CN107477796A - 低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法 - Google Patents

低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，步骤如下：a、设定室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs；b、获取室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri；c、由室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri计算出室内实时空气绝对含湿量Dwi；由设定的室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs；d、计算出设定的室内干球温度Trs与获取的室内实时干球温度Tri之差ΔT，根据ΔT控制输入室内的制冷量；计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs与室内实时空气绝对含湿量Dwi之差ΔD，根据ΔD控制输入室内的新风湿度。本发明对温度和湿度实现独立控制，解决现有产品存在系统复杂、换热效率低、成本高，对不同季节工况条件适应能力差等问题。

Description

低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法
技术领域
本发明涉及辐射型空调系统领域，特别是一种低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法。
背景技术
家用空调在制热过程中的吹风使人感觉到寒冷且不舒适，为了解决这一问题市场出现了普通家用空调再加地暖两套系统形式来解决制热不舒适问题。实际上吹风感即使在制冷时也会使人不舒适，而采用辐射型空调就可以较好地解决传统空调吹风的不舒适感，提高用户使用空调的舒适度，以毛细管末端系统为代表的低温辐射型空调由于明显提升了制冷系统蒸发温度，能效大幅提升，舒适和节能使其迅速成为空调市场的热点。
辐射型空调一般包含以下功能部件，室外侧制冷系统、水循环装置与室内侧辐射系统，制冷系统与辐射系统通过水循环装置实现热量交换。不同于常规空调直接在室内空间降温过程同时除湿，由于辐射型空调末端一般在用户装修面内，无法排水，而在制冷过程中不可避免出现结露现象，为解决这一问题一般系统还配置有新风除湿系统，用除湿后的干燥新风来置换室内空气，达到最终控制室内湿度和防止制冷盘管结露作用。由于这一系统配置不同，辐射型空调可以实现温度和湿度的同时控制，而常规空调只能控温，实现湿度和温度同时控制非常困难。
目前配套毛细管为代表的辐射型空调主的新风除湿系统，存在以下问题：
1、由于经过制冷剂到水路，水路到比例调节阀(可选)，再到套管式换热器，再和输入室内空气进行换热，显然几经转换，使换热效率大幅下降，整个系统能耗大幅增加，成本大幅增加，不利于低温辐射型空调系统推广。
2、制冷系统不仅要满足室内温度，同时还要兼顾平衡新风除湿机冷凝热量以及除湿效果，所以制冷系统压缩机能力会取三者需求最大值，会导致制冷系统压缩机能耗显著增加。
如何发挥低温辐射空调节能舒适的优点，降低系统成本，提高可靠性，需要一种新的思路提出并解决目前除湿新风系统方案和控制方法面临的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，步骤如下：
a、设定室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs；
b、获取室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri；
c、由室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri计算出室内实时空气绝对含湿量Dwi；由设定的室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs；
d、计算出设定的室内干球温度Trs与获取的室内实时干球温度Tri之差ΔT，ΔT＝Trs-Tri，根据ΔT控制输入室内的制冷量；计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs与室内实时空气绝对含湿量Dwi之差ΔD，ΔD＝Drs-Dwi，根据ΔD控制输入室内的新风湿度。
优选地，在步骤d中，通过模糊控制方式，使制冷系统中变频压缩机的频率变化Δf1∝ΔT，使新风除湿系统中变频压缩机的频率变化Δf2∝ΔD。
优选地，通过模糊控制方式，使制冷系统中变频压缩机的频率变化Δf1∝ΔT&Δt，其中Δt为室内实时干球温度Tri变化的加速度；通过模糊控制方式，使新风除湿系统中变频压缩机的频率变化Δf2∝ΔD&Δd，其中Δd为室内实时空气绝对含湿量Dwi变化的加速度。
优选地，所述制冷系统和新风除湿系统分别独立控制室内的温度和湿度。
本发明的有益效果是：
1、和现有的新风除湿系统相比，本发明在控制上不对送入室内的空气干球温度进行控制，只负责空气除湿，对送入室内新风中绝对含湿量进行控制，现有的新风除湿系统中被冷水平衡的冷凝热和压缩机功率产生的热量会由新风带入到室内，而本来平衡这一热量就是使用制冷系统的制冷能力，本发明将制冷量混合和平衡从新风系统放入到室内统一进行，对用户感受实际是一样的，本发明实现对室内温、湿度独立控制，可取消现有新风除湿系统中的套管式换热器、比例调节阀等，简化了新风除湿系统方案，大幅降低新风系统方案成本，同时解决由于环境温度和湿度不平衡情况下可能存在的过度耗功或过度除湿问题；
2、通过对房间温度和湿度分别用不同部件和不同参数控制实现独立控制，各部件分别按各自最优控制方式运行，实现系统控制精度和系统节能效果，解决现有产品存在系统复杂、换热效率低、成本高，对不同季节工况条件适应能力差等问题。
附图说明
图1为本发明实施例的控制原理示意图；
图2为本发明实施例的系统原理示意图；
附图标记：10-新风除湿系统，11-表冷器，12-蒸发器，13-冷凝器，14-节流装置，15-变频压缩机，16-直流变频风机，20-新风除湿系统控制器，21-控制模块，22-传感器模块，23-驱动模块，24-通讯模块，30-制冷系统，31-变频压缩机，32-四通阀，33-节流装置，34-蒸发器，35-电机，36-风扇，40-制冷系统控制器，41-控制模块，42-传感器模块，43-驱动模块，44-通讯模块，50-水循环系统，51-水箱，52-水泵，53-三分阀，54-三分阀，60-幅射系统，70-控制面板，71-控制模块，72-传感器模块，73-通讯模块，80-主控板，81-控制模块，82-通讯模块，83-电源模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，步骤如下：
a、通过室内控制面板70设定室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs；
b、通过传感器72获取室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri；
c、由室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri计算出室内实时空气绝对含湿量Dwi；由设定的室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs；
d、计算出设定的室内干球温度Trs与获取的室内实时干球温度Tri之差ΔT，ΔT＝Trs-Tri，根据ΔT控制输入室内的制冷量；计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs与室内实时空气绝对含湿量Dwi之差ΔD，ΔD＝Drs-Dwi，根据ΔD控制输入室内的新风湿度。
在其中一个实施例中，通过模糊控制方式，使制冷系统中变频压缩机31的频率变化Δf1∝ΔT，使新风除湿系统中变频压缩机15的频率变化Δf2∝ΔD。
在其中一个实施例中，为使变频压缩机31的频率控制更精准，通过模糊控制方式，使制冷系统30中变频压缩机31的频率变化Δf1∝ΔT&Δt，其中Δt为室内实时干球温度Tri变化的加速度；为使变频压缩机15的频率控制更精准，通过模糊控制方式，使新风除湿系统10中变频压缩机15的频率变化Δf2∝ΔD&Δd，其中Δd为室内实时空气绝对含湿量Dwi变化的加速度。
在其中一个实施例中，所述制冷系统和新风除湿系统分别独立控制室内的温度和湿度。
本发明的控制方法主要涉及室内控制面板70、室内主控板80、制冷系统控制器40和新风除湿系统控制器20，室内控制面板70、室内主控板80、制冷系统控制器40和新风除湿系统控制器20在各自的控制模块的控制下工作，且相互之间通过通讯模块进行通讯。
制冷系统控制器40的控制模块41根据Δf1∝ΔT&Δt控制冷凝器风扇的电机35的转速以及节流装置33和四通阀32，通过驱动模块43控制变频压缩机31的转速。
新风除湿系统控制器20的控制模块21根据Δf2∝ΔD&Δd控制新风除湿系统中直流变频风机16的转速和节流装置14，通过驱动模块23控制变频压缩机15的转速。
本发明可实现对室内温、湿度独立控制，取消了现有新风除湿系统中的套管式换热器、比例调节阀等，简化了新风除湿系统方案，大幅降低新风系统方案成本，同时解决由于环境温度和湿度不平衡情况下可能存在的过度耗功或过度除湿问题。
和现有的新风除湿系统相比，本发明在控制上不对送入室内的空气干球温度进行控制，只负责空气除湿，对送入室内新风中绝对含湿量进行控制，现有的新风除湿系统中被冷水平衡的冷凝热和压缩机功率产生的热量会由新风带入到室内，而本来平衡这一热量就是使用制冷系统的制冷能力，本发明将制冷量混合和平衡从新风系统放入到室内统一进行，对用户感受实际是一样的。
本发明通过对房间温度和湿度分别用不同部件和不同参数控制实现独立控制，各部件分别按各自最优控制方式运行，实现系统控制精度和系统节能效果，解决现有产品存在系统复杂、换热效率低、成本高，对不同季节工况条件适应能力差等问题。
本发明的实施例还提供了一种低温辐射型空调用新风除湿系统，如图2所示，包括设于室外侧的制冷系统30及制冷系统控制器40、设于室内侧并通过水循环系统50与制冷系统30交换热量的幅射系统60和设于室内侧的控制面板70和主控板80，还包括新风除湿系统10和新风除湿系统控制器20；所述新风除湿系统10包括变频压缩机15以及在室外到室内的整个风路上依次设置的表冷器11、蒸发器12、冷凝器13、直流变频风机16，该冷凝器13可使用板式换热器替代，所述表冷器11靠近室外的一侧设有空气滤网；所述水循环系统50的出口一路连接幅射系统60的进口，另一路连接表冷器11的进口；所述水循环系统50的进口一路连接幅射系统60的出口，另一路连接表冷器11的出口；所述变频压缩机15的排气口与冷凝器13的进口连接，所述冷凝器13的出口经节流装置14后与蒸发器12的进口连接，所述蒸发器12的出口连接变频压缩机15的进气口；所述新风除湿系统控制器20包括通讯模块24、控制模块21、驱动模块23和传感器模块22，所述控制模块21分别连接通讯模块24、驱动模块23和传感器模块22，所述传感器模块22包括设于表冷器11靠近室外一侧和冷凝器13靠近室内一侧的温湿度传感器或温度与相对湿度传感器；所述驱动模块23分别连接变频压缩机15和直流变频风机16。
其中，室内的主控板80包括控制模块81、通讯模块82、电源模块83；室内的控制面板70包括控制模块71、传感器模块72、通讯模块73；制冷系统控制器40包括控制模块41、传感器模块42、驱动模块43、通讯模块44。
所述传感器模块72至少包括温度传感器或温度传感器以及湿度传感器。
湿空气状态参数有干球温度、湿球温度、相对湿度、绝对含湿量、焓值、露点温度等，干、湿球温度和相对湿度属于可测量参数，绝对含湿量、焓值等属于计算参数，以上参数只要知道任意两种参数，通过计算公式就能获取整个湿空气的状态。
本发明采用室内控制面板70实时采集的室内空气的干球、湿球温度(或相对温度)作为当前室内湿空气状态参数，我们可以获取当前空气绝对含湿量Dwi以及露点温度tli，由用户设定(或系统默认)的相对湿度作为控制湿空气的状态参数，可以计算得出未来控制的空气绝对含湿量Drs，这样制冷系统30和水循环系统50负责室内降温工作，使室内温度位于用户设定温度范围内，新风除湿系统10负责除湿，将干燥后新风送入室内，室内绝对含湿量之差ΔD＝Drs-Dwi用于控制新风除湿系统10的工作能力。
由于制冷速度(温度控制)和除湿量(湿度控制)是分开两个部件独立完成，在室内温度下降过程中，室内温度和绝对含湿量两个参数决定整个室内湿空气的状态参数，温度和湿度会存在以下三种情况：
a、除湿速度大于制冷速度，实时相对湿度较用户设定更低；
b、除湿速度与制冷速度同步，实时相对湿度与用户设定相当；
c、除湿速度小于制冷速度，实时相对湿度比用户设定要高；
即温度和湿度独立控制含义，可以分别先后达到，一段时间后最终满足室内控制面板设定状态。
现有技术方案中，新风除湿系统通过水循环装置利用套管式换热器采用制冷系统部分制冷量来平衡新风除湿机系统的冷凝热和压缩机功率，实现对送入室内新风的较低温度和湿度控制。该方案不仅系统复杂、成本高，可靠性低，而且由于它是对相对湿度进行控制，会在环境温湿度不平衡过程中暴露这一控制缺陷：
1、在室外环境温度不高情况下，如春秋两季，有可能相对湿度高，绝对含湿量低，实际属于干燥情况，但现有方案仍然会启动除湿功能，将相对湿度控制在除湿机控制目标内，一方面无谓耗费电能，而且使室内更干燥，舒适度更差；
2、在梅雨季节温度不高但，但湿度很大，除湿要求会使制冷系统频繁运行或压缩机频率升高导致耗功率更大。
和现有技术方案相比，本发明的新风除湿系统取消了套管式换热器，比例调节阀等，简化了新风除湿的系统方案。在控制上不对送入室内的空气干球温度进行控制，只对负责空气除湿，对送入室内新风中绝对含湿量进行控制。现有技术方案中被冷水平衡的冷凝热和压缩机功率产生热量会由新风带入到室内，而本来平衡这一热量就是使用制冷系统制冷能力，本发明将制冷量混合和平衡从新风机放入到室内统一进行，对用户感受实际是一样的，本发明可实现对室内温、湿度独立控制，大幅降低新风系统方案成本，同时解决由于环境温度和湿度不平衡情况下可能存在的过度耗功或过度除湿问题。
在直流变频风机16作用下，室外空气先后流经过空气滤网，表冷器11，蒸发器12，冷凝器13，在表冷器11前和冷凝器13后分别设置有温湿度传感器或温度与相对湿度传感器，风路入口处为干球温度Ti和湿球温度Twi，风路出口处为干球温度To和湿球温度Two，湿空气任意两个参数可以获取整个湿空气状态参数，由Ti和Twi可得出入口湿空气绝对含湿量di，由To和Two可以得出进入房间前湿空气绝对含湿量do。
空气经表冷器11后降温除湿进入蒸发器12进一步降温除湿，与冷凝器13换热后，空气干球温度升高，由于没有加湿作用，空气相对湿度减小送入室内，为保持新风送入室内空气流畅，室内各房间设有空气平衡孔，并在室内设有回风风机，保持房间空气压力基本平衡和可持续送入干燥新风。
室内设置有主控板80和控制面板70，控制面板70设置有温湿度传感器并执行相关功能模式和相应干温度、相对湿度等设置。控制面板70与主控板80以及新风除湿系统控制器20、制冷系统控制器40等通过485通讯协议交换数据和控制指令。
其中温度控制主要由制冷系统30随控制面板70中传感器感受到的温度以及设定温度之差(ΔT＝Trs-Tri)来控制变频压缩机31转速发生变化，以上变化关系可以通过模糊控制方式实现，使压缩机频率变化Δf∝ΔT。
湿度控制是通过新风除湿系统控制器20与主控板80进行485通讯协议获取室内控制面板70获取的室内实时干、湿球情况以及设定干球和相对湿度，即室内干球Tri和室内湿球Twri可以得出室内空气绝对含湿量Dwi；由设定干球Trs和设定相对湿度φrs可以得出设定湿空气状态的绝对含湿量Drs；
新风除湿系统有以下状态对送入室内空气进行控制：
A、当do<di，且do<Drs时为除湿状态，送入室内空气实现除湿效果；
B、当do<di，且do＝Drs时为维持和保湿状态，维持室内的空气状态；
C、当d0≤di，且do>Drs时为加湿状态，送入室内空气具有加湿效果；
其中新风除湿系统10的变频压缩机15的转速变化由新风除湿系统控制器20根据ΔD的变化进行控制，并遵循条件A和B实现对室内湿度进行控制。以上变化关系可以通过模糊控制方式实现，使压缩机频率变化Δf∝Δd。
当除湿控制滞后，而室外湿空气绝对含湿量di大于室内设定绝对含湿量Drs，由条件C显然通过调整变频压缩机15转速，降低除湿能力，减少除湿量可以实现对室内湿度补充，使之回到控制目标实现加湿效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，其特征在于，步骤如下：
a、设定室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs；
b、获取室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri；
c、由室内实时干球温度Tri和湿球温度Twri计算出室内实时空气绝对含湿量Dwi；由设定的室内干球温度Trs和室内相对湿度φrs计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs；
d、计算出设定的室内干球温度Trs与获取的室内实时干球温度Tri之差ΔT，ΔT＝Trs-Tri，根据ΔT控制输入室内的制冷量；计算出设定的室内湿空气状态的绝对含湿量Drs与室内实时空气绝对含湿量Dwi之差ΔD，ΔD＝Drs-Dwi，根据ΔD控制输入室内的新风湿度。
2.根据权利要求1所述的低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，其特征在于，在步骤d中，通过模糊控制方式，使制冷系统中变频压缩机的频率变化Δf1∝ΔT，使新风除湿系统中变频压缩机的频率变化Δf2∝ΔD。
3.根据权利要求2所述的低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，其特征在于，通过模糊控制方式，使制冷系统中变频压缩机的频率变化Δf1∝ΔT&Δt，其中Δt为室内实时干球温度Tri变化的加速度；通过模糊控制方式，使新风除湿系统中变频压缩机的频率变化Δf2∝ΔD&Δd，其中Δd为室内实时空气绝对含湿量Dwi变化的加速度。
4.根据权利要求3所述的低温辐射型空调用新风除湿系统控制方法，其特征在于，所述制冷系统和新风除湿系统分别独立控制室内的温度和湿度。
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