CN106765610B - 一种变水流量空调末端及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变水流量空调末端，盘管换热器之前设有水路调节电磁阀、进水温度传感器，盘管换热器之后设有出水温度传感器；盘管换热器的前后侧通过压差传感器；空调末端的回风口设有回风温度传感器、回风湿度传感器；空调末端的出风口设有出风温度传感器和电加热装置；水路调节电磁阀、进水温度传感器、出水温度传感器、压差传感器、回风温度传感器、回风湿度传感器、出风温度传感器、电加热装置均分别与控制中心信号连接；控制中心接收进水温度传感器、出水温度传感器、压差传感器、回风温度传感器、回风湿度传感器、出风温度传感器的实时监测数据，并用来控制水路调节电磁阀的开度、电加热装置的运行、风机的转速。

Description

一种变水流量空调末端及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种变水流量空调末端及其工作方法，属于制冷装备技术领域。

背景技术

现有的空调末端，一般仅包括一个水路电磁阀、盘管换热器、风机、控制器，室内的回风经过风机升压加速吹向盘管换热器，水路电磁阀用来关断水流的供应。控制器上有风机控制按钮，控制风机的转速，比如高速、中速、低速，同时有开关、制冷和制热的设定按钮，还有温度设定旋钮或者按键，控制器上自带一个房间温度传感器。制冷时，当房间温度高于设定值时，水路电磁阀打开，否则关断；制热时，当房间温度低于设定值时，水路电磁阀打开，否则关断。

对于单个空调末端来说，风机转速需要手动去控制，房间的状况随时会改变，需要合适的风机转速，当房间的负荷下降时，风机转速可以下降，如果维持原有的高风速，则噪音偏高，同时不利于节能。当房间的负荷上升时，风机转速需要上升，如果维持原有的低风速，则房间温度不容易降低，舒适性得不到保证。另外，水路电磁阀是关断型的，或全关或全开。当负荷比较低的时候，水流可以降低，而这样的末端是没有变水流量的功能的，导致水流浪费、主机的能耗增加。

对于多个空调末端并联的系统来说，由于管路的连接难以做到完全同程，即沿程的水管长度不一致，导致水流分配不均匀，远端的空调末端得到的水流少制冷量或者制热量不足，而近端的空调末端得到过多的水流导致水流量浪费。

发明内容

本发明的目的是，提供一种变水流量空调末端及其工作方法，通过在各个并联的空调末端均设置进、出水温度传感器，在各空调末端之前设置水路调节电磁阀，空调末端前后侧之间设置压差传感器，同时，上述各传感器、电磁阀、以及空调末端的风机、新风阀门等全部由控制中心统一监控，从而获得较为舒适的房间温度和湿度，同时解决末端水流不可变、末端水流不均衡、风机风量不可自动调节等导致的舒适性不足和能量浪费等问题。

本发明采取以下技术方案：

一种变水流量空调末端，包括风机、盘管换热器，盘管换热器之前设有水路调节电磁阀S、进水温度传感器Ti，盘管换热器之后设有出水温度传感器To；盘管换热器的前后侧通过压差传感器P；空调末端11的回风口设有回风温度传感器14；空调末端的出风口设有出风温度传感器16和电加热装置13；所述水路调节电磁阀S、进水温度传感器Ti、出水温度传感器To、压差传感器P、回风温度传感器14、回风湿度传感器15、出风温度传感器16、电加热装置13均分别与控制中心信号连接；所述控制中心接收进水温度传感器Ti、出水温度传感器To、压差传感器P、回风温度传感器14、回风湿度传感器15、出风温度传感器16的实时监测数据，并用来控制水路调节电磁阀S的开度、电加热装置的运行、风机12的转速；所述空调末端的供冷/供热介质为水。

进一步的，所述空调末端11的前端还设有二氧化碳传感器17，风机12布置在盘管换热器之后，所述盘管换热器与风机12之间设有新风接口，所述新风接口通过开度可调的新风阀门18控制，所述新风阀门18与二氧化碳传感器17也分别与控制中心信号连接；空调末端11的回风口还设有回风湿度传感器15，所述回风湿度传感器15也与控制中心信号连接。

进一步的，在空气的流动方向上，风机12布置在盘管换热器之后，电加热装置13布置在风机12之后；水路调节电磁阀S的开度能连续调节。

进一步的，所述控制中心根据盘管换热器的出水温度调节水路电磁调节阀，控制进出水温差范围3℃-7℃，进出水温差高于设定值则水路电磁调节阀S开度增大；进出水温差低于设定值则水路电磁调节阀S开度降低；所述控制中心根据盘管水侧压差、盘管的水力特性计算盘管的水流量，再根据进出水温度计算房间负荷。

一种上述变水流量空调末端的工作方法，用户选择制冷时，如果此时回风湿度升高直至高于60％时，风机风速自动降低至低速，水路电磁调节阀S增大开度至设定值，控制进出水温差4℃±1℃，同时打开电加热，保证出风温度20℃±3℃；用户选择制热时，如果此时回风温度低于15℃，水路电磁调节阀S增大开度至设定值，控制进出水温差4℃±1℃，同时打开电加热装置，保证出风温度40℃±3℃，延时设定时间，如果出风温度传感器16监测出风温度仍达不到40℃±3℃，控制中心进一步降低风机转速，每次降幅5％，直到出风温度为40℃±3℃。

进一步的，用户选择制热时，如果此时出风温度低于35℃，则控制中心延时设定时间，每次降低风机转速10％，直至出风温度达到35℃。

进一步的，二氧化碳浓度高于1000PPM时，全开新风口，风机处于全速运行状态。

进一步的，水路调节电磁阀S全开时，压差传感器P监测值仍低于设定值时，控制中心警示水压不足，同时将这一信号发送给水泵控制系统，提示水泵降低扬程的需求。

进一步的，当并联设置的所有空调末端11的水路调节电磁阀S开度都低于80％时，控制中心显示警示：水压过大，同时将这一信号发送给水泵控制系统，提示水泵降低扬程的需求。

进一步的，制冷时，室内回风湿度低于55％，同时所述控制中心根据盘管水侧压差、盘管的水力特性计算空调末端盘管的水流量低于额定值的80％时，控制中心警示：水温过低，同时将这一信号发给冷水机组控制系统，提示冷水机组提升供水温度；制冷时，室内回风湿度高于65％，控制器警示：水温过高，同时将这一信号发给冷水机组控制系统，提示冷水机组降低供水温度。

进一步的，制冷时，空调末端的回风温度持续上升并达到设定值Ⅰ时，控制中心首先提高风机转速，让盘管换热器的出水温度升高，加大进出水温差，如果回风温度进一步上升并达到设定值Ⅱ时，控制中心开大水路电磁调节阀；反之，制冷时，空调末端的回风温度持续下降时，则优先降低水路电磁调节阀开度，降低盘管换热器的水流。

进一步的，制冷时，室内回风湿度高于70％时，控制中心提示：湿度过高，同时将这一信号发送给新风控制系统，要求供应更低湿度的新风，优选40％；制热时，室内回风湿度低于40％时，控制中心提示：湿度过低，同时将这一信号发送给新风控制系统，要求供应更高湿度的新风，优选50％。

本发明的有益效果在于：

1)本发明采用了水路电磁调节阀，开度连续变化，调节通过空调末端的水流，可以保证水力均衡，实现每个末端可以得到足够的水流，避免有的末端得到过量水流导致浪费、避免有的末端得不到足够的水流导致舒适性不够；

2)本发明实现风机的自动调节和高效运行；

3)本发明通过水路电磁调节阀的开度判断水泵扬程是否过高，在过高的时候提供警示，要求降低水泵扬程，可以保证节能；

4)通过水路电磁调节阀满开度的那个末端的温差判断水泵扬程是否过低，在过低的时候提供警示，要求水泵提高扬程，满足舒适性的需求；

5)本发明还通过回风的湿度和负荷，判断末端的给水温度是否过低，如果过低则要求冷水机组提升供水温度，提高冷水机组的效率；反之要求冷水机组降低供水温度，满足舒适度的要求。

6)在空调末端的前后侧设置压差传感器，实时监测压差，控制中心根据盘管水侧压差、盘管的水力特性计算盘管的水流量，再根据进出水温度计算房间负荷。

7)通过在各个并联的空调末端均设置进、出水温度传感器，在各空调末端之前设置水路调节电磁阀，空调末端前后侧之间设置压差传感器，同时，上述各传感器、电磁阀、以及空调末端的风机、新风阀门等全部由控制中心统一监控，从而获得较为舒适的房间温度和湿度，同时解决末端水流不可变、末端水流不均衡、风机风量不可自动调节等导致的舒适性不足和能量浪费等问题。

附图说明

图1、本发明变水流量空调末端水路安装图。

图2、本发明变水流量空调末端风侧流向图。

图3、本发明变水流量空调末端控制系统图。

图4、盘管换热器流量压降特性图。

附图中各图例标记表示如下的意义：

Ti.进水温度传感器、To.出水温度传感器、S.水路电磁调节阀、P.出水温度传感器、11.盘管换热器、12.风机、13.电加热装置、14.回风温度传感器、15.回风湿度传感器、16.出风温度传感器、17.二氧化碳传感器、18.新风阀门。

具体实施方式

下面结合附图1～3和具体实施例对本发明进行介绍：

实施例一：

一个空调末端：制冷量为3kW，额定流量8.6L/min，额定流量下的压降为30kPa，制热量为3.6kW，电加热功率1kW，各个空调末端各自包括：盘管换热器11、水路电磁调节阀S、进水温度传感器Ti、出水温度传感器To、压差传感器P、控制器、回风温度传感器14、出风温度传感器16、电加热13、风机12、回风湿度传感器15、二氧化碳传感器17。如图1所示，在水流的方向上，水路电磁调节阀S布置在盘管换热器11之前，进水温度传感器Ti布置在盘管换热器11之前，出水温度传感器To布置在盘管换热器11之后，压差传感器P跨接在盘管换热器11前后，用于测量盘管换热器11的压降。如图2所示，在空气的流动方向上，风机12布置在盘管换热器11之后，电加热13布置在风机12之后；水流调节阀SN够实现开度连续变化0-100％；风机12采用直流无刷电机，可以实现无极调速。此外，系统还包括一个新风接口，接在盘管换热器11和风机12之间，新风接口通过一个阀门18控制，有最小开度，保证最小的新风量。

如图3所示，进水温度传感器、出水温度传感器、回风温度传感器、回风湿度传感器、送风温度传感器、水压差传感器、进水温度传感器、二氧化碳浓度传感器连接到控制器，控制器采集：进水温度、出水温度、回风温度、回风湿度、水压差、二氧化碳浓度、出风温度，同时控制器采集用户指令：开/关、房间温度设定值、房间湿度设定值，用来控制：风机电机、水路电磁调节阀、电加热、新风阀，同时把末端的信号发送给楼宇集中控制系统，把水泵扬程需求发送给水泵控制系统，把冷水机组的水温需求发送给冷水机组控制系统。

首先，控制器接收用户的开机指令，开启风机，同时将水路电磁调节阀的开度开至最大，根据盘管换热器11的出水温度调节水路电磁调节阀SN，保证进出水温差范围3℃～7℃，优选5℃，温差大则水路电磁调节阀开度变大；温差小则水路电磁调节阀开度变小；所述控制器根据盘管水侧压差和图4所示的盘管换热器的水力特性计算盘管换热器的水流量，再根据进出水温度计算房间负荷。

当用户选择制冷时，如果此时回风湿度高于60％时，空调末端选择除湿再热模式，设置风机风速处于低速，约250rpm，水路电磁调节阀打开，控制进出水温差4℃±1℃，同时打开电加热，保证出风温度20℃±3℃。

当用户选择制热时，如果此时回风温度低于15℃，水路电磁调节阀打开，控制进出水温差4℃±1℃，同时打开电加热，保证出风温度40℃±3℃，如果仍实现不了40℃±3℃，就进一步降低风机转速，降幅5％，直到出风温度为40℃±3℃。

当用户选择制热时，如果此时出风温度低于35℃，则降低风机转速10％。

当空调末端的回风二氧化碳浓度高于1000PPM时，全开新风口，风机处于全速运行状态。

当电动调节阀全开时，水流量仍不能满足优选的温差值时，控制器上显示警示：水压不足，同时将这一信号发送给水泵控制系统，让水泵提高扬程，扬程增加5％。

当所有的水路电磁调节阀的开度都低于80％时，控制器上显示警示：水压过大，同时将这一信号发送给水泵控制系统，让水泵降低扬程，扬程降低5％。

制冷时，室内回风湿度低于55％，同时空调末端的水流低于额定值的80％时，控制器上显示警示：水温过低，同时将这一信号发给冷水机组控制系统，让冷水机组提升供水温度1℃；制冷时，室内回风湿度高于65％，控制器上显示警示：水温过高，同时将这一信号发给冷水机组控制系统，让冷水机组降低供水温度1℃。

制冷时，空调末端的回风温度持续上升时，则优先提高风机转速，让盘管换热器的出水温度升高，加大进出水温差，进而开大水路电磁调节阀；制冷时，空调末端的回风温度持续下降时，则优先降低盘管换热器的水流。

制冷时，室内回风湿度高于70％时，控制器上显示：湿度过高，同时将这一信号发送给新风控制系统，要求供应更低湿度的新风，优选40％；制热时，室内回风湿度低于40％时，控制器上显示：湿度过低，同时将这一信号发送给新风控制系统，要求供应更高湿度的新风，优选50％。

上述案例采用了水路电磁调节阀S，开度连续变化，调节通过空调末端的水流，可以保证水力均衡，实现每个末端可以得到足够的水流，启动平衡阀的作用：避免有的末端得到过量水流导致浪费，避免有的末端得不到足够的水流导致舒适性不够；直流无刷电机和控制器实现风机的自动调节和高效运行；通过水路电磁调节阀的开度判断水泵扬程是否过高，在过高的时候提供警示，要求降低水泵扬程，可以保证节能；通过水路电磁调节阀满开度的那个末端的温差判断水泵扬程是否过低，在过低的时候提供警示，要求水泵提高扬程，满足舒适性的需求；通过回风的湿度和负荷，判断末端的给水温度是否过低，如果过低则要求冷水机组提升供水温度，提高冷水机组的效率；反之要求冷水机组降低供水温度，满足舒适度的要求。

本发明的风机也是可以在电加热之后，或者盘管换热器之前，空调末端的回风温度传感器17和回风湿度传感器15也可以直接放置在室内，实现相同的控制功能。

以上是本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进仍然应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种变水流量空调末端，包括风机、盘管换热器，其特征在于：

盘管换热器之前设有水路调节电磁阀(S)、进水温度传感器(Ti)，盘管换热器之后设有出水温度传感器(To)；盘管换热器的前后侧通过压差传感器(P)；空调末端(11)的回风口设有回风温度传感器(14)；空调末端的出风口设有出风温度传感器(16)和电加热装置(13)；

所述水路调节电磁阀(S)、进水温度传感器(Ti)、出水温度传感器(To)、压差传感器(P)、回风温度传感器(14)、回风湿度传感器(15)、出风温度传感器(16)、电加热装置(13)均分别与控制中心信号连接；

所述控制中心接收进水温度传感器(Ti)、出水温度传感器(To)、压差传感器(P)、回风温度传感器(14)、回风湿度传感器(15)、出风温度传感器(16)的实时监测数据，并用来控制水路调节电磁阀(S)的开度、电加热装置的运行、风机(12)的转速；

所述空调末端的供冷/供热介质为水；

所述空调末端(11)的前端还设有二氧化碳传感器(17)，风机(12)布置在盘管换热器之后，所述盘管换热器与风机(12)之间设有新风接口，所述新风接口通过开度可调的新风阀门(18)控制，所述新风阀门(18)与二氧化碳传感器(17)也分别与控制中心信号连接；空调末端(11)的回风口还设有回风湿度传感器(15)，所述回风湿度传感器(15)也与控制中心信号连接；

在空气的流动方向上，风机(12)布置在盘管换热器之后，电加热装置(13)布置在风机(12)之后；水路调节电磁阀(S)的开度能连续调节；

所述控制中心根据盘管换热器的出水温度调节水路电磁调节阀，控制进出水温差范围3℃-7℃，进出水温差高于设定值则水路电磁调节阀(S)开度增大；进出水温差低于设定值则水路电磁调节阀(S)开度降低；所述控制中心根据盘管水侧压差、盘管的水力特性计算盘管的水流量，再根据进出水温度计算房间负荷；

用户选择制冷时，如果此时回风湿度升高直至高于60％时，风机风速自动降低至低速，水路电磁调节阀(S)增大开度至设定值，控制进出水温差4℃±1℃，同时打开电加热，保证出风温度20℃±3℃；

用户选择制热时，如果此时回风温度低于15℃，水路电磁调节阀(S)增大开度至设定值，控制进出水温差4℃±1℃，同时打开电加热装置，保证出风温度40℃±3℃，延时设定时间，如果出风温度传感器(16)监测出风温度仍达不到40℃±3℃，控制中心进一步降低风机转速，每次降幅5％，直到出风温度为40℃±3℃；

水路调节电磁阀(S)全开时，压差传感器(P)监测值仍低于设定值时，控制中心警示水压不足，同时将这一信号发送给水泵控制系统，提示水泵提高扬程的需求；

制冷时，室内回风湿度低于55％，同时所述控制中心根据盘管水侧压差、盘管的水力特性计算空调末端盘管的水流量低于额定值的80％时，控制中心警示：水温过低，同时将这一信号发给冷水机组控制系统，提示冷水机组提升供水温度；制冷时，室内回风湿度高于65％，控制器警示：水温过高，同时将这一信号发给冷水机组控制系统，提示冷水机组降低供水温度；

制冷时，空调末端的回风温度持续上升并达到设定值Ⅰ时，控制中心首先提高风机转速，让盘管换热器的出水温度升高，加大进出水温差，如果回风温度进一步上升并达到设定值Ⅱ时，控制中心开大水路电磁调节阀；反之，制冷时，空调末端的回风温度持续下降时，则优先降低水路电磁调节阀开度，降低盘管换热器的水流；

制冷时，室内回风湿度高于70％时，控制中心提示：湿度过高，同时将这一信号发送给新风控制系统，要求供应更低湿度的新风；制热时，室内回风湿度低于40％时，控制中心提示：湿度过低，同时将这一信号发送给新风控制系统，要求供应更高湿度的新风。

2.根据权利要求1所述的变水流量空调末端，其特征在于：用户选择制热时，如果此时出风温度低于35℃，则控制中心延时设定时间，每次降低风机转速10％，直至出风温度达到35℃。

3.根据权利要求1所述的变水流量空调末端，其特征在于：二氧化碳浓度高于1000PPM时，全开新风口，风机处于全速运行状态。

4.根据权利要求1所述的变水流量空调末端，其特征在于：当并联设置的所有空调末端(11)的水路调节电磁阀(S)开度都低于80％时，控制中心显示警示：水压过大，同时将这一信号发送给水泵控制系统，提示水泵降低扬程的需求。

Images