CN113669806A - 一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，涉及吸附式除湿机组技术领域。所述控制方法用于机组内部两个翅片管式换热器进行除湿和再生切换，在机组的送风室和排风室分别设置温湿度传感器，根据传感器采集的温湿度数据，分析绝对湿度的变化情况，根据绝对湿度变化率确定除湿或者再生进行的程度，从而判断除湿和再生过程的完成情况，并根据设定的目标湿度要求，实现除湿和再生工况的自动转换。通过在送风口和排风口设置温湿度传感器，监测湿度变化情况，通过湿度及其变化率与设定值进行对比，判断各翅片管式换热器除湿和再生情况，确定最佳地切换除湿和再生工况时机，使机组能够适应不同的使用环境，自动、连续且稳定地送出不同设定湿度下的空气。

Description

一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法
技术领域
本发明涉及吸附式除湿机组技术领域，具体涉及一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法。
背景技术
目前室内空气除湿主要采用表冷降温除湿、转轮吸附除湿两种比较成熟的技术，表冷降温除湿产品利用温度低于空气露点的表面来凝结水汽降低空气湿度。该技术具有获得的方式简单可靠，持续供应冷源即可持续运行的优点。但降温和降湿是耦合的，降湿必须降温。某些场合应用时，需要除湿后再次加热，造成除湿效率低下，能耗较大；另外由于是露点除湿，要求露点温度在零度以下时无法满足要求，应用场合具有一定的局限性。
转轮除湿利用多孔材料吸附(本质是搬运水蒸气)或化学材料吸附，降低空气中湿度。具有除湿的范围广，可以实现零下几十度的露点要求；潜热处理和显热处理实现解耦处理；采用转轮的方式，在转轮内划分除湿区和再生区，可实现连续运转等优点。转轮除湿的主要缺点为吸附放热，使空气温度上升，会提高空气中水蒸气分压力，影响吸湿效果；同时，转轮再生时，需要高温再生热源，增加额外能耗；另外由于需要转动，处理和再生风风道之间存在间隙，已处理空气和再生空气之间会混合串气，影响除湿效果。
为了解决这两种常用除湿技术的缺陷，近年来，出现了一种新型的翅片管式涂层除湿技术，其本质也是利用吸附除湿，在管翅换热器表面涂覆一层可再生的干燥剂，利用此翅片管将空气和冷却水、再生热水进行间壁式换热；冷却水从内芯带走吸附热降低除湿材料的温度，再生热水从内芯加热除湿材料进行再生。一方面可提高除湿材料的除湿效率，另一方面可降低再生的温度要求。由于可以通过控制冷却水进水温度，实现等温除湿或降温除湿，相对于转轮除湿而言，减少了显热负荷，实现了节能除湿。为了实现连续除湿，通常采用两个管翅换热器进行除湿和再生的轮换，CN101699177A、CN105757836A中公开了此类再生式除湿换热器。但在控制除湿和再生的切换的条件上，目前采用的方法是定时切换，在除湿机控制模块内设定两个翅片管式换热器工作时间，通常2～5min进行一次切换，固定切换的优点在于控制逻辑简单，缺点在于当使用环境发生变化时，固定的切换时间无法保证一个稳定且确定的送风湿度，另一方面除湿的换热器在可能仍具备除湿能力时就进行了切换，导致运行能耗增加，切换次数增加，缩短了设备使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，解决当前定时切换导致的送风湿度不稳定、切换频次高的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，用于两个翅片管式换热器进行除湿和再生切换，其特征在于：在机组的送风室和排风室分别设置温湿度传感器，根据传感器采集的温湿度数据，分析绝对湿度的变化情况，根据绝对湿度变化率确定除湿或者再生进行的程度，从而判断除湿和再生过程的完成情况，并根据设定的目标湿度要求，实现除湿和再生工况的转换。
更进一步的技术方案是：所述除湿和再生切换的具体步骤如下：温湿度传感器间隔时间Δt分别采集数据，得到第i、i+1时刻送风风口的绝对含湿量di、di+Δd、排风风口的绝对含湿量Di、Di+ΔD；记录单个翅片管式换热器在除湿工况或再生工况下已持续运行时间T，记录进风口含湿量W，送风口含湿量最高限值A，送风口含湿量在Δt时间内的变化率最低限值B，排风口含湿量在Δt时间内的变化率最低限值C；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当
Figure BDA0003239262510000021
时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δh＜B且ΔH＜C时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δh＞B且ΔH＜C时，处于再生工况的翅片管式换热器已完成再生，其对应风机低频运行，处于除湿工况的翅片管式换热器继续除湿。
更进一步的技术方案是所述W＜A时，除湿机组进入加湿工作状态或暂停除湿工作。
更进一步的技术方案是所述当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＞B且ΔD＜C时，处于再生工况的翅片管式换热器完成再生后，投入除湿工况，与原处于除湿工况的翅片管式换热器联合除湿。
工作原理：当机组进风口含湿量大于送风口含湿量时，除湿机组进入除湿工作状态，当持续运行时间内绝对含湿量平均值大于送风口含湿量限值时，表明换热器除湿已不能满足除湿控制要求，说明除湿换热器已达到饱和，此时翅片管式换热器需要进行除湿和再生工况的切换。同样的，当Δd＜B且ΔD＜C时，翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换。而当Δd＞B且ΔD＜C时，则表明处于再生工况的翅片管式换热器已完成再生，而正在除湿的换热器仍具备除湿能力，此时将再生风机低频运行或者将再生完成的换热器投入除湿，风机低频运行可以降低运行能耗，再生换热器投入除湿可提高除湿能力，同时使处于除湿工况的翅片管式换热器继续除湿，延长切换时间减少切换次数，延长设备使用寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在送风口和排风口设置温湿度传感器，监测湿度变化情况，通过湿度平均值及其变化率与设定值进行对比，从而判断各翅片管式换热器除湿和再生情况，以此确定最佳地切换除湿和再生工况时机，控制机组内部的风机、风阀、水阀联合工作，使机组能够适应不同的进风条件(室外气象条件变化时)能够适应不同的送风量，不同的冷却水和再生用热水的的水温及水量等条件，自动、连续且稳定地送出不同设定湿度下的空气。
附图说明
图1为实施例中除湿机的正面示意图。
图2为实施例中除湿机的上层俯视示意图。
图3为实施例中除湿机的下层俯视示意图。
图4为2分钟工况切换出风绝对含湿量曲线图。
图5为3分钟工况切换出风绝对含湿量曲线图。
图6为4分钟工况切换出风绝对含湿量曲线图。
图7为不同进风条件绝对含湿量曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，用于两个翅片管式换热器进行除湿和再生切换。具体的，在除湿机机组的送风室和排风室均设置湿度传感器，根据传感器采集的温湿度数据，分析绝对湿度的变化情况。根据绝对湿度变化率确定除湿或者再生进行的程度，从而判断除湿和再生过程的完成情况，并根据设定的目标湿度要求，自动控制风阀水阀的切换，实现除湿和再生工况的转换，以满足设定的湿度目标值。
具体地，温湿度传感器间隔时间Δt分别采集数据，得到第i、i+1时刻送风风口的绝对含湿量di、di+Δd、排风风口的绝对含湿量Di、Di+ΔD；记录单个翅片管式换热器在除湿工况或再生工况下已持续运行时间T，记录进风口含湿量W，送风口含湿量最高限值A，送风口含湿量在Δt时间内的变化率最低限值B，排风口含湿量在Δt时间内的变化率最低限值C；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当
Figure BDA0003239262510000041
时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＜B且ΔD＜C时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＞B且ΔD＜C时，处于再生工况的翅片管式换热器已完成再生，其对应风机低频运行，处于除湿工况的翅片管式换热器继续除湿。或者，翅片管式换热器完成再生后，投入除湿工况，与原处于除湿工况的翅片管式换热器联合除湿。
所述W＜A时，除湿机组进入加湿工作状态或暂停除湿工作。
参数一般按目标温湿度要求来进行设定，如环境Ⅰ、环境Ⅱ，环境Ⅰ主要是针对某些工艺室对温湿度要求较为严格，环境Ⅱ主要针对舒适性的室内生活环境要求。
环境Ⅰ：目标要求：室内环境温度为25℃，相对湿度为30％，对应的绝对含湿量为5.9g/kg。经过计算的送风状态点的绝对含湿量为4.0g/kg，可确定送风的最高含湿量限值A＝4.0g/kg，设定数据采集的时间间隔为Δt为5s，设定允许的送风状态点含湿量为4.0±0.05g/kg，最低限值B的最大取值为0.01g/kg.s；为保证再生的效果，同样设置最低限值C的最大取值为0.1g/kg.s。
环境Ⅱ：目标要求：室内环境温度为26℃，相对湿度为60％，对应的绝对含湿量为12.6g/kg。经过计算送风温度为18℃、送风状态点的绝对含湿量为11.6g/kg，可确定送风的最高含湿量限值A＝11.6g/kg，设定数据采集的时间间隔为Δt为10s，设定允许的送风状态点含湿量为11.6±0.5g/kg，B的限值取值为0.05g/kg.s，C的限值取值为0.1g/kg.s。
如图1-3所示的整体式除湿机，机体在长度方向上被三块平行设置的中隔板依次分隔为风机室、换热室、均流室，同时风机室、均流室又被分为上下两层。风机室上部为送风室，下部为回风室，均设置有风机，均流室上部为排风室，下部为新风室，中隔板上分别设置有电动风阀MD-01至MD-08，换热室为隔板分为左右两个空间，分别安装有翅片管式换热器一台，标记为DCHE01、DCHE02。翅片管式换热器内设置有一组冷却水管和一组再生热水管，通过电磁阀分别与冷却水和再生热水提供装置连接，电子阀标记为EV-01至EV-04。
安装时送风口与室内风管或者空调连接，新风口和排风口位于室外，回风口位于室内，风路接好后，将冷却水进管和冷却水出管通过循环水泵连接到冷却水提供装置，再将再生热水进管和再生热水出管通过循环水泵连接到热水提供装置。
送风室内设置有温湿度传感器H-01，排风室内设置有温湿度传感器H-02，除湿机运行时按表1控制各阀动作。
表1
Figure BDA0003239262510000051
设置4台除湿机，其中2台为对照组除湿机，另外2台为实验组除湿机。除湿机均需环境Ⅱ的目标要求，除湿机再生热水温度供水温度为60℃，冷却水供水温度为26℃，室外环境为进风干球温度30℃，相对湿度60％，绝对含湿量为16.04g/kg，断面风速为2m/s。
其中，对照组除湿机按固定时间间隔轮换，工况1、2按设定时间2～5min的时间间隔进行轮换；实验组除湿机按如下条件进行轮换：
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当
Figure BDA0003239262510000052
时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＜B且ΔD＜C时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＞B且ΔD＜C时，处于再生工况的翅片管式换热器已完成再生，其对应风机低频运行，处于除湿工况的翅片管式换热器继续除湿。
对照组分别进行了2分钟，3分钟和4分钟再生除湿的切换实验，实验结果如图4-6所示，
(1)2分钟再生和除湿切换时，该条件下除湿换热器后端的最低含湿量为4.27g/kg，120秒结束时含湿量为12.85g/kg，整个过程的平均含湿量为11.01g/kg；
(2)3分钟再生和除湿切换时，该条件下除湿换热器后端的最低含湿量为3.77g/kg，180秒结束时含湿量为14.17g/kg，整个过程的平均含湿量为11.88g/kg；
(2)4分钟再生和除湿切换时，该条件下除湿换热器后端的最低含湿量为3.60g/kg，240秒结束时含湿量为14.61g/kg，整个过程的平均含湿量为12.53g/kg；
那么除湿目标要求，计算的送风温度为18℃，相对湿度为90％，状态点的绝对含湿量为11.6g/kg，2分钟的切换时间无法充分利用除湿换热器的除湿能力，如果确定为3分钟的切换时间则无法满足送风要求。而实验组除湿机按照自动控制进行除湿和再生切换，在室外条件不变的条件下，测得其在约160秒时进行切换，此时对应该工况下的湿度变化率为0.02g/kg.s。
如果当室外进风状态变化时(其余条件不变的情况下)，干球温度26℃，相对湿度70％，如图7所示，对应绝对含湿量14.8g/kg的进风条件下，进行3分钟再生后切换为除湿工况，除湿换热器后端的最低含湿量为3.63g/kg，270秒结束时含湿量为13.25g/kg，整个过程的平均含湿量为11.16g/kg。实验组除湿机按照自动控制进行除湿和再生切换，在室外条件不变的条件下，测得其的切换时间约300秒。
由此可知，实验组除湿机会根据室外进风条件，根据设定参数值进行自动切换，其除湿和再生切换时间一直在变动，但都能通过湿度平均值及其变化率与设定值进行对比，从而判断各翅片管式换热器除湿和再生情况，以此确定最佳地切换除湿和再生工况时机，可以自动判断最佳的工况切换时间，并可对设定值进行更改，可以严格或宽松的控制送风状态，以便于适应不同场合的要求。在满足送风湿度的条件下，尽可能减少切换次数，能有效延长除湿机的使用寿命。
当W＜A时，除湿机组进入加湿工作状态或暂停除湿工作，加湿时除湿机运行时时按表3控制各阀动作。
表3
Figure BDA0003239262510000061
Figure BDA0003239262510000071
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，用于两个翅片管式换热器进行除湿和再生切换，其特征在于：在机组的送风室和排风室分别设置温湿度传感器，根据传感器采集的温湿度数据，分析绝对湿度的变化情况，根据绝对湿度变化率确定除湿或者再生进行的程度，从而判断除湿和再生过程的完成情况，并根据设定的目标湿度要求，实现除湿和再生工况的转换。
2.根据权利要求1所述的一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，其特征在于：所述除湿和再生切换的具体步骤如下：温湿度传感器间隔时间Δt分别采集数据，得到第i、i+1时刻送风风口的绝对含湿量di、di+Δd、排风风口的绝对含湿量Di、Di+ΔD；记录单个翅片管式换热器在除湿工况或再生工况下已持续运行时间T，记录进风口含湿量W，送风口含湿量最高限值A，送风口含湿量在Δt时间内的变化率最低限值B，排风口含湿量在Δt时间内的变化率最低限值C；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当
Figure FDA0003239262500000011
时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＜B且ΔD＜C时，当前翅片管式换热器进行除湿和再生工况的切换；
当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＞B且ΔD＜C时，处于再生工况的翅片管式换热器已完成再生，其对应风机低频运行，处于除湿工况的翅片管式换热器继续除湿。
3.根据权利要求2所述的一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，其特征在于：所述W＜A时，除湿机组进入加湿工作状态或暂停除湿工作。
4.根据权利要求2所述的一种翅片管式涂层除湿机组自适应控制方法，其特征在于：所述当W＞A时，除湿机组进入除湿工作状态，当Δd＞B且ΔD＜C时，处于再生工况的翅片管式换热器完成再生后，投入除湿工况，与原处于除湿工况的翅片管式换热器联合除湿。
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