CN109282406A - 一种自平衡的地面辐射供冷系统和供冷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自平衡的地面辐射供冷系统和供冷控制方法，包括风系统处理单元、控制水路和地面辐射单元；风系统处理单元内设置有毛细管网组，低温水通过毛细管网组对空气实现降温除湿，排出的冷水温度依然较低，通过对低温水二次利用，将低温水通入地面辐射单元，水路中设置有控制水路和地面辐射单元管路回路，能够控制流入地面辐射单元内低温水的温度。本申请能够利用冷空气自重，实现空气降温除湿，同时对冷水源的二次利用，进行地面冷辐射，通过对比露点温度、水温和地面温度，控制低温水的供水量，防止地面辐射单元表面出现冷凝水。

Description

一种自平衡的地面辐射供冷系统和供冷控制方法

技术领域

本发明是涉及制冷技术领域，具体的说是一种自平衡的地面辐射供冷系统和供冷控制方法。

背景技术

地板辐射供暖是目前国内大部分家庭的主要供暖方式，如果采用原来的辐射供暖的供暖面作为辐射面，应用于夏季，则将大大提高了系统的应用面，且提高了夏季制冷的舒适度，具有很强的市场应用价值。但由于传统的辐射空调采用定水温，供水温度偏高，特别是该空间辐射面刚运行时，惰性大，导致辐射能力有限，达到效果时间很长，如果降低供水温度，由于系统没有对应的控制策略，且除湿新风受制于输配过程中的不平衡，可能加大辐射面的结露风险。且原有的地面辐射供冷由于地面惰性大，不大适应于分室控制，个性化运行的场所。如果既要发挥地面辐射的舒适性优势，同时又能根据环境的变化，适时进行水温调节及室内湿度的调节，使系统运行高效舒适运行。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种自平衡的地面辐射供冷系统和供冷控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：包括风系统处理单元、控制水路和地面辐射单元；

所述的风系统处理单元包括竖直设置的风处理室，所述的风处理室的顶部设置有进风口，底部设置有出风口，所述的进风口处安装有空气温、湿度传感器，所述的风处理室下方设置有冷凝水槽，所述的冷凝水槽与排水管连接，所述的风处理室内设置有毛细管网组，所述的毛细管网组的进水端与低温水供水管连通，毛细管网组的出水端与低温水排水管连通，所述的低温水排水管连接有水管支路，所述的水管支路内设置有单向阀，所述的水管支路与三通阀进水口连接，三通阀的出水口通过辐射单元供水管与地面辐射单元的进水口连接，所述的辐射单元供水管内设置有驱动水泵，所述的辐射单元供水管内设置有水温传感器，所述的地面辐射单元内设置有地温传感器，地面辐射单元的出水口通过辐射单元排水管与低温水排水管连通，所述的辐射单元排水管通过回水管与三通阀的另一进水口连接；

所述的三通阀用于将低温水排水管中的液体和辐射单元排水管中的液体按不同比例混合后通过辐射单元供水管输入地面辐射单元中；

所述的空气温、湿度传感器、水温传感器和地温传感器均与数据处理单元信号输入端信号连接，所述的数据处理单元信号输出端与三通阀控制机构信号连接。

所述的出风口内设置有多组变频风机，所述的变频风机与数据处理单元信号输出端信号连接。

所述的风处理室包括底部保温板和保温面板，所述的底部保温板和保温面板之间为毛细管室，所述的毛细管室内设置有毛细管网组；

所述的毛细管网组包括若干组毛细管网片、毛细管分水器和毛细管集水器，所述的毛细管网片的进水端与毛细管分水器连通，毛细管网片的出水端与毛细管集水器连通，所述的毛细管分水器与低温水供水管连接，所述的毛细管集水器与低温水排水管连接。

所述的毛细管网片包括毛细管供水管、毛细管回水管和若干根毛细管，所述的毛细管供水管一端与毛细管分水器连通，另一端设置有堵头，所述的毛细管回水管一端与毛细管集水器连通，另一端设置有堵头，若干根毛细管均两端分别连通毛细管供水管和毛细管回水管。

所述的地面辐射单元包括底部隔温板，所述的底部隔温板上表面固定安装有辐射管道，所述的辐射管道上方铺设有找平层，所述的找平层上方铺设有面板。

所述的找平层为水泥砂浆层，所述的辐射管道为Pert管，水泥砂浆将Pert管包裹，所述的地温传感器镶嵌在找平层内。

所述的辐射管道呈回旋形布置。

一种自平衡的地面辐射供冷系统的供冷控制方法：其特征在于：空气温、湿度传感器测得空气温度和湿度进而计算得出室内露点温度为T0，水温传感器测得供水温度为T1，地温传感器测得的地面温度为T2，控制保护温度为T3，

具体控制方法如下：

当T2＞T0+T3时，三通阀与辐射单元排水管的连接口关闭，与低温水排水管的连接口全开；

当T0＜T2≤T0+T3时，三通阀与辐射单元排水管的连接口打开，与低温水排水管的连接口打开；此时，当T1＞T0，增大三通阀与低温水排水管的连接口打开度，降低三通阀与辐射单元排水管的连接口打开度；当T1≤T0时，降低三通阀与低温水排水管的连接口打开度，增大三通阀与辐射单元排水管的连接口打开度；

当T0≥T2时，三通阀与辐射单元排水管的连接口全开，与低温水排水管的连接口关闭。

本发明一种自平衡的地面辐射供冷系统和供冷控制方法的有益效果是：第一，由于室内湿热空气上浮，因此，进风口，设置在风处理室上方，利用冷空气自重，实现降温除湿后的冷空气自动排出，进而实现室内气体的降温除湿循环。第二，降温除湿后的低温水比室内温度低，可以用来为地面辐射系统供水，进而实现地面辐射单元的冷辐射。第三，通过供冷控制方法，对比露点温度、水温和地面温度，控制低温水的供水量，能够有效的防止地面辐射单元表面出现冷凝水。

附图说明

图1为本发明一种自平衡的地面辐射供冷系统的结构原理图。

图2为本发明一种自平衡的地面辐射供冷系统风处理室的剖面图。

图3为本发明一种自平衡的地面辐射供冷系统毛细管网片的结构原理图。

图4为本发明一种自平衡的地面辐射供冷系统地面辐射单元的结构原理图。

图5为本发明一种自平衡的地面辐射供冷系统辐射管道的结构原理图。

附图标记：1、风处理室；2、进风口；3、出风口；4、空气温、湿度传感器；5、变频风机；6、冷凝水槽；7、排水管；8、低温水供水管；9、低温水排水管；10、单向阀；11、三通阀；12、辐射单元供水管；13、地面辐射单元；14、水温传感器；15、地温传感器；16、辐射单元排水管；17、回水管；18、驱动水泵、19、底部保温板；20、毛细管室；21、保温面板；22、毛细管分水器；23、毛细管集水器；24、毛细管网片；25、毛细管供水管；26、毛细管回水管；27、堵头；28、毛细管；29、底部隔温板；30、辐射管道；31、找平层；32、面板；33、风系统处理单元。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：包括风系统处理单元33、控制水路和地面辐射单元13；

所述的风系统处理单元33包括竖直设置的风处理室1，所述的风处理室1的顶部设置有进风口2，底部设置有出风口3，所述的进风口2处安装有空气温、湿度传感器4，所述的风处理室1下方设置有冷凝水槽6，所述的冷凝水槽6与排水管7连接，所述的风处理室1内设置有毛细管网组，所述的毛细管网组的进水端与低温水供水管8连通，毛细管网组的出水端与低温水排水管9连通，所述的低温水排水管9连接有水管支路，所述的水管支路内设置有单向阀10，所述的水管支路与三通阀11进水口连接，三通阀11的出水口通过辐射单元供水管12与地面辐射单元13的进水口连接，所述的辐射单元供水管12内设置有驱动水泵18，所述的辐射单元供水管12内设置有水温传感器14，所述的地面辐射单元13内设置有地温传感器15，地面辐射单元13的出水口通过辐射单元排水管16与低温水排水管9连通，所述的辐射单元排水管16通过回水管17与三通阀11的另一进水口连接；

所述的三通阀11用于将低温水排水管9中的液体和辐射单元排水管16中的液体按不同比例混合后通过辐射单元供水管12输入地面辐射单元13中；

所述的空气温、湿度传感器4、水温传感器14和地温传感器15均与数据处理单元信号输入端信号连接，所述的数据处理单元信号输出端与三通阀11控制机构信号连接。

本实施例中，室内的湿热空气漂浮在房间上方，因此将风系统处理单元33的进风口2设置在风处理室1的顶部，当风处理室1内的空气被毛细管网组吸收带走大部分热量而变冷后，由于冷空气的自重，冷空气下沉由出风口3排出，进而将室内的湿热空气由进风口2吸入，实现自循环。

通过低温水供水管8通入的低温水温度较低，一般温度范围在2摄氏度至8摄氏度之间，当通过风系统处理单元33后，由低温水排水管9排出的水温度依然处于较低的范围，能够继续为地面辐射单元13吸收热量，提供冷辐射。通过驱动水泵18提供循环动力，还能通过水温传感器14和地温传感器15控制三通阀11的开合度，保证地面辐射单元13外表面不会出现冷凝水。一般三通阀11为电磁阀，数据处理单元为单片机系统，通过单片机系统控制电磁阀的开、合为本领域技术人员的常规技术手段。

本实施例中，出风口3内设置有多组变频风机5，所述的变频风机5与数据处理单元信号输出端信号连接。

风系统处理单元33将室内的回风处理至干燥的冷风送入室内，位于出风口3的变频风机5受室内回风的空气温、湿度传感器4控制，湿度越高，转速越高，反之越低，当相对湿度低于60%时，变频风机5停止运转。

本实施例中，风处理室1包括底部保温板19和保温面板21，所述的底部保温板19和保温面板21之间为毛细管室20，所述的毛细管室20内设置有毛细管网组；

风处理室1前后的保温板19和保温面板21可以保证低温水的利用效率，防止毛细管室20内温度较低导致风处理室1外表面形成冷凝水。毛细管网组则提高了热交换效率。

本实施例中，毛细管网组包括若干组毛细管网片24、毛细管分水器22和毛细管集水器23，所述的毛细管网片24的进水端与毛细管分水器22连通，毛细管网片24的出水端与毛细管集水器23连通，所述的毛细管分水器22与低温水供水管8连接，所述的毛细管集水器23与低温水排水管9连接。

毛细管分水器22和毛细管集水器23能够实现多毛细管网片24的水系循环，保证每个毛细管内的水压相同，为高效热交换提供保证。

本实施例中，毛细管网片24包括毛细管供水管25、毛细管回水管26和若干根毛细管28，所述的毛细管供水管25一端与毛细管分水器22连通，另一端设置有堵头27，所述的毛细管回水管26一端与毛细管集水器23连通，另一端设置有堵头27，若干根毛细管28均两端分别连通毛细管供水管25和毛细管回水管26。

毛细管供水管25、毛细管回水管26相当于若干根毛细管28的分水器和集水器，保证在水系循环的过程中，每根毛细管28内水压相同，进而冷水均能够在毛细管28内快速循环流动。多个毛细管28的设置能够让毛细管室20的内部空间得到有效利用，同时增大了热交换面积，提高了热交换效率。优选方案，毛细管网片（20）相邻之间间距20mm，分为数排，并排排列。

本实施例中，地面辐射单元13包括底部隔温板29，所述的底部隔温板29上表面固定安装有辐射管道30，所述的辐射管道30上方铺设有找平层31，所述的找平层31上方铺设有面板32。

底部隔温板29能够保证冷辐射方向，提高冷源利用效率。辐射管道30能够增加热交换面积，由于地面辐射单元13镶嵌在地面内，找平层31的设置能够保证最外层的面板能够有较高的固定质量。

本实施例中，找平层31为水泥砂浆层，所述的辐射管道30为Pert管，水泥砂浆将Pert管包裹，所述的地温传感器15镶嵌在找平层31内。

水泥砂浆将Pert管包裹，由于Pert管能为冷源液体，水泥砂浆不仅能够实现找平，还能够增加找平层与Pert管的接触面积，提高热交换效率。

所述的辐射管道30呈回旋形布置。

辐射管道30呈“回”形的双回旋布置，使管道的布置分布更加均匀，有助于提高管道利用率。

一种自平衡的地面辐射供冷系统的供冷控制方法：其特征在于：空气温、湿度传感器4测得空气温度和湿度进而计算得出室内露点温度为T0，水温传感器14测得供水温度为T1，地温传感器15测得的地面温度为T2，控制保护温度为T3，

具体控制方法如下：

当T2＞T0+T3时，三通阀11与辐射单元排水管16的连接口关闭，与低温水排水管9的连接口全开；

当T0＜T2≤T0+T3时，三通阀11与辐射单元排水管16的连接口打开，与低温水排水管9的连接口打开；此时，当T1＞T0，增大三通阀11与低温水排水管9的连接口打开度，降低三通阀11与辐射单元排水管16的连接口打开度；当T1≤T0时，降低三通阀11与低温水排水管9的连接口打开度，增大三通阀11与辐射单元排水管16的连接口打开度；

当T0≥T2时，三通阀11与辐射单元排水管16的连接口全开，与低温水排水管9的连接口关闭。

通过供冷控制方法，对比露点温度、水温和地面温度，控制低温水的供水量，能够有效的防止地面辐射单元表面出现冷凝水。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：包括风系统处理单元（33）、控制水路和地面辐射单元（13）；

所述的风系统处理单元（33）包括竖直设置的风处理室（1），所述的风处理室（1）的顶部设置有进风口（2），底部设置有出风口（3），所述的进风口（2）处安装有空气温、湿度传感器（4），所述的风处理室（1）下方设置有冷凝水槽（6），所述的冷凝水槽（6）与排水管（7）连接，所述的风处理室（1）内设置有毛细管网组，所述的毛细管网组的进水端与低温水供水管（8）连通，毛细管网组的出水端与低温水排水管（9）连通，所述的低温水排水管（9）连接有水管支路，所述的水管支路内设置有单向阀（10），所述的水管支路与三通阀（11）进水口连接，三通阀（11）的出水口通过辐射单元供水管（12）与地面辐射单元（13）的进水口连接，所述的辐射单元供水管（12）内设置有驱动水泵（18），所述的辐射单元供水管（12）内设置有水温传感器（14），所述的地面辐射单元（13）内设置有地温传感器（15），地面辐射单元（13）的出水口通过辐射单元排水管（16）与低温水排水管（9）连通，所述的辐射单元排水管（16）通过回水管（17）与三通阀（11）的另一进水口连接；

所述的三通阀（11）用于将低温水排水管（9）中的液体和辐射单元排水管（16）中的液体按不同比例混合后通过辐射单元供水管（12）输入地面辐射单元（13）中；

所述的空气温、湿度传感器（4）、水温传感器（14）和地温传感器（15）均与数据处理单元信号输入端信号连接，所述的数据处理单元信号输出端与三通阀（11）控制机构信号连接。

2.如权利要求1所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：所述的出风口（3）内设置有多组变频风机（5），所述的变频风机（5）与数据处理单元信号输出端信号连接。

3.如权利要求1所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：所述的风处理室（1）包括底部保温板（19）和保温面板（21），所述的底部保温板（19）和保温面板（21）之间为毛细管室（20），所述的毛细管室（20）内设置有毛细管网组；

所述的毛细管网组包括若干组毛细管网片（24）、毛细管分水器（22）和毛细管集水器（23），所述的毛细管网片（24）的进水端与毛细管分水器（22）连通，毛细管网片（24）的出水端与毛细管集水器（23）连通，所述的毛细管分水器（22）与低温水供水管（8）连接，所述的毛细管集水器（23）与低温水排水管（9）连接。

4.如权利要求3所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：所述的毛细管网片（24）包括毛细管供水管（25）、毛细管回水管（26）和若干根毛细管（28），所述的毛细管供水管（25）一端与毛细管分水器（22）连通，另一端设置有堵头（27），所述的毛细管回水管（26）一端与毛细管集水器（23）连通，另一端设置有堵头（27），若干根毛细管（28）均两端分别连通毛细管供水管（25）和毛细管回水管（26）。

5.如权利要求1所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：所述的地面辐射单元（13）包括底部隔温板（29），所述的底部隔温板（29）上表面固定安装有辐射管道（30），所述的辐射管道（30）上方铺设有找平层（31），所述的找平层（31）上方铺设有面板（32）。

6.如权利要求5所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：所述的找平层（31）为水泥砂浆层，所述的辐射管道（30）为Pert管，水泥砂浆将Pert管包裹，所述的地温传感器（15）镶嵌在找平层（31）内。

7.如权利要求6所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统，其特征在于：所述的辐射管道（30）呈回旋形布置。

8.如权利要求1所述的一种自平衡的地面辐射供冷系统的供冷控制方法：其特征在于：空气温、湿度传感器（4）测得空气温度和湿度进而计算得出室内露点温度为T0，水温传感器（14）测得供水温度为T1，地温传感器（15）测得的地面温度为T2，控制保护温度为T3，

具体控制方法如下：

当T2＞T0+T3时，三通阀（11）与辐射单元排水管（16）的连接口关闭，与低温水排水管（9）的连接口全开；

当T0＜T2≤T0+T3时，三通阀（11）与辐射单元排水管（16）的连接口打开，与低温水排水管（9）的连接口打开；此时，当T1＞T0，增大三通阀（11）与低温水排水管（9）的连接口打开度，降低三通阀（11）与辐射单元排水管（16）的连接口打开度；当T1≤T0时，降低三通阀（11）与低温水排水管（9）的连接口打开度，增大三通阀（11）与辐射单元排水管（16）的连接口打开度；

当T0≥T2时，三通阀（11）与辐射单元排水管（16）的连接口全开，与低温水排水管（9）的连接口关闭。