CN106500259A - 基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置 - Google Patents

基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其包括控制器、分别与所述控制器连接的湿度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、电动水阀、控制面板和风机；所述湿度传感器和第一温度传感器位于风机盘管的回风通道内；所述第二温度传感器位于风机管盘的送风通道内；所述风机位于所述风机管盘内；所述控制器内设有用于调整送风温度、回风温度和/或回风湿度的信号处理模块；所述第一温度传感器用于采集回风通道内的第一温度信息，所述湿度传感器用于采集回风通道内的湿度信息，所述第二温度传感器用于采集送风通道内的第二温度信息。采用本发明，具有舒适度高、噪音低、效率高、节能省时和精度高的特点。

Description

基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置
技术领域
本发明属于暖通空调技术领域，具体涉及一种基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置。
背景技术
风机盘管是中央空调的末端产品，由热交换器、过滤器、直流无刷风机、接水盘、水管、排气阀和支架等组成，其工作原理是借助风机盘管机组不断循环室内空气，使空气通过冷水(热水)盘管后被冷却(加热)，维持室内要求的温度和湿度的恒定。
随着风机盘管技术的不断发展，运用的领域也随之变大，现主要运用于商场、办公室、医院、科研机构等场所。现有技术的空调系统普遍采用温湿度耦合的控制方法，即采用冷却除湿法对空气进行降温和除湿处理，去除建筑的显热负荷和潜热负荷。当室内负荷变化时，风机盘管的除湿量有较大变化，会出现过度除湿或除湿不足的现象。
一般的风机盘管，风量通过人为调节，水路采用电动阀进行通断控制或根据回风温度进行比例控制，当空气入口参数固定，即风量一定时，供回水温差才是设计温差。若需求冷量减少，回风温度降低，则供回水温差会小于设计温差，风机盘管水侧换热温差也降低，影响主机效率和空调冷冻水系统水平衡。
现有技术的风机盘管，存在如下方面问题：
(1)风机盘管加装的是开关阀或者动态平衡阀，当负荷降低时，水量不变，送风温度会相应降低，与体表温度温差增大，产生过冷和毛细管收缩等问题，同时室内空气温度、湿度同时下降，导致皮肤干燥，空调环境不适感增加；
(2)手工调节风量时，与实际冷量需求存在偏差，在低负荷时，较大的风量会产生较大噪音；在高负荷时，较低风量又不能提供足够的换热量；
(3)空气经过冷却去湿处理后，空气的含湿量虽然满足要求，但是温度过低，在有些情况下需要再热才能满足送风温度的要求，造成能源的浪费；
(4)冷凝水的存在使得霉菌、细菌滋生，严重影响室内空气品质，且温度和湿度很难同时达到送风要求，在负荷平衡时，通过自动调整送风温度，实现风机盘管的干工况运行，减少冷凝水聚集，保持盘管干燥，避免霉菌滋生。
发明内容
为了解决现有技术的空调系统舒适度差、温湿度不能独立控制，风机盘管手动调整风量和水量，效率低、耗时耗力和人为误差、动态平衡精度低的问题，本发明提供一种基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其根据绝对含湿量/露点温度调节水量的风机盘管温湿度控制装置，具有舒适度高、噪音低、效率高、节能省时和精度高的特点。
为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：
本发明所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，包括控制器、分别与所述控制器连接的湿度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、电动水阀、控制面板和风机；所述湿度传感器和第一温度传感器位于风机盘管的回风通道内；所述第二温度传感器位于风机管盘的送风通道内；所述风机位于所述风机管盘内；所述控制器内设有用于调整送风温度、回风温度和/或回风湿度的信号处理模块；所述第一温度传感器用于采集回风通道内的第一温度信息，所述湿度传感器用于采集回风通道内的湿度信息，所述第二温度传感器用于采集送风通道内的第二温度信息，所述控制器通过接收所述第一温度信息、湿度信息和第二温度信息后，所述信号处理模块通过第一温度信息和湿度信息计算空气绝对含湿量或露点温度，实现自动调整送风温度，并且根据第一温度信息与预设温度信息比对后的第一温差信息后，通过调节控制风机的转速，实现送风量的自动调节，以调节室内的回风温度；所述信号处理模块将第二温度信息与预设温度信息进行比对后的第二温差信息后，通过调节电动水阀的开度，以实现送风温度的调节或者回风湿度的调节。
进一步地，所述信号处理模块包括第一PID运算处理单元和第二PID运算处理单元；所述第一PID运算处理单元通过第一温差信息进行比例调节，以实现控制风机的转速；所述第二PID运算处理单元通过第二温差信息进行比例调节，以实现控制电动水阀的开度。
进一步地，所述控制器与控制面板通过双绞线无级性的带点通讯接口连接。
进一步地，所述风机为可调速风机。
进一步地，所述可调速风机为直流无刷风机或变频风机。
进一步地，所述控制面板设有显示屏和操作按键。
进一步地，所述控制器通连接有楼宇控制系统BMS。
进一步地，所述控制器设有多个I/O接口，用于分别与所述湿度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、电动水阀、控制面板和风机连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用操作面板作为设定温度输入端，通过第一温度传感器采集的第一温度(回风温度)信息与设定温度比较，形成的温差信号，使得信号处理模块控制风机的转速，进而 解决现有技术风机盘管的风量与水量不匹配、送风温度变化过大、换热效率低、控制精度差、人体感觉不舒服的弊端。
2、本发明利用操作面板作为设定温度输入端，通过第二温度传感器采集的第二温度(送风温度)信息与设定温度的温差信号，调节阀门的开度，保证送风温度的恒定，同时，保证了回水温差大于或等于设计温差，送风温度的恒定，保证了室内人员的舒适度。
3、本发明通过第一温度(回风温度)信息与湿度信息，计算空气含湿量/露点温度，进而控制送风温度，具体表现有：
(1)在室内湿度大时，设定送风温度低于室内空气的露点温度，系统在湿工况运行，冷却除湿；
(2)在室内湿度小时，风机盘管系统在干工况运行，处理空气时只降温不除湿，换热效率提高，在干工况运行一段时间后，盘管表面和滴水盘，没有冷凝水存留，关机状态下，没有细菌、霉菌滋生，实现风机盘管干燥的功能，解决风机盘管自动控制的精度和舒适度的问题，实现温湿度独立控制和舒适度与系统自动平衡的功能。
4、本发明由于其运行特点是根据室内需求动态调节风量和水量，实现需求与供冷量的自动匹配、送风量与供水量的自动匹配，既能实现温度、湿度独立控制，又能保证空调系统的舒适性，提高空调系统末端的节能效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置的结构示意简图；
图2是本发明所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置的信号走向图；
图3(a)是本发明所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置的湿工况运行空气变化曲线图。
图3(b)是本发明所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置的干工况运行空气变化曲线图。
图中：
1：风机管盘 2：电动水阀
3：控制器 31：信号处理模块
311：第一PID运算处理单元 312：第二PID运算处理单元
4：控制面板 41：显示屏 42：操作按键
5：第一温度传感器 6：第二温度传感器 7：湿度传感器 8：风机
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，包括电动水阀2、控制器3、第一温度传感器5、第二温度传感器6、湿度传感器7和风机8。
所述第一温度传感器5、第二温度传感器6、湿度传感器7和电动水阀2都分别与所述控制器3连接，所述第一温度传感器5和湿度传感器7都位于风机管盘1的回风通道内，第一温度传感器5用于采集回风通道内的第一温度信息，即回风温度信息；所述湿度传感器7用于采集回风通道内的湿度信息，并且所述第一温度信息和湿度信息实时传输至所述控制器3。
所述第二温度传感器6位于所述风机管盘1的送风通道内，用于采集送风通道内的第二温度信息，即送风温度信息，该第二温度信息也实时传输至所述控制器3。
所述控制器内设有用于调整送风温度、回风湿度和回风温度的信号处理模块31；其通过第一温度信息和湿度信息计算空气绝对含湿量或露点温度，实现自动调整送风温度，其具体呈现以下情况：
(1)在室内湿度大时，设定送风温度低于室内空气的露点温度，系统在湿工况运行，冷却除湿；
(2)在室内湿度小时，风机盘管系统在干工况运行，处理空气时只降温不除湿，换热效率提高，在干工况运行一段时间后，盘管表面和滴水盘，没有冷凝水存留，关机状态下，没有细菌、霉菌滋生，实现风机盘管干燥的功能，解决风机盘管自动控制的精度和舒适度的问题，实现温湿度独立控制和舒适度与系统自动平衡的功能。
同时，所述信号处理模块31还可以根据第一温度信息与预设温度信息比对后的第一温差信息后，，形成的温差信号，通过调节控制风机的转速，以实现回风温度的调节，解决了现有技术风机盘管的风量与水量不匹配、送风温度变化过大、换热效率低、控制精度差、人体感觉不舒服的弊端。
另外，所述信号处理模块31根据第二温度信息与预温度信息进行比对后的第二温差信息后，通过调节电动水阀的开度，以实现送风湿度的调节，保证了回水温差大于或等于设计温差，送风温度的恒定，保证了室内人员的舒适度。
具体地，所述信号处理模块31中还包括有第一PID运算处理单元311和第二PID运算处理单元312；所述第一PID运算处理单元311通过第一温差信息进行比例调节，以实现控制风机的转速，从而控制风机管盘1的送风量，进而实现回风温度的调节；所述第二PID运算处理单元312通过第二温差信息进行比例调节，以实现控制电动水阀2的开度，该开度并且被记忆，最终实现对送风温度的调节。在实际过程中，如果湿度需要调整，也可以通过在调整送风温度的过程中，调整回风湿度。
其中，所述电动水阀2为电动调节阀，可以顺时针和逆时针双向回转阀门，角行程为0-90°，可通过电信号以均匀的角速度改变阀门的开度，进而调节阀门的流通能力，控制进入换热盘管的水量，由控制器3根据送风温度控制电动水阀2的开启/关闭时间，进而控制电动水阀2的开度，从而达到对管道介质的开关或调节目的。
为了在实际现场过程中安装更为简单、方便，则所述控制器3与控制面板4通过双绞线无级性的带点通讯接口连接。
为了保证提供连续可调的风量，所述风机8为直流无刷风机或变频风机，或者其他具有同等连续可调风量的风机。室内回风经风机8送出后，经风机盘管1内的换热盘管换热，再送至室内，风机盘管1的风机8的静压一般为10-50Pa，不超过80Pa。
所述控制面板4设有显示屏41和操作按键42，其中显示屏41用于显示当前室内温度、设定温度、室内湿度、风机启停状态或风机转速等信息，安装在室内空间距地1.0-1.3米高，无阳光直射和明显热源的位置，具体可根据实际调整；所述操作按键42用于输入用户所需的温度或湿度信息。
为了更好为整个空调系统的水力调节提供一定的参考，则所述控制器通过现场总线接口连接有楼宇控制系统BMS。
同时，所述控制器3设有多个I/O接口，便于与以上湿度传感器7、第一温度传感器5、第二温度传感器6、电动水阀2、控制面板4和风机8的连接，同时减少了强电线路，避免了现有技术中现场强电和弱电分别预埋、接线复杂、易错、需连线6-8条，甚至多达12条的问题。
用户在实际使用过程中，具体说明如下：
所述风机盘管1的风量一定时，供水温差一定，供水量减小，换热盘管水侧换热面积增大，风机盘管1换热效率增大。根据部分风机盘管1产品性能统计，当供水温差为5℃，供水量减少到80％时，制冷量为原来的92％左右，说明供水量减小时，风机盘管1制冷系数增大。
所述风机盘管1的供回水温差一定，供水温度升高时，在风机盘管1内的制冷量随之减少，需要制冷效率提高，据统计，供水温度升高1℃，风机盘管内的1制冷量减少10％左右，但是需要制冷机组提高4％左右，空调系统COP增大。
所述风机盘管1在标准工况下运行时，空气处理终点取决于空气处理焓差，不同工况下，空气处理过程，如图3所示，其中，O：送风状态点；R：回风状态点；M：新风与回风的状态点；S：送风状态点。当室内湿度高时，将送风温度设定到低于室内空气温度的露点温度，整个装置冷却除湿，在湿工况运行，换热器表面形成水膜，风机盘管换热效率降低，制冷量 减小；当室内湿度低时，将送风温度设定到高于室内空气温度的露点温度，整个装置只冷却不除湿，装置在干工况运行，风机盘管换热效率升高，制冷量增加，空调系统COP增大，因此，在不同工况下，通过改变送风温度，实现温湿度独立控制的功能。
室内热环境由室内空气温度、湿度、气流速度和平均辐射温度4要素综合组成，以人的热舒适程度作为评价标准。但是，在空调系统中，送风温度是影响室内空气温度、湿度等热环境要素的重要参数。传统风机盘管送风温度一般在12-16℃，本发明的风机盘管送风温度可调，严格控制在16-20℃，当系统负荷发生变化时，通过调节风量或水量，保证送风温度恒定，避免了吹冷风的不适感，保证了人体的舒适性。
本发明通过送风温度信号与设定送风温度信号对电动水阀进行控制，同时回风温度信号与设定回风温度信号控制风机盘管的送风量；根据室内需求换热量动态调节风量和水量，实现需求与供冷量的自动匹配、送风量与供水量的自动匹配，既能适应不同工况的要求，又能实现温湿度独立控制，保证空调系统的舒适性，提高空调系统末端的节能效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
包括控制器、分别与所述控制器连接的湿度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、电动水阀、控制面板和风机；
所述湿度传感器和第一温度传感器位于风机盘管的回风通道内；
所述第二温度传感器位于风机管盘的送风通道内；
所述风机位于所述风机管盘内；
所述控制器内设有用于调整送风温度、回风温度和/或回风湿度的信号处理模块；
所述第一温度传感器用于采集回风通道内的第一温度信息，所述湿度传感器用于采集回风通道内的湿度信息，所述第二温度传感器用于采集送风通道内的第二温度信息，所述控制器通过接收所述第一温度信息、湿度信息和第二温度信息后，所述信号处理模块通过第一温度信息和湿度信息计算空气绝对含湿量或露点温度，实现自动调整送风温度，并且根据第一温度信息与预设温度信息比对后的第一温差信息后，通过调节控制风机的转速，实现送风量的自动调节，以调节室内的回风温度；
所述信号处理模块将第二温度信息与预设温度信息进行比对后的第二温差信息后，通过调节电动水阀的开度，以实现送风温度的调节或者回风湿度的调节。
2.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述信号处理模块包括第一PID运算处理单元和第二PID运算处理单元；
所述第一PID运算处理单元通过第一温差信息进行比例调节，以实现控制风机的转速；
所述第二PID运算处理单元通过第二温差信息进行比例调节，以实现控制电动水阀的开度。
3.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述控制器与控制面板通过双绞线无级性的带点通讯接口连接。
4.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述风机为可调速风机。
5.根据权利要求4所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述可调速风机为直流无刷风机或变频风机。
6.根据权利要求1或3所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述控制面板设有显示屏和操作按键。
7.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述控制器通连接有楼宇控制系统BMS。
8.根据权利要求1所述的基于绝对含湿量的风机盘管温湿度独立控制装置，其特征在于：
所述控制器设有多个I/O接口，用于分别与所述湿度传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、电动水阀、控制面板和风机连接。
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