CN112628967A - 一种变频空调系统用喷淋装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变频空调系统用喷淋装置及其控制方法，包括变频空调子系统、喷淋装置、控制子系统、感温探头，空调子系统用于对喷淋装置的喷淋流量进行调节，喷淋装置用于对环境进行喷淋降温，控制子系统用于实时获取变频空调子系统和喷淋装置的工作状态，并对变频空调子系统和喷淋装置进行控制，感温探头与控制子系统相连，用于探测环境温度。本发明所述的一种变频空调系统用喷淋装置及其控制方法解决了现有喷淋冷却技术降温冷却效果较差的问题。

Description

一种变频空调系统用喷淋装置及其控制方法

技术领域

本发明属于喷淋冷却技术领域，尤其是涉及一种变频空调系统用喷淋装置及其控制方法。

背景技术

直流变频风冷式冷水/热泵机组虽然具有较高的制冷IPLV，但是在制冷75％以上负荷制冷运行时，机组的性能COP较低，究其原因，一是与变频压缩机本身的特性相关；二是因为夏季高环温工况制冷时，变频风冷式冷水机组在高频运转时容易出现如下问题：

环境温度过高，导致其风冷翅片管冷凝器散热困难，进一步导致压缩机排气压力升高、排气温度升高，出现变频压缩机降频卸载、甚至跳机报警的的情况，影响用户的正常使用。

解决此类问题的方法是在其风冷冷凝器盘管表面增加喷淋装置，一般通过翅片温度控制电磁阀的通断来判定喷淋的开启条件，但仍存在以下问题：

1、由于冷凝盘管分液回路较多，翅片温度数值往往取自某一回路的温度传感器，不能准确的反应系统的真实运行状态；

2、在不同环境工况下，变频压缩机的运转频率不同，使得冷凝盘管的散热量差异较大；一般喷淋系统采用的定频水泵或仅有通断功能的电磁阀不能及时根据系统实际散热量进行喷淋流量的调节：喷淋量较多时，水雾不能及时蒸发，会形成连续水滴从盘管底部流走，导致水资源的浪费及环境污染；当喷淋量较少时，起不到降温冷却效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种变频空调系统用喷淋装置及其控制方法以解决现有喷淋冷却技术降温冷却效果较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种变频空调系统用控制方法，包括以下步骤：

S1：通过控制系统实时读取变频空调系统的运行模式并进行判定，当控制系统检测到变频空调系统运行模式为制冷模式后，则进行步骤S2；

S2：控制系统通过感温探头实时获取环境温度T的数值，当环境温度T≥设定值Ta后，控制系统控制喷淋水路由关闭状态转向开通状态，喷淋设备对环境进行喷淋降温；

S3：控制系统检测变频压缩机的运转频率f，根据运转频率f对变频水泵进行输出比例P控制调节，进而一次修正不同运转频率下变频空调系统的换热器散热量；

S4：控制系统根据环境温度T与设定值Ta计算水泵开度比例系数α，控制系统控制水泵开度比例调整为α，进而二次修正在不同环温下变频空调系统的换热器散热量；

S5：根据得到的水泵开度比例系数α以及水泵输出比例P，计算得出变频水泵的开度；

S6：当控制系统检测到变频压缩机实际运转频率f≤预设运转频率f0，或环境温度T<设定值Ta控制系统控制水泵、电磁阀关闭。

3、进一步的，步骤S2中利用的变频水泵输出比例计算方法如下，

f0、f1为设定的变频压缩机运转频率值，P0为初始水泵输出比例。

进一步的，步骤S2中利用的水泵开度比例系数α计算方法如下，

α＝T/Ta，T≥Ta。

进一步的，步骤S6中变频压缩机实际运转频率f≤预设运转频率f0后，控制系统延时运行时间t1后控制变频水泵关闭，再延时时间t2后关闭电磁阀。

进一步的，步骤S5中变频水泵开度计算方法如下，

K＝α×P，K为变频水泵开度。

进一步的，包括变频空调子系统、喷淋装置、控制子系统、感温探头，空调子系统用于对喷淋装置的喷淋流量进行调节，喷淋装置用于对环境进行喷淋降温，控制子系统用于实时获取变频空调子系统和喷淋装置的工作状态，并对变频空调子系统和喷淋装置进行控制，感温探头与控制子系统相连，用于探测环境温度。

进一步的，喷淋装置包括开关阀、变频水泵、喷嘴、喷淋管路，喷嘴有多个，喷淋管路依次连通水源、开关阀、变频水泵、多个喷嘴，开关阀、变频水泵均与控制子系统相连。

进一步的，变频空调系统包括变频压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器，冷媒管路依次连接变频压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器的管路系统，第一换热器上安装有风机，变频压缩机与控制子系统相连。

进一步的，第一换热器的上还安装有薄湿膜。

进一步的，薄湿膜包括薄湿膜翅片、薄湿膜肋壁，薄湿膜肋壁与第一换热器的换热管平行设置，薄湿膜肋壁有多个，多个薄湿膜肋壁平行设置，相邻的两个薄湿膜肋壁之间连接有多个薄湿膜翅片。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

通过实时采集反应机组整体运行工况的环境温度以及变频机组压缩机实时运转频率，控制变频水泵输出比例，并对其进行多次修正，精准匹配系统冷凝盘管的散热量并进行喷淋冷却，加上优化设计的湿膜冷却，在保证系统风机风量的同时，充分的对冷凝系统进风空气进行冷却，进一步有效的提升机组换热效率。且本发明设计的喷淋装置可轻松拓展至多系统情况，既节约水资源，同时做到不污染环境。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的喷淋系统电磁阀及水泵开启的控制流程示意图；

图2为本发明实施例所述的喷淋系统电磁阀及水泵关闭的控制流程示意图；

图3为本发明实施例所述的基于一种变频空调系统用控制方法的喷淋系统示意图；

图4为本发明实施例所述的薄湿膜示意图。

附图标记说明：

1-变频压缩机；2-第一换热器；3-节流装置；4-第二换热器；5-感温探头；6-变频水泵；7-电磁阀；8-喷嘴；9-控制子系统；10-主管路；11-风机；12-薄湿膜；121-薄湿膜翅片；122-薄湿膜肋壁。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1、图2所示，一种变频空调系统用控制方法，包括以下步骤：

S1：通过控制系统实时读取变频空调系统的运行模式并进行判定，当控制系统检测到变频空调系统运行模式为制冷模式后，则进行步骤S2；

S2：控制系统通过感温探头5实时获取环境温度T的数值，当环境温度T≥设定值Ta后，控制系统控制喷淋水路由关闭状态转向开通状态，喷淋设备对环境进行喷淋降温；

S3：控制系统检测变频压缩机1的运转频率f，根据运转频率f对变频水泵6进行输出比例P控制调节，进而一次修正不同运转频率下变频空调系统的换热器散热量；

S4：控制系统根据环境温度T与设定值Ta计算水泵开度比例系数α，控制系统控制水泵开度比例调整为α，进而二次修正在不同环温下变频空调系统的换热器散热量；

S5：根据得到的水泵开度比例系数α以及水泵输出比例P，计算得出变频水泵6的开度；

S6：当控制系统检测到变频压缩机1实际运转频率f≤预设运转频率f0，或环境温度T<设定值Ta控制系统控制水泵、电磁阀7关闭。

如图1、图2所示，步骤S2中利用的变频水泵6输出比例计算方法如下，

f0、f1为设定的变频压缩机1运转频率值。

进一步的，步骤S2中利用的水泵开度比例系数α计算方法如下，

α＝T/Ta，T≥Ta。

如图1、图2所示，步骤S6中变频压缩机1实际运转频率f≤预设运转频率f0后，控制系统延时运行时间t1后控制变频水泵6关闭，再延时时间t2后关闭电磁阀7。

进一步的，步骤S5中变频水泵6开度计算方法如下，

K＝α×P，K为变频水泵6开度。

如图3所示，包括变频空调子系统、喷淋装置、控制子系统9、感温探头5，空调子系统用于对喷淋装置的喷淋流量进行调节，喷淋装置用于对环境进行喷淋降温，控制子系统9用于实时获取变频空调子系统和喷淋装置的工作状态，并对变频空调子系统和喷淋装置进行控制，感温探头5与控制子系统9相连，用于探测环境温度。

如图3所示，喷淋装置包括开关阀、变频水泵6、喷嘴8、喷淋管路，喷嘴8有多个，喷淋管路依次连通水源、开关阀、变频水泵6、多个喷嘴8，开关阀、变频水泵6均与控制子系统9相连。

如图3所示，变频空调系统包括变频压缩机1、第一换热器2、节流装置3、第二换热器4，冷媒管路依次连接变频压缩机1、第一换热器2、节流装置3、第二换热器4的管路系统，第一换热器2上安装有风机11，变频压缩机1与控制子系统9相连。

如图4所示，第一换热器2的上还安装有薄湿膜12。

如图4所示，薄湿膜12包括湿膜肋壁121、薄湿膜肋壁122，薄湿膜肋壁122与第一换热器2的换热管平行设置，薄湿膜肋壁122有多个，多个薄湿膜肋壁122平行设置，相邻的两个薄湿膜肋壁122之间连接有多个湿膜肋壁121。

其中薄湿膜肋壁122与变频空调系统第一换热器2所用换热管排列方向平行，且薄湿膜12不同肋壁之间的间距为同等的或2倍的第一换热器2所用换热管横向间距，这样的目的也是尽可能的减少由于增加薄湿膜12而可能带来的风机11压降的增加，即尽可能的减小风速，而降低进风环温，最大限度的提高变频空调系统的换热能力。

所述喷淋装置用薄湿膜12顶部与变频空调系统用风冷冷凝器顶部翅片对齐安装，湿膜覆盖范围为变频空调系统用风冷冷凝器上半部分2/3的换热面积，变频空调系统用风冷冷凝器底部要预留出2～3排翅片管不覆盖湿膜；因为一般风冷冷凝器底部风量较小，换热量很小，且最后2～3排要是也覆盖湿膜，很有可能导致喷雾不能及时蒸发而凝结流下，造成环境污染。

通过采集反应当前整体工况的环境温度，以及采集与机组散热量直接关联的压缩机的实时运转频率来进行喷淋水量调节。

所述变频空调系统所用压机为变频压缩机1，系统为单系统及多系统；

所述变频空调系统第一换热器2为外形结构为V型/U型/UV型/倒M型的独立风系统的风冷式翅片换热器；

所述变频空调系统的节流装置3为电子膨胀阀或热力膨胀阀；

所述变频空调系统的第二换热器4为壳管式换热器或板式换热器；

所述变频空调系统的风机11为EC风机11或双速风机11；

所述控制系统包含压缩机变频器、水泵变频器及机组主控制器，所有电磁阀7及感温探头5均与控制系统连接。所述环境温度感温探头5位于控制系统电控箱侧面，且该感温探头5与机组所处环境大气相通，以确保采集机组运行环境温度的准确性；

所述喷淋装置的开关阀为电磁阀7；

所述喷淋装置的水泵为变频水泵6；

所述喷淋装置的喷淋管路、喷嘴8数量不限，受限可根据不同机组的能力进行喷淋流量的计算，然后根据选型喷嘴8的型号规格进行喷嘴8数量的确定，再次根据机组换热器的尺寸、风量分布，进行喷淋管路的排列；

所述喷淋装置用薄湿膜12材质为玻纤，为保证变频空调系统风机11压降，湿膜肋壁121平均间距要≥5mm。

所述喷淋装置用薄湿膜12为单排，且翅片厚度要≤20mm；

所述喷淋装置用湿膜翅片开口排列方向与变频空调系统风冷冷凝器翅片排列方向要保持一致；

所述喷淋装置用薄湿膜12与变频空调系统风冷冷凝器安装角度平行，二者间距5～10mm；

所述喷淋装置用薄湿膜12形状不限，与变频空调系统用风冷冷凝器相关，可为平板型或U型；

所述喷淋装置用薄湿膜12通过端板钣金与变频空调系统风冷冷凝器端板进行固定，

较佳的，所述喷淋装置用薄湿膜12端板为可拆卸形式，便于定期更换；

通过控制子系统9实时读取变频空调系统的运行模式并进行判定；当控制子系统9检测到变频空调系统运行模式为制冷模式后，则进行下一步动作。

控制子系统9实时检测感温探头5的数值，当感温探头5出检测的环温T≥设定值Ta后，控制子系统9会发出指令开启电磁阀7，使喷淋水路由关闭状态转向开通状态。

检测环温的目的，一是为了确认当前环境状态是否达到开启喷淋的条件，二是防止温度低于0℃开启喷淋可能出现的结冰现象。

控制子系统9会检测变频压缩机11的运转频率f，然后根据变频压缩机11的实时运转频率f，对变频水泵6进行输出比例P控制调节，引入水泵输出比例的P的目的是为了二次修正不同运转频率下变频空调系统第一换热器2散热量不同的问题，具体输出比例按以下公式设定，其中P0为设定的水泵初始输出比例值，f0、f1为设定的变频压缩机1运转频率值。

当感温探头5出检测的环温T≥设定值Ta，且电磁阀7开启后，控制子系统9会根据实时检测当前感温探头5的数值，计算出一个水泵开度比例系数α，引入水泵开度比例系数α的目的是初步修正在不同环温下变频空调系统第一换热器2散热量不同的问题，具体计算方法按下式进行：

α＝T/Ta，T≥Ta

控制子系统9根据上述计算得到的水泵开度比例系数α以及水泵输出比例的P，计算得出变频水泵6的开度公式：

K＝α×P。

当变频压缩机11实际运转频率f≤f0时，变频水泵6输出为0％，即喷淋系统关闭；当变频压缩机11实际运转频率处于f0＜f＜f1时，变频水泵6输出比例为[f0+(f－f0)/100]，设置初始输出比例P0的目的是保证喷淋的雾化效果，当变频水泵6输出比例较小时，喷淋水管路内水压较低，喷嘴8处水流速较低，不能形成有效雾化效果，起不到喷淋冷却的作用；当变频压缩机11实际运转频率f≥f1时，变频水泵6输出比例一直保持为100％。

如图2所示，喷淋系统电磁阀7及变频水泵6关闭的控制流程为，当控制子系统9检测到变频压缩机11实际运转频率f≤f0后，延时运行时间t1后变频水泵6关闭。为了防止频繁启停，当变频水泵6关闭后，再延时时间t2后关闭电磁阀7。

同样的，当控制子系统9检测到感温探头5的数值小于设定值后，延时运行时间t1后变频水泵6关闭。为了防止频繁启停，当变频水泵6关闭后，再延时时间t2后关闭电磁阀7。

通过上述步骤，即可完成一套完整的喷淋过程。该变频空调系统用喷淋装置及其控制方法，通过实时采集反应机组整体运行工况的环境温度以及变频机组压缩机实时运转频率，控制变频水泵6输出比例，并对其进行多次修正，精准匹配系统冷凝盘管的散热量并进行喷淋冷却，加上优化设计的湿膜冷却，在保证系统风机11风量的同时，充分的对冷凝系统进风空气进行冷却，进一步有效的提升机组换热效率。且本发明设计的喷淋装置可轻松拓展至多系统情况，既节约水资源，同时做到不污染环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变频空调系统用控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过控制系统实时读取变频空调系统的运行模式并进行判定，当控制系统检测到变频空调系统运行模式为制冷模式后，则进行步骤S2；

S2：控制系统通过感温探头实时获取环境温度T的数值，当环境温度T≥设定值Ta后，控制系统控制喷淋水路由关闭状态转向开通状态，喷淋设备对环境进行喷淋降温；

S3：控制系统检测变频压缩机的运转频率f，根据运转频率f对变频水泵进行输出比例P控制调节，进而一次修正不同运转频率下变频空调系统的换热器散热量；

S4：控制系统根据环境温度T与设定值Ta计算水泵开度比例系数α，控制系统控制水泵开度比例调整为α，进而二次修正在不同环温下变频空调系统的换热器散热量；

S5：根据得到的水泵开度比例系数α以及水泵输出比例P，计算得出变频水泵的开度；

S6：当控制系统检测到变频压缩机实际运转频率f≤预设运转频率f0，或环境温度T<设定值Ta控制系统控制水泵、电磁阀关闭。

2.根据权利要求1所述的一种变频空调系统用控制方法，其特征在于：步骤S2中利用的变频水泵输出比例计算方法如下，

f0、f1为设定的变频压缩机运转频率值，P0为初始水泵输出比例。

3.根据权利要求1所述的一种变频空调系统用控制方法，其特征在于：步骤S2中利用的水泵开度比例系数α计算方法如下，

α＝T/Ta，T≥Ta。

4.根据权利要求1所述的一种变频空调系统用控制方法，其特征在于：步骤S6中变频压缩机实际运转频率f≤预设运转频率f0后，控制系统延时运行时间t1后控制变频水泵关闭，再延时时间t2后关闭电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种变频空调系统用控制方法，其特征在于：步骤S5中变频水泵开度计算方法如下，

K＝α×P，K为变频水泵开度。

6.基于权利要求1所述一种变频空调系统用控制方法的喷淋系统，其特征在于：包括变频空调子系统、喷淋装置、控制子系统(9)、感温探头(5)，空调子系统用于对喷淋装置的喷淋流量进行调节，喷淋装置用于对环境进行喷淋降温，控制子系统(9)用于实时获取变频空调子系统和喷淋装置的工作状态，并对变频空调子系统和喷淋装置进行控制，感温探头(5)与控制子系统(9)相连，用于探测环境温度。

7.根据权利要求6所述的喷淋系统，其特征在于：喷淋装置包括开关阀、变频水泵(6)、喷嘴(8)、喷淋管路，喷嘴(8)有多个，喷淋管路依次连通水源、开关阀、变频水泵(6)、多个喷嘴(8)，开关阀、变频水泵(6)均与控制子系统(9)相连。

8.根据权利要求6所述的喷淋系统，其特征在于：变频空调系统包括变频压缩机(1)、第一换热器(2)、节流装置(3)、第二换热器(4)，冷媒管路依次连接变频压缩机(1)、第一换热器(2)、节流装置(3)、第二换热器(4)的管路系统，第一换热器(2)上安装有风机(11)，变频压缩机(1)与控制子系统(9)相连。

9.根据权利要求8所述的喷淋系统，其特征在于：第一换热器(2)的上还安装有薄湿膜(12)。

10.根据权利要求9所述的喷淋系统，其特征在于：薄湿膜(12)包括薄湿膜翅片、薄湿膜肋壁，薄湿膜肋壁与第一换热器(2)的换热管平行设置，薄湿膜肋壁有多个，多个薄湿膜肋壁平行设置，相邻的两个薄湿膜肋壁之间连接有多个薄湿膜翅片。

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