅仅通过自身的温度传感器1和2检测水温后就可独立运行，既可保证换热盘管6的降温和除湿效果，同时又能最大限度地节省水泵能耗、改善主机效率。与第一个实施例不同的是：室内冷热负荷计算器17包括室内空气温度传感器和室内空气温度设定按键或旋钮，在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时或在供热工况时，室内冷热负荷计算器17可根据室内空气传感器检测到的室内空气实际温度与室内空气温度设定按键或旋钮的设定值，计算出所需的冷热负荷参数，并将此冷热负荷参数和室内空气实际温度传送给控制器3，控制器3同时结合换热盘管6的进水温度和出水温度来选择进出水温度差值，并保证进出水温度差值最大化，即进出水温度差值不仅是动态变化的还是最大的。室内空气传感器15可置于换热盘管6的进风口处；室内冷热负荷计算器17同时具有开关机功能，即可控制动态温差流量调节阀的启停；室内冷热负荷计算器17还可具有风机速度调节功能或具有风机速度调节信号输出功能。

图4是动态温差流量调节阀第三个实施例的示意图，与第一个实施例不同的是：动态温差流量调节阀还包括室内空气相对湿度传感器18、室内空气相对湿度设定器和室内空气温度设定器16合并成的室内空气参数设定器19，并与控制器3相连接；在供冷工况时，控制器3根据室内空气传感器15检测的室内空气实际温度、室内空气相对湿度传感器18检测的室内空气实际相对湿度、室内空气参数设定器19设定的温度和相对湿度设定值，在保证室内空气实际温度和实际相对湿度时，实现换热盘管6的进出水温度差动态保持最大值，即空调系统实现最小流量运行。在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时和供热工况时与第一个实施例相同。

图5是动态温差流量调节阀第四个实施例的示意图，与第二个实施例不同的是：室内冷热负荷计算器20还包括室内空气相对湿度传感器和室内空气相对湿度设定按键或旋钮，在供冷工况时，控制器3是根据室内冷热负荷计算器20计算出的冷、湿负荷参数和室内空气温度、湿度以及换热盘管6的进水温度来选择进出水温度差值，并保证进出水温度差值最大化，在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时和供热工况时与第二个实施例相同。

图6是动态温差流量调节阀第五个实施例的示意图，与第一个实施例不同的是：动态温差流量调节阀增加送风温度传感器21，在不需要考虑除湿功能的供冷工况即干工况时和供热工况时，控制器3选择进出水温度差值时，除了根据室内空气传感器15检测的室内空气实际温度和室内空气温度设定器16的设定值之差、出水温度和室内空气实际温度之差以及进水温度，还可参考送风温度传感器21检测到的换热盘管6的送风温度，在保证进出水温度差值最大化的同时，进一步减小室内空气实际温度值的波动。同样在第二个、第三个、第四个实施例中增加送风温度传感器21，也同样可进一步减小室内空气实际温度值的波动。

在以上实施例中，换热盘管6的出水温度传感器1、进水温度传感器2可以互换，控制器3可根据检测到的进水温度和出水温度先判断是供冷状态还是供热状态，若为供冷状态，则温度较低的是进水温度，若为供热状态，则温度较低的是出水温度；控制器3还可将供冷或供热状态传给室内空气温度设定器16或室内冷热负荷计算器17，室内空气温度设定器16或室内冷热负荷计算器17在控制风机时就不再需要人工选择供冷、供热模式。

在以上实施例中，如果控制器3或室内空气温度设定器16或室内冷热负荷计算器17通过通讯方式与中央控制器连接进行集中控制，中央控制器通过其它设备采集到空调系统的实际供水温度，然后再通过通讯方式将实际供水温度发送给控制器3或室内空气温度设定器16或室内冷热负荷计算器17，实际供水温度近似等于换热盘管6的实际进水温度，则进水温度传感器2可取消。在换热盘管6供冷、供热时的进水温度是固定不变的空调系统中，控制器3出厂时内部予置固定的供冷、供热时进水温度值，同样进水温度传感器2也可取消。在换热盘管6供冷、供热时的进水温度是相对固定的空调系统中，如果供冷、供热时的进水温度有改变，可通过室内空气温度设定器16或室内冷热负荷计算器17重新手动置入进水温度后再发送给控制器3，同样进水温度传感器2也可取消。

在以上实施例中，出水温度传感器1可置于水流量调节阀5的阀体中，控制器3可置于水流量调节阀的驱动器4中、或置于室内空气温度设定器16中、或置于室内冷热负荷计算器17中。

Claims (9)

1.一种由供冷主机、供热主机、水泵、风机以及换热盘管等设备组成的空调系统的减小水流量的方法，其特征在于：在换热盘管的进水管或出水管处安装动态温差流量调节阀。

2.实现权利要求1所述减小水流量方法的动态温差流量调节阀，它包括水流量调节阀、调节阀驱动器，水流量调节阀与调节阀驱动器相连接，其特征在于：它还包括换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内空气温度传感器、室内空气温度设定器、控制器，控制器分别与换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内空气温度传感器、室内空气温度设定器、调节阀驱动器相连接。

3.实现权利要求1所述减小水流量方法的动态温差流量调节阀，它包括水流量调节阀、调节阀驱动器，水流量调节阀与调节阀驱动器相连接，其特征在于：它还包括换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内冷热负荷计算器、控制器，控制器分别与换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器、室内冷热负荷计算器、调节阀驱动器相连接，室内冷热负荷计算器包括室内空气温度传感器和室内空气温度设定按键或旋钮。

4.根据权利要求2所述的动态温差流量调节阀，其特征在于：它还包括室内空气相对湿度传感器、室内空气相对湿度设定器，空气相对湿度传感器、室内空气相对湿度设定器与所述的控制器相连接。

5.根据权利要求3所述的动态温差流量调节阀，其特征在于：所述的室内冷热负荷计算器还包括室内空气相对湿度传感器、室内空气相对湿度设定按键或旋钮。

6.根据权利要求2所述的动态温差流量调节阀，其特征在于：所述的控制器或所述的室内空气温度设定器具有所述的风机的速度调节功能和开关机功能。

7.根据权利要求3所述的动态温差流量调节阀，其特征在于：所述的室内冷热负荷计算器具有所述的风机的速度调节功能和开关机功能。

8.根据权利要求2或3所述的动态温差流量调节阀，其特征在于：它还包括送风温度传感器。

9.根据权利要求2或3所述的动态温差流量调节阀，其特征在于：所述的换热盘管进水温度传感器、出水温度传感器可以互换。

Images