CN111637574A - 一种可精确调控的新风机组及调控方法 - Google Patents

一种可精确调控的新风机组及调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于新风机组的技术领域，特别涉及一种可精确调控的新风机组及调控方法。新风机组包括内设有容纳腔的新风机壳；新风机壳沿空气流通方向两相对面上分别设有新风入口与新风出口；容纳腔内分别设有过滤组件、风机、热管换热组件、表冷器与调温盘管；热管换热组件为U型结构，位于热管换热组件内部的媒介通过重力作用循环；热管换热组件包括热管预冷段、表冷段和热管再热段，热管预冷段和热管再热段通过管路循环连接，媒介在循环流通，在热管预冷段蒸发，热管再热段冷凝；表冷器设于热管预冷段与热管再热段之间；表冷器进水管与出水管上均设有分支管；调温盘管的进管路上设有阀门与用于控制流量的毛细管。本发明能耗低，且便于操作。

Description

一种可精确调控的新风机组及调控方法
技术领域
本发明属于新风机组的技术领域，特别涉及一种可精确调控的新风机组及调控方法。
背景技术
我国正处在快速发展时期，随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高。现有的城市建筑为提高入住的体验，都会选择安装新风机组。新风除湿机组夏季处理的是高温高湿的新风，冬季是低温低湿的新风，比起回风系统，设备的外形要增大，初投资要增加，能源消耗要增加，这与国家的节能减排政策是相背离。为最大程度的保证节能，以及精准调控温度，现需要精确调控的新风机组。
发明内容
本发明的目的是提供一种可精确调控的新风机组及调控方法，解决了现有新风机组能耗高，且不易精准控制的技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
本发明的目的一为提供：一种可精确调控的新风机组，包括内设有容纳腔的新风机壳；所述新风机壳沿空气流通方向两相对面上分别设有新风入口与新风出口；所述容纳腔内分别设有过滤组件、风机、热管换热组件、表冷器与调温盘管；所述热管换热组件为U型结构，位于热管换热组件内部的媒介通过重力作用循环；热管换热组件包括热管预冷段、表冷段和热管再热段，所述热管换热组件的热管预冷段和热管再热段通过循环管路连接起来，可使媒介在两者之间流通，在热管预冷段蒸发，在热管再热段冷凝；所述表冷器设于热管预冷段与热管再热段之间；所述表冷器设有进水管与出水管，所述进水管与出水管上均设有分支管；所述进水管与出水管的分支管分别与调温盘管的进管路与出管路相连接；所述调温盘管的进管路上设有阀门与用于控制流量的毛细管。
作为优选地，所述阀门为电磁阀。
作为优选地，所述毛细管的内径为2mm-3mm，长度为340-500mm。
作为优选地，所述过滤组件包括初效过滤器与高效过滤器；所述热管预冷段、表冷器、热管再热段与调温盘管的最大截面均与空气流通方向垂直。
作为优选地，所述容纳腔内设有接水盘，所述接水盘设于热管预冷段、表冷器、热管再热段与调温盘管的底部；所述新风机壳上还设有检修舱门。
作为优选地，所述表冷器与调温盘管共接一根进水管；所述表冷器的进出口温度分别为7℃与12℃。
作为优选地，所述新风入口、过滤组件、热管预冷段、表冷器、热管再热段、调温盘管与新风出口两两之间，至少一处设有温度传感器。
作为优选地，所述新风入口、过滤组件、热管预冷段、表冷器、热管再热段、调温盘管与新风出口两两之间分别设有温度传感器；所述温度传感器共接入调温控制器。
作为优选地，所述冷媒流过的管路经倾斜设计。
本发明的另一目的在于：可精确调控的新风机组的调控方法，包括以下步骤：
S1、打开风机，并导通各管路后，调温控制器接收温度传感器传入的温度，得到新风入口与过滤组件之间的温度为T1，调温盘管与新风出口之间的温度为T2；
S2、调温控制器将传入的温度T2与预设的目标温度T0进行处理，计算得到送风温度偏差与温度偏差率，并根据得到的送风温度偏差与温度偏差率控制调温盘管进管路上阀门的开关；
所述送风温度偏差等于设定k时刻送风温度T2与预设的目标温度T0的差值；所述温度偏差率为k时刻的送风温度偏差与(k-1)时刻的送风温度偏差的差值。
作为优选地，所述调温控制器控制阀门的开关的具体过程为：当送风温度超出了预设温度范围的上限时，阀门打开，调温盘管导通，给空气降温；当空气温度降到预设温度下限时，阀门关闭，调温盘管停止工作；以上控制过程持续循环进行。
具体调温盘管进水管上阀门的开关调控过程如下表1所示：
表1
Figure BDA0002536713540000031
如上表1所示，“开”为调温盘管进水管上阀门的打开，“关”为调温盘管进水管上阀门的闭合。
有益效果：(1)、毛细管可有效减少流量，能确保小风量新风机组的调温盘管小水流量的稳定流入，避免流入的流量过大造成能源的浪费。
(2)、电磁阀起到开关作用，结合控制方法可实现调温盘管内冷冻水的通断，可有效保证送风温度的稳定性。
(3)、毛细管因其管径小，有节流降压的作用，可有效减少水流对电磁阀阀芯的冲击，延长电磁阀的使用。
(4)、利用温度偏差和温度偏差率两数据共同对电磁阀开关进行控制，控制精度更高，送风温度更稳定。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种可精确调控的新风机组及调控方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明新风机组的结构示意图。
附图标号说明
1-新风入口；2-初效过滤器；3-高效过滤器；4-风机；5-热管预冷段；6-表冷器；7-热管再热段；8-毛细管；9-阀门；10-调温盘管；11-新风出口。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例1
如图1所示，一种可精确调控的新风机组，包括内设有容纳腔的新风机壳；新风机壳沿空气流通方向两相对面上分别设有新风入口1与新风出口11；容纳腔内分别设有过滤组件、风机4、热管换热组件、表冷器6与调温盘管10；热管换热组件为U型结构，位于热管换热组件内部的媒介通过重力作用循环；热管换热组件包括热管预冷段5、热管再热段7与设于热管预冷段5与热管再热段7底部，用于循环连通媒介的进出循环管路；表冷器6设于热管预冷段5与热管再热段7之间；表冷器6设有进水管与出水管，进水管与出水管上均设有分支管；进水管与出水管的分支管分别与调温盘管10的进管路与出管路相连接；调温盘管10的进管路上设有阀门9与用于控制流量的毛细管8。
具体使用时，风机机壳为方形，其内部设有空腔，空的容纳腔用于空气流过时将空气降温至合适温度。在容纳腔内沿着空气的流通方向，依次设有过滤组件、风机4、热管换热组件、表冷器6与调温盘管10，过滤组件用于将空气过滤，净化成洁净空气；风机4为空气导流，方便控制压差，风机4除了可以设于过滤组件与热管换热组件之间，还可以设在其他空气流通经过处；热管换热组件包括热管预冷段5与热管再热段7，热管预冷段5与热管再热段7设有连通的循环管路，热管预冷段5、热管再热段7与循环管路之间形成介质循环通路；热管预冷段5与热管再热段7均为方形结构，其最大的横截面与风向垂直设置；表冷器6设于热管预冷段5与热管再热段7之间，并为平行设置，热管预冷段5可以将高温空气先预降温，表冷器6内通入冷媒将空气冷却降温，此时低温气体再经过热管再热段7，形成U型结构的热管换热组件依靠自身内部工作液体相变来实现传热的，表冷器6的冷却能力很强，经表冷器6冷却后的空气较冷，较冷空气经过热管再热段7，即可实现将温度的稍微提升，以提高送风的舒适度。在热管再热段7之后，设置了由毛细管8和电磁阀控制的调温盘管10，在调温控制器的控制下，即可实现对温度的精确调控。
在某一实施例中，过滤组件包括初效过滤器2与高效过滤器3；热管预冷段5、表冷器6、热管再热段7与调温盘管10的最大截面均与空气流通方向垂直。
在某一实施例中，于容纳腔内，热管预冷段5、表冷器6、热管再热段7与调温盘管10的底部设有滴水盘；新风机壳上还设有检修舱门。
在某一实施例中，表冷器6与调温盘管10共接同一根进水管；表冷器6的进出口温度分别为7℃与12℃。
在某一实施例中，新风入口1、过滤组件、热管预冷段5、表冷器6、热管再热段7、调温盘管10与新风出口11两两之间分别设有温度传感器；温度传感器共接入调温控制器。
实施例2
住宅新风机组的风量一般较小，通常在200m3/h-400m3/h，需要调温盘管10调节的送风温降约在3℃-10℃。以风量M为300m3/h为例，温降5℃计算所需的冷水流量。
Q＝MC1△t1 (1)
式(1)中，Q为换热量，M为风量300m3/h，C1为空气比热容，数值为1.005KJ/(kg·K)；t1为温降5℃；经计算可得换热量为0.5KW。
Q＝GC2△t2 (2)
式(2)中，G为水流量kg/s，C2为水的比热容4.18KJ/(kg·K)；△t2为进出水温差，数值为5℃。结合式(1)可计算得到出水流量为0.024kg/s，单位换算后得到水流量0.086m3/h。市面上常用管径的水管很难控住这么小的水流量。本发明使用的毛细管8的管径比较小，内径可做到几毫米就可很好地控制水流量。毛细管8的第二个作用是可平衡压力，合理分配水流量。水从总进水管进入分两路，一种到表冷器6，一种到调温盘管10。因调温盘管10的换热量小，所需管排数少，水在调温盘管10中所受的总阻力相对较小。若不加毛细管8则调温盘管10侧水阻力小，则会造成较多的冷冻水流进调温盘管10，而造成表冷器6水流量不足。加了毛细管8后可平衡水进入表冷器6和进入调温盘管10所需的水流量。毛细管8第三个作用是可减少水流量，从而减少水流对电磁阀阀心的冲击，增加电磁阀的使用寿命。
在某一实施例中，毛细管8的内径为2mm-3mm，长度为340-500mm。
根据式(1)与式(2)得知的水流量为0.024kg/s；
根据流量计算公式：
G＝VA (3)
A＝π(d/2)2 (4)
式(3)与式(4)中，V为流速，取1.5m/s；A为毛细管8面积，单位为m2；结合式(3)与式(4)，可求得毛细管8内径为2.25mm。
再由沿程阻力公式：
hf＝λ*(l/d)*(v2/2g) (5)
式(5)中，hf为毛细管8的沿程阻力，单位为m；λ为毛细管8沿程阻力系数，取0.021；d为毛细管8直径，m；v为毛细管8内水流速，单位为m/s；g为重力加速度，m/s2。
结合式(5)，假设毛细管8的沿程阻力损失为4KPa(可根据机组具体设计需要取值)，可计算出毛细管8的长度为0.38m，也即是380mm。
实施例3
可精确调控的新风机组的调控方法，包括以下步骤：
S1、打开风机4，并导通各管路(包括循环管路、表冷器6与调温盘管10的顶部分别接入的进管路与出管路)后，调温控制器接收温度传感器传入的温度，得到新风入口1与过滤组件之间的温度为T1，调温盘管10与新风出口11之间的温度为T2；
S2、调温控制器将传入的温度T2与预设的目标温度T0进行处理，计算得到送风温度偏差与温度偏差率，并根据得到的送风温度偏差与温度偏差率控制调温盘管10进管路上阀门9的开关；
送风温度偏差等于设定k时刻送风温度T2与预设的目标温度T0的差值；温度偏差率为k时刻的送风温度偏差与(k-1)时刻的送风温度偏差的差值。
具体调温盘管10进水管上阀门9的开关调控过程如下表1所示：
表1
Figure BDA0002536713540000081
如上表1所示，开为调温盘管10进管路上阀门9的打开，关为调温盘管10进管路上阀门9的闭合。
结合上表1，在第一种具体实施方式中：按照室外环境的干球温度为35℃，湿球温度为28℃计算；
经热管预冷段5预冷后，空气的干球温度为27℃，湿球温度为25.3℃；
表冷器6供回水温度分别为7℃与12℃，空气经表冷器6处理后的干球温度为13℃，湿球温度为12.5℃；
再经热管再热段7再热后，空气干球温度为21℃，湿球温度为15.6℃；
经调温盘管10降温后干球温度为16℃，湿球温度2313.7℃，16℃为预设目标温度，当电磁阀开启后温度后持续下降，当降到区间(-∞，-3)，同时偏差变化率在区间(-∞，-2]时电磁阀关闭，当满足上表1中控制条件时，电磁阀又会自动开启。
在第二种具体实施方式中：按照室外环境温度的干球温度为38℃，湿球温度为30℃计算；
经热管预冷段5预冷后空气干球温度为28℃，湿球温度为26℃；
表冷器6供回水温度分别为7℃与12℃，空气经表冷器6处理后的干球温度为14℃，湿球温度为13.5℃；
再经热管再热段7再热后的干球温度为24℃，湿球温度为17.2℃，经调温盘管10降温后干球温度为16℃，湿球温度14.3℃。属于环境恶劣工况下，调温盘管10调温时长相对长些。
在第三种具体实施方式中：按照室外环境温度的干球温度为30℃，湿球温度为24℃；
经热管预冷段5预冷后空气干球温度为25℃，湿球温度为21.6℃；
表冷器6供回水温度分别为7℃与12℃，空气经表冷器6处理后的干球温度为12℃，湿球温度为11.55℃；
再经热管再热段7再热后的干球温度为17℃，湿球温度为13.6℃，对照表1可得此工况下调温盘管10不需要工作。
综上，在制冷状态下，室外新风分别经过初效过滤器2与高效过滤器3过滤后，再经热管预冷段5进行预冷，预冷后经过表冷器6进行深度除湿，除湿后温度比较低，在10度左右，再经过热管再热段7进行再热，将送风温度提高；而后通过调温盘管10进行温度调节后送入房间。此时的送风温度不一定符合机组设定的送风温度要求。将送风温度与设定的温度进行对比，确定控制调温盘管10流量的电磁阀开关来对送风温度进行调节。
热管的额定效率是在标准状态下设计的，当室外温度较高时，新风经过热管预冷的温降要比标准设计工况下多下降几度，冷冻水的温度取7摄氏度不变，因此表冷器6处理后的风温并无多大变化。根据热管前后能量守恒，热管再热后的风温将高于设定送风温度，这时需打开调温盘管10的水路电磁阀对新风进行降温处理，再根据送风温度偏差和送风温度偏差变化率的统计表1来控制电磁阀的开关。
毛细管8的长度和直径的选择考虑了极端情况下调温盘管10需要的水流量，当室外环境温度变化时，毛细管8的实施效果会有偏差，实际进入调温盘管10的水流量会有偏差，这将影响到电磁阀的开关时间，但整体的控制思路是通过温度偏差和温度偏差率联合控制的，仍能保证送风温度的稳定性。
调温盘管10在设计时也考虑的极端工况的情况，可保证最高10℃左右的温降，可满足机组全工况情况下送风温度的稳定。
在设计热管时主要是考虑制冷工况使用，因此在冷媒流动方向上管路做了倾斜设计，在制热工况下热管的效果基本可以忽略，调温盘管10上的电磁阀关闭，调温盘管10不工作。
在通风状态下，机组不通入冷冻水，电磁阀处于关闭状态，调温盘管10不工作。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可精确调控的新风机组，其特征在于：包括内设有容纳腔的新风机壳；所述新风机壳沿空气流通方向两相对面上分别设有-新风入口与新风出口；所述容纳腔内分别设有过滤组件、风机、热管换热组件、表冷器与调温盘管；所述热管换热组件为U型结构，位于热管换热组件内部的媒介通过重力作用循环；热管换热组件包括热管预冷段、表冷段和热管再热段，所述热管换热组件的热管预冷段和热管再热段通过循环管路连接起来，可使媒介在两者之间流通，在热管预冷段蒸发，在热管再热段冷凝；所述表冷器设于热管预冷段与热管再热段之间；所述表冷器设有进水管与出水管，所述进水管与出水管上均设有分支管；所述进水管与出水管的分支管分别与调温盘管的进管路与出管路相连接；所述调温盘管的进管路上设有阀门与用于控制流量的毛细管。
2.根据权利要求1所述可精确调控的新风机组，其特征在于：所述毛细管的内径为2mm-3mm，长度为340-500mm。
3.根据权利要求1所述可精确调控的新风机组，其特征在于：所述过滤组件包括初效过滤器与高效过滤器；所述热管预冷段、表冷器、热管再热段与调温盘管的最大截面均与空气流通方向垂直。
4.根据权利要求1所述可精确调控的新风机组，其特征在于：所述容纳腔内设有接水盘，所述接水盘设于热管预冷段、表冷器、热管再热段与调温盘管的底部；所述新风机壳上还设有检修舱门。
5.根据权利要求1所述可精确调控的新风机组，其特征在于：所述表冷器与调温盘管共接一根进水管。
6.根据权利要求1所述可精确调控的新风机组，其特征在于：所述新风入口、过滤组件、热管预冷段、表冷器、热管再热段、调温盘管与新风出口两两之间分别设有温度传感器；所述温度传感器共接入调温控制器。
7.如权利要求1-6任意一项所述可精确调控的新风机组的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、打开风机，并导通各管路后，调温控制器接收温度传感器传入的温度，得到新风入口与过滤组件之间的温度为T1，调温盘管与新风出口之间的温度为T2；
S2、调温控制器将传入的温度T2与预设的目标温度T0进行处理，计算得到送风温度偏差与温度偏差率，并根据得到的送风温度偏差与温度偏差率控制调温盘管进管路上阀门的开闭；
所述送风温度偏差等于设定k时刻送风温度T2与预设的目标温度T0的差值；所述温度偏差率为k时刻的送风温度偏差与(k-1)时刻的送风温度偏差的差值。
8.根据权利要求1所述调控方法，其特征在于：所述调温控制器控制阀门的开关的具体过程为：当送风温度超出了预设温度范围的上限时，阀门打开，调温盘管导通工作，给空气降温；当空气温度降到预设温度下限时，阀门关闭，调温盘管停止工作；以上控制过程持续循环进行。
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