CN104390323A - 一种空调系统的温差电动调节阀及其温差控制方法 - Google Patents

一种空调系统的温差电动调节阀及其温差控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空调系统的温差电动调节阀及其温差控制方法，其特征在于：所述温差电动调节阀设置在中央空调系统的冷冻水系统中，所述温差电动调节阀包括进水温度传感器、出水温度传感器、电动执行器、无线通讯模块及阀门；其中，进水温度传感器设置在末端风机盘管的进水管道上；在末端风机盘管的出水管道上，靠近末端风机盘管位置处依次设置有阀门和出水温度传感器；进水温度传感器、出水温度传感器和无线通讯模块分别通过电缆与电动执行器电连接；所述阀门与所述电动执行器机械连接。本发明可以有效降低水泵能耗，改善管网的水力失调问题，因而可以广泛应用于采用温差控制的变流量空调冷冻水系统中。

Description

一种空调系统的温差电动调节阀及其温差控制方法
技术领域
本发明涉及一种空调系统水力平衡自动控制装置和方法，特别是关于一种空调系统的温差电动调节阀及其温差控制方法。
背景技术
现有的集中空调冷冻水系统温差变流量控制方法(包括定温差变流量控制和变温差变流量控制)，其适用于各末端用户的负荷变化率较为一致的空调系统。然而调节过程中，当部分末端用户关闭时，会造成整个管网不同程度的水力失调，导致部分末端设备的实际进出水温差与冷冻水供回水总管的设定温差存在较大差异，未能达到预期的控制效果，最终引起室内温湿度的较大波动，降低了控制的准确性和稳定性。
如图1所示，在冷冻水供回水总管设定温差不变的情况下，当部分用户关闭时，末端实际所需总流量将由原先的Q0减小为Q1，管网特性曲线将由S0变为S1，水泵变频后的特性曲线变为n1，点B即为此时水泵工作点，此时各末端用户呈不同水力失调状态。温差控制的变流量水系统，当末端总负荷和温差一定时，系统所需的总流量也是确定的，所以在同一总流量Q1下，末端调节阀调节后的管网特性曲线一般有S2和S3两种情形：若调节过程中大部分的调节阀开度值减小，则管网阻抗增加，管网特性曲线将变为S2，水泵的特性曲线变为n2，此时点C为水泵的工作点，水泵能耗较B点有所增加；相反，若调节过程中大部分的调节阀开度值增大，则管网阻抗减小，管网特性曲线将变为S3，水泵的特性曲线变为n3，此时点D为水泵的工作点，水泵能耗较B点有所降低。
然而，对于现有的改善水力失调的设备或方法，调节过程中欠流设备的调节阀和过流设备的调节阀往往是同时动作的，如果不对阀门的最小开度加以限制，可能会不同程度地增加管网的阻抗，即管网特性曲线变为S2的情形，使得水泵的节能效果并不理想。另外，现有的调节方法或设备仅适用于采用冷冻水供回水总管定温差控制的空调系统，而对于采用冷冻水供回水总管变温差控制的空调系统，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种有效改善空调系统水力失调问题，减低水泵能耗，减少投资成本的空调系统的温差电动调节阀及其温差控制方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种空调系统的温差电动调节阀，该温差电动调节阀设置在末端风机盘管上，所述末端风机盘管的进水口连接进水管道，所述末端风机盘管的出水口连接出水管道；其特征在于：所述温差电动调节阀包括进水温度传感器、出水温度传感器、电动执行器、无线通讯模块及阀门；其中，所述进水温度传感器设置在所述末端风机盘管的所述进水管道上；在所述末端风机盘管的所述出水管道上，靠近所述末端风机盘管位置处依次设置有所述阀门和出水温度传感器；所述进水温度传感器、出水温度传感器和无线通讯模块分别通过电缆与所述电动执行器电连接；所述阀门与所述电动执行器机械连接；所述进水温度传感器采集所述末端风机盘管的进水温度并发送到所述电动执行器；所述出水温度传感器采集所述末端风机盘管的出水温度并发送到所述电动执行器；所述无线通讯模块与中央空调系统自动控制网络连接，实时接收冷冻水供回水总管的设定温差值并发送到所述电动执行器；所述电动执行器根据设定温差值、进水温度和出水温度调节所述阀门的开度。
所述电动执行器包括控制单元、执行单元和控制面板；所述控制面板用于输入所述阀门的最小开度值并传送到所述控制单元；所述控制单元根据所述进水温度传感器发送的进水温度和所述出水温度传感器发送的出水温度计算实际温差，并将实际温差与所述无线通讯模块发送的设定温差进行比较，得到的控制信号发送到所述执行单元，所述执行单元在最小开度值至全开范围内调节所述阀门的开度。
所述电动执行器采用角行程电动执行器或直行程电动执行器。
所述无线通讯模块采用3G或GSM无线通讯模块。
所述阀门采用可调球阀或可调蝶阀。
一种空调系统的温差电动调节阀的温差控制方法，包括以下步骤：1)在空调系统调试阶段，调节各阀门开度，使空调系统达到静态水力平衡，此时对应的各阀门的开度值，即为阀门的最小开度值；2)将各阀门的最小开度值通过控制面板输入相应的控制单元；3)进水温度传感器实时采集相应末端风机盘管的进水温度，并发送到控制单元；出水温度传感器实时采集相应末端风机盘管的出水温度，并发送到控制单元；4)无线通讯模块与中央空调系统自动控制网络连接，实时接收冷冻水供回水总管的设定温差值，并发送到控制单元；5)控制单元根据接收到的进水温度和出水温度计算实际温差，同时将设定温差值与实际温差进行比较，得到的控制信号发送到执行单元；6)执行单元接收到控制信号后进行相应的操作，在阀门最小开度值至全开范围内调节阀门的开度，使得末端风机盘管的进出水实际温差达到或接近冷冻水供回水总管的设定温差，即使得末端风机盘管的水流量达到或接近实际所需水流量。
所述步骤5)中，所述控制单元计算实际温差与设定温差的差值，并根据差值大小等百分比调节阀门的开度，差值越大，所调节的开度值越大：当实际温差小于设定温差时，控制单元发出减小阀门开度的控制信号并发送到执行单元，使得末端风机盘管的水流量减小，实际温差升高，当实际温差等于设定温差或阀门开度减小至最小开度值时，控制单元不再发出控制信号，此时阀门开度保持恒定；当实际温差大于设定温差时，控制单元发出增大阀门开度的控制信号并发送到执行单元，使得末端风机盘管的水流量增大，实际温差降低，直到实际温差等于设定温差或阀门全开时，控制单元不再发出信号，此时阀门开度保持恒定。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设定有阀门最小开度值，通过在最小开度至全开范围内调节阀门开度，使得在调节流量时不会在系统额定工况的基础上额外增加管网的阻抗，有利于进一步降低变流量控制下水泵的能耗，同时能很好的改善系统的水力失调问题。2、本发明由于设置有无线通讯模块，通过无线通讯模块实时接受冷冻水供回水总管的设定温差值，不但适用于定温差控制的空调系统，也可适用于采用变温差控制的空调系统，具有更大的适用范围。3、本发明由于采用的温差电动调节阀可以代替现有空调系统中的多种平衡阀，并改善温差控制方式下空调系统的水力不平衡问题，有利于降低水泵能耗和减少投资成本，也减小了因阀门过多造成的系统维护管理的难度。本发明可以有效降低水泵能耗，改善管网的水力不平衡问题，提高了冷热源总管温差控制方式的准确性和稳定性，因而可以广泛应用于采用温差控制的变流量空调冷冻水系统中。
附图说明
图1是现有空调系统中不同调节方式下管网和水泵特性曲线
图2是本发明的安装位置示意图
图3是本发明的结构示意图
图4是本发明的方法流程示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图2、图3所示，末端风机盘管1的进水口连接进水管道2，末端风机盘管1的出水口连接出水管道3。本发明空调系统的温差电动调节阀包括进水温度传感器4、出水温度传感器5、电动执行器6、无线通讯模块7和阀门8。其中，进水温度传感器4设置在末端风机盘管1的进水管道2上；在末端风机盘管1的出水管道3上，靠近末端风机盘管1位置处依次设置有阀门8和出水温度传感器5。进水温度传感器4、出水温度传感器5和无线通讯模块7分别通过电缆与电动执行器6电连接。阀门8与电动执行器6机械连接。进水温度传感器4采集末端风机盘管1的进水温度并发送到电动执行器6；出水温度传感器5采集末端风机盘管1的出水温度并发送到电动执行器6；无线通讯模块7与现有空调系统自动控制网络连接，实时接收冷冻水供回水总管的设定温差值并发送到电动执行器6；电动执行器6根据设定温差值、进水温度和出水温度调节阀门8的开度。
电动执行器6包括控制单元61、执行单元62和控制面板63。控制面板63用于输入阀门8的最小开度值并传送到控制单元61，控制单元61根据进水温度传感器4发送的进水温度和出水温度传感器5发送的出水温度计算实际温差，并将实际温差与无线通讯模块7发送的设定温差进行比较，得到的控制信号发送到执行单元62，由执行单元62在最小开度值至全开范围内调节阀门8的开度，进而对末端风机盘管1的水流量进行调节。
上述实施例中，电动执行器6可以为角行程电动执行器，也可以为直行程电动执行器。角行程电动执行器可以控制阀门做回转型运动；直行程电动执行器可以控制阀门做直线型运动。
上述实施例中，无线通讯模块7可以采用3G或GSM无线通讯模块。
上述实施例中，阀门8可以采用可调球阀或可调蝶阀，如V型阀门。
如图4所示，本发明空调系统的温差电动调节阀的温差控制方法，包括以下步骤：
1)在空调系统调试阶段，调节各阀门8开度，使空调系统达到静态水力平衡，此时对应的各阀门8的开度值，即为阀门8的最小开度值。
2)将各阀门8的最小开度值通过控制面板63输入相应的控制单元61。
3)进水温度传感器4实时采集相应末端风机盘管1的进水温度，并发送到控制单元61；出水温度传感器5实时采集相应末端风机盘管1的出水温度，并发送到控制单元61。
4)无线通讯模块7与现有空调系统的自动控制网络连接，实时接收冷冻水供回水总管的设定温差值T1，并发送到控制单元61。
5)控制单元61根据接收到的进水温度和出水温度计算实际温差T2，同时将设定温差值T1与实际温差T2进行比较，得到的控制信号发送到执行单元62。
控制单元61计算实际温差T2与设定温差T1的差值，并根据差值大小等百分比调节阀门8的开度，差值越大，所调节的开度值越大，具体的：
当实际温差T2小于设定温差T1时，控制单元61发出减小阀门8开度的控制信号并发送到执行单元62，使得末端风机盘管的水流量减小，实际温差T1升高，当实际温差T2＝设定温差T1或阀门8开度减小至最小开度值时，控制单元61不再发出控制信号，此时阀门8开度保持恒定。
当实际温差T2大于设定温差T1时，控制单元61发出增大阀门8开度的控制信号并发送到执行单元62，使得末端风机盘管的水流量增大，实际温差T1降低，直到实际温差T2＝设定温差T1或阀门8全开时，控制单元61不再发出信号，此时阀门8开度保持恒定。
6)执行单元62接收到控制信号后进行相应的操作，在阀门8最小开度值至全开范围内调节阀门8的开度，使得末端风机盘管1的进出水实际温差T2达到或接近冷冻水供回水总管的设定温差T1，即使得末端风机盘管1的水流量达到或接近实际所需水流量。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种空调系统的温差电动调节阀，该温差电动调节阀设置在末端风机盘管上，所述末端风机盘管的进水口连接进水管道，所述末端风机盘管的出水口连接出水管道；其特征在于：所述温差电动调节阀包括进水温度传感器、出水温度传感器、电动执行器、无线通讯模块及阀门；其中，所述进水温度传感器设置在所述末端风机盘管的所述进水管道上；在所述末端风机盘管的所述出水管道上，靠近所述末端风机盘管位置处依次设置有所述阀门和出水温度传感器；所述进水温度传感器、出水温度传感器和无线通讯模块分别通过电缆与所述电动执行器电连接；所述阀门与所述电动执行器机械连接；所述进水温度传感器采集所述末端风机盘管的进水温度并发送到所述电动执行器；所述出水温度传感器采集所述末端风机盘管的出水温度并发送到所述电动执行器；所述无线通讯模块与中央空调系统自动控制网络连接，实时接收冷冻水供回水总管的设定温差值并发送到所述电动执行器；所述电动执行器根据设定温差值、进水温度和出水温度调节所述阀门的开度。
2.如权利要求1所述的一种空调系统的温差电动调节阀，其特征在于：所述电动执行器包括控制单元、执行单元和控制面板；所述控制面板用于输入所述阀门的最小开度值并传送到所述控制单元；所述控制单元根据所述进水温度传感器发送的进水温度和所述出水温度传感器发送的出水温度计算实际温差，并将实际温差与所述无线通讯模块发送的设定温差进行比较，得到的控制信号发送到所述执行单元，所述执行单元在最小开度值至全开范围内调节所述阀门的开度。
3.如权利要求1所述的一种空调系统的温差电动调节阀，其特征在于：所述电动执行器采用角行程电动执行器或直行程电动执行器。
4.如权利要求2所述的一种空调系统的温差电动调节阀，其特征在于：所述电动执行器采用角行程电动执行器或直行程电动执行器。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种空调系统的温差电动调节阀，其特征在于：所述无线通讯模块采用3G或GSM无线通讯模块。
6.如权利要求1～4任一项所述的一种空调系统的温差电动调节阀，其特征在于：所述阀门采用可调球阀或可调蝶阀。
7.如权利要求5所述的一种空调系统的温差电动调节阀，其特征在于：所述阀门采用可调球阀或可调蝶阀。
8.一种基于如权利要求1～7任一项所述空调系统的温差电动调节阀的温差控制方法，包括以下步骤：
1)在空调系统调试阶段，调节各阀门开度，使空调系统达到静态水力平衡，此时对应的各阀门的开度值，即为阀门的最小开度值；
2)将各阀门的最小开度值通过控制面板输入相应的控制单元；
3)进水温度传感器实时采集相应末端风机盘管的进水温度，并发送到控制单元；出水温度传感器实时采集相应末端风机盘管的出水温度，并发送到控制单元；
4)无线通讯模块与中央空调系统自动控制网络连接，实时接收冷冻水供回水总管的设定温差值，并发送到控制单元；
5)控制单元根据接收到的进水温度和出水温度计算实际温差，同时将设定温差值与实际温差进行比较，得到的控制信号发送到执行单元；
6)执行单元接收到控制信号后进行相应的操作，在阀门最小开度值至全开范围内调节阀门的开度，使得末端风机盘管的进出水实际温差达到或接近冷冻水供回水总管的设定温差，即使得末端风机盘管的水流量达到或接近实际所需水流量。
9.如权利要求8所述的一种空调系统的温差电动调节阀的温差控制方法，其特征在于：所述步骤5)中，所述控制单元计算实际温差与设定温差的差值，并根据差值大小等百分比调节阀门的开度，差值越大，所调节的开度值越大：
当实际温差小于设定温差时，控制单元发出减小阀门开度的控制信号并发送到执行单元，使得末端风机盘管的水流量减小，实际温差升高，当实际温差等于设定温差或阀门开度减小至最小开度值时，控制单元不再发出控制信号，此时阀门开度保持恒定；
当实际温差大于设定温差时，控制单元发出增大阀门开度的控制信号并发送到执行单元，使得末端风机盘管的水流量增大，实际温差降低，直到实际温差等于设定温差或阀门全开时，控制单元不再发出信号，此时阀门开度保持恒定。
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