CN105588288A - 根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置，包括风机盘管、电动水阀、控制器和控制面板，风机盘管中设有风机；其特征在于：在风机盘管的送风通道中设有送风量传感器，控制器具有信号处理单元和反馈信息处理单元以及若干个模拟信号输入端、若干个模拟信号输出端、若干个数字信号输入端和若干个数字信号输出端；送风量传感器的风量信号输出端连接控制器的送风量反馈信号输入端，电动水阀的开度反馈信号输出端连接控制器的开度反馈信号输入端；控制器将送风量传感器的送风量反馈信号与设定送风量信号进行对比，形成根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制结构。本发明通具有效率高、省时省力、精度高、保证空调系统的节能和舒适性的有益效果。

Description

根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种温度控制装置，尤其是涉及一种根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置。属于暖通空调技术领域。

背景技术

风机盘管是中央空调的末端产品，由热交换器、水管、过滤器、风扇、接水盘、排气阀和支架等组成，其工作原理是机组内不断的再循环所在房间的空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热)，以保持房间温度的恒定。

随着风机盘管技术的不断发展，运用的领域也随之变大，现主要运用在办公室、医院、科研机构等一些场所。风机盘管主要是通过依靠风机的强制作用，通过表冷器的作用达到预期的效果。

现有技术中，集中空调系统的末端换热性能对系统的运行情况有很大的影响。一般的风机盘管，风量可人为调节，水路采用电动阀进行通断控制。当空气入口参数固定，风量为设计风量时，只有当水量和冷量均为设计工况时，进出口温差才是设计温差。若水量减少，则冷量减少，此时进出口温差会大于设计温差。若水量过大，则进出口温差会小于设计温差。为了保证集中空调的冷冻水系统的节能效果，就必须避免出现“大流量，小温差”的现象，从而保证末端的换热效果和合理的水力平衡性能。当送风量较小时，盘管换热能力下降，水侧流量应降低，同样会造成水量超流，降低系统换热水温差的问题。因此，送风量不同时，对水阀的开度应有所限制。

因此，送风量不同时，对水阀的开度应有所限制。对于现有技术中的集中空调系统，为使换热符合标准同时达到水力平衡的效果，避免“大流量，小温差”。

现有技术的风机盘管，由于没有设置根据送风量控制水阀开度限位结构，存在如下方面问题：(1)为避免“大流量，小温差”，需要手动调整风量和水量，效率低、耗时耗力。(2)手工调节容易产生人为误差，精度低。为此，需要设计一种根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置，具有提供需要的换热量的同时使空调冷冻水系统的末端的运行实际温差大于设计温差，避免“大流量，小温差”的现象，保证空调系统的节能和舒适性的特点。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现有技术的风机盘管需要手动调整风量和水量，效率低、耗时耗力、容易产生人为误差和精度低的问题。提供一种根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置。该风机盘管温度控制装置实现送风量控制水阀开度限位，避免“大流量，小温差”的现象，保证空调系统的节能和舒适性。

本发明的目的可以通过如下技术方案达到：

根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置，包括风机盘管、电动水阀、控制器和控制面板，风机盘管中设有风机；其结构特点在于：在风机盘管的送风通道中设有送风量传感器，控制器具有信号处理单元和反馈信息处理单元以及若干个模拟信号输入端、若干个模拟信号输出端、若干个数字信号输入端和若干个数字信号输出端；送风量传感器具有风量检测头和风量信号输出端，控制面板具有显示屏和操作按键，操作按键作为手动信号输入端，输入房间温度的设定值、电动水阀开度的限位值；控制面板的信号输出端连接控制器的信号输入端，送风量传感器的风量信号输出端连接控制器的送风量反馈信号输入端，风机盘管的风机转速反馈信号输出端连接控制器的风机转速反馈信号输入端，电动水阀的开度反馈信号输出端连接控制器的开度反馈信号输入端；控制器将送风量传感器的送风量反馈信号与设定送风量信号进行对比，输出电动水阀的开度控制信号、以控制电动水阀的开度在设定的开度限位内，形成根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制结构。

本发明的目的还可以通过如下技术方案达到：

进一步地，在风机盘管的回风通道中设有回风温度传感器，回风温度传感器具有温度检测头和温度信号输出端，回风温度传感器的温度信号输出端连接控制器的温度反馈信号输入端，控制器根据当前的回风温度和房间温度的设定值的偏差，利用内置的信号处理单元处理后，将处理结果作为控制信号发送给电动水阀的控制输入端，使其进行同步动作，控制室内温度。

进一步地，控制器设有多个I/O端口，其中，模拟量输入端口AI包括送风量信号输入端、电动水阀开度反馈信号输入端、风机转速反馈信号输入端，模拟量输出端口AO包括电动水阀开度控制信号输出端、风机转速控制信号输出端，数字量输入端口DI包括风机启停状态信号输入端、手动自动状态信号输入端、故障报警信号输入端，数字量输出端口DO包括风机启停控制信号输出端、手动自动转换控制信号输出端。

进一步地，在控制器的输出端连接有故障报警器，控制器具有反馈信息处理单元，控制器的反馈信息处理单元对风机盘管的风机转速反馈信号、电动水阀的开度反馈信号进行分析处理，形成报警信号输出到故障报警器的报警信号输入端、以驱动故障报警器报警。

进一步地，控制器的信号处理单元具有PID运算处理模块，该PID运算处理模块对送风量传感器的送风量反馈信号和设定送风量信号进行处理形成风量差信号，控制器通过风量差信号控制电动水阀的开度。

进一步地，风机盘管的风机为风量可调的直流无刷风机或变频风机，电动水阀为可通过电信号改变阀门开度的电动调节二通水阀，通过控制面板的操作按键区域分别输入风机启停信号、手动自动状态转换信号，并输送控制器的风机启停信号输入端和手动自动状态转换信号输入端。

进一步地，送风量传感器由压力传感器构成。

进一步地，显示屏显示当前室内温度和/或设定温度和/或空气处理机启停状态和/或风量大小。所述控制器和控制面板通过RS485接口电连接。

本发明具有如下突出的有益效果：

1、本发明通过在风机盘管的送风通道中设有送风量传感器，送风量传感器的风量信号输出端连接控制器的送风量反馈信号输入端，风机盘管的风机转速反馈信号输出端连接控制器的风机转速反馈信号输入端，电动水阀的开度反馈信号输出端连接控制器的开度反馈信号输入端；控制器将送风量传感器的送风量反馈信号与设定送风量信号进行对比，输出电动水阀的开度控制信号、以控制电动水阀的开度在设定的开度限位内，形成根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制结构；因此，能够解决现有技术的风机盘管需要手动调整风量和水量，效率低、耗时耗力、容易产生人为误差和精度低的问题，避免“大流量，小温差”的现象；在提供需要的换热量的同时使空调冷冻水系统的末端的运行实际温差大于设计温差；具有效率高、省时省力、精度高、保证空调系统的节能和舒适性的有益效果。

2、本发明根据风机盘管的送风量的大小限制二通水阀的开度，从而保证在提供需要的换热量的同时，该送风量下的风机盘管水流量不超出需要的流量，使冷冻水进出水温差不会过低，工况始终达到理想工况点的范围，在相同的运行功率下其效果为最佳效果并且根据使用者的需要随意调节，既大大保证空调系统的节能效果，又能够让使用者更为舒适性。

附图说明

图1为本发明具体实施例1或2的结构框图。

图2为本发明具体实施例的信号走向方框图。

具体实施方式

下面结合附图的实施例进一步说明发明的具体实施方式。

具体实施例1：

参照图1、图2，本实施例包括风机盘管1、电动水阀2、控制器3和控制面板4，风机盘管1中设有风机；在风机盘管1的送风通道中设有送风量传感器5，控制器3具有信号处理单元和反馈信息处理单元以及若干个模拟信号输入端、若干个模拟信号输出端、若干个数字信号输入端和若干个数字信号输出端；送风量传感器5具有风量检测头和风量信号输出端，控制面板4具有显示屏和操作按键，操作按键作为手动信号输入端，输入房间温度的设定值、电动水阀2开度的限位值；控制面板4的信号输出端连接控制器3的信号输入端，送风量传感器5的风量信号输出端连接控制器3的送风量反馈信号输入端，风机盘管1的风机转速反馈信号输出端连接控制器3的风机转速反馈信号输入端，电动水阀2的开度反馈信号输出端连接控制器3的开度反馈信号输入端；控制器(3)将送风量传感器5的送风量反馈信号与设定送风量信号进行对比，输出电动水阀2的开度控制信号、以控制电动水阀2的开度在设定的开度限位内，形成根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制结构。

本实施例中：

在风机盘管1的回风通道中设有回风温度传感器，回风温度传感器具有温度检测头和温度信号输出端，回风温度传感器的温度信号输出端连接控制器3的温度反馈信号输入端，控制器3根据当前的回风温度和房间温度的设定值的偏差，利用内置的信号处理单元处理后，将处理结果作为控制信号发送给电动水阀2的控制输入端，使其进行同步动作，控制室内温度。

控制器3设有多个I/O端口，其中，模拟量输入端口AI包括送风量信号输入端、电动水阀2开度反馈信号输入端、风机转速反馈信号输入端，模拟量输出端口AO包括电动水阀2开度控制信号输出端、风机转速控制信号输出端，数字量输入端口DI包括风机启停状态信号输入端、手动自动状态信号输入端、故障报警信号输入端，数字量输出端口DO包括风机启停控制信号输出端、手动自动转换控制信号输出端。

在控制器3的输出端连接有故障报警器6，控制器3具有反馈信息处理单元，控制器3的反馈信息处理单元对风机盘管1的风机转速反馈信号、电动水阀2的开度反馈信号进行分析处理，形成报警信号输出到故障报警器6的报警信号输入端、以驱动故障报警器6报警。

控制器3的信号处理单元具有PID运算处理模块，该PID运算处理模块对送风量传感器5的送风量反馈信号和设定送风量信号进行处理形成风量差信号，控制器3通过风量差信号控制电动水阀2的开度。

风机盘管1的风机为风量可调的直流无刷风机或变频风机，电动水阀2为可通过电信号改变阀门开度的电动调节二通水阀，通过控制面板4的操作按键区域分别输入风机启停信号、手动自动状态转换信号，并输送控制器3的风机启停信号输入端和手动自动状态转换信号输入端。

风机盘管1采用常规技术的风机盘管，电动水阀2采用常规技术中电动调节水阀，控制器3采用常规技术的现场控制器或单片机控制器，控制面板4采用常规技术带若干个功能信号输入按键的显示屏构成。送风量传感器5由常规技术的风力压力传感器构成。

所述显示屏显示当前室内温度和/或设定温度和/或空气处理机启停状态和/或风量大小。所述控制器3和控制面板4通过RS485接口电连接。

当室内温度设定值为25度。风机盘管型号为FC800，国标工况下中档风量时冷量为6550W，热量为9260W。风机转速可调，风机最大风量为1360m3/h。

根据房间负荷情况、空调冷冻水系统情况和电动水阀2的水力特性等，设置送风量与水阀开度限位的关系如表一所示。

表一

本实施例的工作原理如下：

设置在风机盘管内的风机，为风量可调的直流无刷风机或变频风机，从而风量可调。风机从室内回风，回风经过风机盘管1内的换热盘管换热后送入室内。风机盘管1的风机静压一般为10-50Pa，不超过100Pa。

电动水阀2为电动调节阀，可通过电信号而改变阀门的开度，进而调节阀门的流通能力，控制进入换热盘管的水量。实际应用中，可以在电动水阀的出水口处设置流量检测头，通过流量检测头检测电动水阀的流量并送到控制器3的流量反馈输入端，由控制器根据流量判断电动水阀2的开度。

控制面板4具有显示屏和操作按键，通过显示屏与操作按键的配合能够输入房间温度的设定值、送风量大小至控制器的存储单元，显示屏可显示当前室内温度、设定温度、空气处理机启停状态、风量大小等信息。控制器有多个输入I及输出O端口。其中，模拟量输入AI口包括回风温度信号输入端、开度反馈信号输入端、风机转速信号反馈输入端；模拟量输出AO口包括二通水阀开度控制输出端、风机转速控制信号输出端；数字量输入DI口包括风机启停信号输入端、手动自动状态转换信号输入端；数字量输出DO口包括风机启停信号输出端、报警信号输出端。

控制面板4和控制器3之间的输入/输出可直接连接或通过RS485通讯接口连接。回风温度通过回风温度传感器进行测量并传输至控制器。

根据当前的人为设定的送风量设定值，控制器3的信号处理单元计算得出电动水阀最大开度的限位值，使电动水阀2在当前送风量下的开度不大于该电动水阀2最大开度限位。送风量与电动水阀2开度限位的关系如表一所示；根据当前的回风温度和房间温度的设定值得到温度偏差，利用控制器3内置的PID模块运算处理后形成温差信号，将电动水阀2的开度限位和温差信号作为控制信号发送给电动水阀2的机构，使其进行同步动作，控制室内温度。

本实施例涉及的显示屏能够显示当前室内温度和/或设定温度和/或空气处理机启停状态和/或风量大小，达到实时监测处理效果和实时控制的效果。控制器3和控制面板4可以通过RS485接口连接，可适应不同的工件要求。控制器具有可通过操作按键区域的信号指令控制变频风机手动状态与自动状态之间转换的功能，为此风机盘管的送风量既可通过控制器进行控制也可以通过手动控制。控制面板4可人为通过显示屏及操作按键输入房间温度的设定值，显示屏可显示当前室内温度、设定温度、风机盘管启停状态、风量大小等信息中的一个或多个。人可通过显示屏及操作按键输入房间温度的设定值及设置送风量大小。

本实施例涉及的风机盘管1中，内置风机的转速反馈信号输出端连接控制器的风机转速反馈信号输入端，电动水阀2的开度反馈信号输出端连接控制器3的开度反馈信号输入端；风机盘管1的风机转速反馈信号、电动水阀2的开度反馈信号传输至控制器3的反馈信息处理单元进行分析处理，形成报警信号或者非报警信号后通过控制器3的报警信号输出端连接故障报警器的报警信号输入端。电动水阀2、风机盘管1转速的工作情况会即时反馈至控制器3的反馈信息处理单元进行分析，与信号处理单元当中实际所需要的电动水阀开度、变频风机转速进行比较，如不吻合则发出报警信号至故障报警器，如吻合则发出非报警信号至故障报警器，达到即时监测即时反馈即时报警的效果。

申请人实际使用表明：

风机盘管供、回水温差一定，供水温度越高，制冷量减幅越大，除湿能力下降。风机盘管风量一定，供水温度一定，供水量变化时，制冷量随供水量的变化而变化，根据部分风机盘管产品性能统计，当供水温度为7℃，供水量减少到80％时，制冷量为原来的92％左右，说明当供水量变化时对制冷量的影响较为缓慢。

风机盘管供、回水温差一定，供水温度升高时，制冷量随着减少，据统计，供水温度升高1℃时，制冷量减少10％左右，供水温度越高，减幅越大，除湿能力下降。

供水条件一定，风机盘管风量改变时，制冷量和空气处理焓差随着变化，一般是制冷量减少，焓差增大，单位制冷量风机耗电变化不大。

风机盘管进、出水温差增大时，水量减少，换热盘管的传热系数随着减小。另外，传热温差也发生了变化，因此，风机盘管的制冷量随供回水温差的增大而减少，据统计当供水温度为7℃，供、回水温差从5℃提高到7℃时，制冷量可减少17％左右。

热环境条件是指物理参数对人体的热舒适性所发生的综合作用。这些物理参数中主要包括空气干球温度、空气的相对湿度，空气流动速度、平均辐射温度、人体的代谢量及衣着等六项。其中，空气的温度及流动速度是评价风机盘管所提供的热环境舒适条件的重要参数。

具体实施例2：

本实施例中除了室内温度设定值、风机盘管型号、国标工况下中档风量时冷量值，热量、风机最大风量值、送风量与水阀开度限位的关系与具体实施例1不同外，其余部分与具体实施例1相同。

室内温度设定值为23度。风机盘管型号为FC600，国标工况下中档风量时冷量为4120W，热量为6040W。风机转速可调，风机最大风量为1020m3/h。

根据房间负荷情况、空调冷冻水系统情况和水阀水力特性等，设置送风量与水阀开度限位的关系如下式(记送风量占最大风量的比例为M，水阀开度限位为X，从而M和X的取值范围均为0-1)：

X＝M^2.5

本实施例原理：

除了水阀最大开度限位值根据上式由送风量占最大风量的比例确定，其余部分与具体实施例1相同。根据当前的回风温度和房间温度的设定值的偏差，利用PID运算处理后形成温差信号，将水阀开度限位和温差信号作为控制信号发送给二通水阀的机构，使其进行同步动作，控制室内温度之外。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制装置，包括风机盘管(1)、电动水阀(2)、控制器(3)和控制面板(4)，风机盘管(1)中设有风机；其特征在于：在风机盘管(1)的送风通道中设有送风量传感器(5)，控制器(3)具有信号处理单元和反馈信息处理单元以及若干个模拟信号输入端、若干个模拟信号输出端、若干个数字信号输入端和若干个数字信号输出端；送风量传感器(5)具有风量检测头和风量信号输出端，控制面板(4)具有显示屏和操作按键，操作按键作为手动信号输入端，输入房间温度的设定值、电动水阀(2)开度的限位值；控制面板(4)的信号输出端连接控制器(3)的信号输入端，送风量传感器(5)的风量信号输出端连接控制器(3)的送风量反馈信号输入端，风机盘管(1)的风机转速反馈信号输出端连接控制器(3)的风机转速反馈信号输入端，电动水阀(2)的开度反馈信号输出端连接控制器(3)的开度反馈信号输入端；控制器(3)将送风量传感器(5)的送风量反馈信号与设定送风量信号进行对比，输出电动水阀(2)的开度控制信号、以控制电动水阀(2)的开度在设定的开度限位内，形成根据送风量控制水阀开度限位的风机盘管温度控制结构。

2.根据权利要求1所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：在风机盘管(1)的回风通道中设有回风温度传感器，回风温度传感器具有温度检测头和温度信号输出端，回风温度传感器的温度信号输出端连接控制器(3)的温度反馈信号输入端，控制器(3)根据当前的回风温度和房间温度的设定值的偏差，利用内置的信号处理单元处理后，将处理结果作为控制信号发送给电动水阀(2)的控制输入端，使其进行同步动作，控制室内温度。

3.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：控制器(3)设有多个I/O端口，其中，模拟量输入端口AI包括送风量信号输入端、电动水阀(2)开度反馈信号输入端、风机转速反馈信号输入端，模拟量输出端口AO包括电动水阀(2)开度控制信号输出端、风机转速控制信号输出端，数字量输入端口DI包括风机启停状态信号输入端、手动自动状态信号输入端、故障报警信号输入端，数字量输出端口DO包括风机启停控制信号输出端、手动自动转换控制信号输出端。

4.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：在控制器(3)的输出端连接有故障报警器(6)，控制器(3)具有反馈信息处理单元，控制器(3)的反馈信息处理单元对风机盘管(1)的风机转速反馈信号、电动水阀(2)的开度反馈信号进行分析处理，形成报警信号输出到故障报警器(6)的报警信号输入端、以驱动故障报警器(6)报警。

5.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：控制器(3)的信号处理单元具有PID运算处理模块，该PID运算处理模块对送风量传感器(5)的送风量反馈信号和设定送风量信号进行处理形成风量差信号，控制器(3)通过风量差信号控制电动水阀(2)的开度。

6.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：风机盘管(1)的风机为风量可调的直流无刷风机或变频风机，电动水阀(2)为可通过电信号改变阀门开度的电动调节二通水阀，通过控制面板(4)的操作按键区域分别输入风机启停信号、手动自动状态转换信号，并输送控制器(3)的风机启停信号输入端和手动自动状态转换信号输入端。

7.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：送风量传感器(5)由压力传感器构成。

8.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：所述显示屏显示当前室内温度和/或设定温度和/或空气处理机启停状态和/或风量大小。

9.根据权利要求1或2所述的风机盘管温度控制装置，其特征在于：所述控制器(3)和控制面板(4)通过RS485接口电连接。