CN114279002A

CN114279002A - 空调装置、控制方法以及组合式空调机组

Info

Publication number: CN114279002A
Application number: CN202111570867.7A
Authority: CN
Inventors: 杨澜; 洪奇锐; 何伟光; 徐艳妮; 韦荣杰
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2041-12-21
Also published as: CN114279002B

Abstract

本发明公开了空调装置、控制方法以及组合式空调机组，空调装置包括：机壳、串联连接的至少两级换热器、将介质依次送进各级换热器中的主机，机壳的进风依次穿过各级换热器，每级换热器均单独配置有调节风量的风阀和调节介质流量的流量阀。机壳的进风最先穿过的换热器为初级换热器、最后穿过的换热器为末级换热器，主机流出的介质从末级换热器向初级换热器流动。各级换热器的风阀和流量阀均与控制模块连接，控制模块根据各级换热器的运行参数调节风阀和流量阀的开度。本发明根据各级换热器出风侧的分级含湿量进行逐级调节，满足各级空气状态点，实现风水联动，达到匹配房间温湿度需求及灵敏调控的目的。

Description

空调装置、控制方法以及组合式空调机组

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及串联换热器的空调装置、控制方法以及组合式空调机组。

背景技术

组合式空调机组是由各种空气处理功能段组装而成的一种空气处理设备，常见的机组空气处理功能段有空气混合、均流、过滤、冷却、一次和二次加热、去湿、加湿、送风机、回风机、喷水、消声、热回收等。

传统组合式空调机组采用常规盘管结构，主机给盘管结构提供冷水，供回水温度通常为7/12℃，无法满足室内各种负荷状态，容易造成系统能耗过高、能力过剩和机组凝露等问题。现有技术中已出现提升供回水温度或加大进出水温差的方案，虽然系统水侧能耗明显降低，机组不存在凝露风险，但是如何能匹配房间温湿度需求，实现精确灵敏调控是目前急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术不能精准调控机组以匹配房间温湿度需求的缺陷，本发明提出空调装置、控制方法以及组合式空调机组，该空调装置具有串联连接的多级换热器，每级换热器的风量和介质流量均可独立调节，实现风水联动，达到匹配房间温湿度需求及灵敏调控的目的。

本发明采用的技术方案是，设计空调装置，包括：机壳、串联连接的至少两级换热器、将介质依次送进各级换热器中的主机，机壳的进风依次穿过各级换热器，每级换热器均单独配置有调节风量的风阀和调节介质流量的流量阀。

进一步的，机壳的进风最先穿过的换热器为初级换热器、最后穿过的换热器为末级换热器，主机流出的介质从末级换热器向初级换热器流动。

进一步的，主机的介质进口连接有回流管，每级换热器的介质进口安装有流量阀；末级换热器的流量阀为进口流量阀，其余各级换热器的流量阀为中间流量阀，进口流量阀串联末级换热器和主机，中间流量阀串联相邻两级换热器，且中间流量阀与回流管连接。

进一步的，机壳上设有位于相邻两级换热器之间的中间风口，每级换热器的进风侧安装有风阀；初级换热器的风阀为进风阀，其余各级换热器的风阀为中间风阀，进风阀安装在机壳的进风口，中间风阀安装在其对应换热器进风侧的中间风口上。

在优选实施例中，机壳内设有串联连接的三级换热器，分别是用于预冷的初级换热器、用于除湿的中级换热器以及用于深度除湿的末级换热器。

进一步的，各级换热器的风阀和流量阀均与控制模块连接，控制模块根据各级换热器的运行参数调节风阀和流量阀的开度。

本发明还提出了上述空调装置的控制方法，包括：

根据进风含湿量d _j和目标含湿量d _m设定各级换热器出风侧的分级含湿量；

检测各级换热器出风侧的实际含湿量；

判断实际含湿量与其对应的分级含湿量之差是否处于设定余量范围；

若是，则该级换热器的风阀和流量阀维持当前状态，检测下一级换热器出风侧的含湿量；

若否，则调节该级换热器的风阀和流量阀，直至该级换热器的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差处于设定余量范围，检测下一级换热器出风侧的含湿量。

进一步的，调节该级换热器的风阀和流量阀包括：初级换热器的分级含湿量为进风含湿量d _j；

当d _j减初级换热器的实际含湿量d _a之差高于设定余量范围时，先减小流量阀开度、再增大风阀开度，两个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _a，返回判断d _j减d _a之差是否处于设定余量范围。

进一步的，调节该级换热器的风阀和流量阀还包括：进风最后穿过的换热器为末级换热器，初级换热器和末级换热器之间的换热器为中级换热器，中级换热器的分级含湿量为d _j -P×(d _j -d _m)，P为设定除湿占比；

当中级换热器的实际含湿量d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差高于设定余量范围时，先减小风阀开度、再增大流量阀开度，通过降低进风温度值，增加水流量，缩小进出水温差，以减小d _b值，两个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _b，返回判断d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差是否处于设定余量范围；

当所述中级换热器的实际含湿量d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差低于设定余量范围时，先减小流量阀开度、再增大风阀开度，通过减小水流量，增大进出水温差，提升进风温度值，以升高d _b值，两个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _b，返回判断d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差是否处于设定余量范围。

进一步的，调节该级换热器的风阀和流量阀还包括：进风最后穿过的换热器为末级换热器，末级换热器的分级含湿量为目标含湿量d _m；

当末级换热器的实际含湿量d _c减d _m之差高于设定余量范围时，先减小风阀开度、再增大流量阀开度、最后降低所述主机流出介质温度，通过降低进风温度值，增加水流量，缩小进出水温差，以减小d _c值，再降低主机流出介质温度，进一步降低d _c值，三个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _c，返回判断d _c减d _m之差是否处于设定余量范围；

当末级换热器的实际含湿量d _c减d _m之差高于设定余量范围时，先提升主机流出介质温度、再减小流量阀开度、最后增大风阀开度，通过提升主机流出介质温度，减小水流量，增大进出水温差，提升进风温度值，以升高d _c值，三个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _c，返回判断d _c与d _m之差是否处于设定余量范围。

本发明还提出了具有上述空调装置的组合式空调机组，机壳内依次设有进风段、过滤段、换热段、中间段和风机段，进风段设有进风口，风机段设有出风口，换热器安装在换热段。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果

1、多级换热器串联连接，且每级换热器的风量和介质流量均可调节，有效提高调控灵敏度；

2、根据各级换热器出风侧的分级含湿量进行逐级调节，满足各级空气状态点，实现风水联动，精确匹配房间温湿度需求；

3、通过控制风阀、流量阀及水温的调节顺序，实现进出水温大温差运行，降低系统运行能耗高，及时调整系统输出能力以防止能力过剩。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1为本发明中空调装置的结构示意图；

图2为本发明中主机与换热器之间循环回路的连接示意图；

图3为本发明中控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提出的空调装置适用于空调机组中，包含但不限于组合式空调机组，组合式空调机组的机壳内设有进风段1、过滤段2、换热段3、中间段4和风机段5，进风段1设有进风口，换热段3设有至少一个换热器，风机段5设有出风口，风机段5安装有送风机，送风机工作时，气流从进风口抽入机壳内再从出风口送出，空调装置主要是针对换热段3的换热器设计做出改进。

具体来说，如图1、2所示，空调装置包括：机壳、至少两级换热器、以及主机6，换热器为表冷器，各级换热器串联连接且沿机壳的进风方向逐级排列，机壳的进风依次穿过各级换热器，机壳的进风最先穿过的换热器为初级换热器31、最后穿过的换热器为末级换热器33，主机6流出的介质通过循环泵7依次送进各级换热器中，换热器内部流动的介质与换热器外部的气流换热，从而对气流温度进行调节，主机6通常是指中央空调系统的制冷主机，主机6和换热器中循环流动的介质通常是水。

为了提高换热效率，主机6流出的介质由末级换热器33向初级换热器31流动，即气流流经各级换热器的顺序与介质流经各级换热器的顺序相反。每级换热器的风量和介质流量均可调节，通过各级换热器单独配置的风阀8和流量阀9实现，各级换热器的风阀8和流量阀9均与控制模块连接，控制模块根据各级换热器的运行参数调节风阀和流量阀的开度，匹配房间的温湿度需求且调控灵敏度高。

主机6的介质进口连接有回流管10，流量阀9安装在其对应换热器的介质进口，末级换热器33的流量阀9-c为进口流量阀，其余各级换热器的流量阀9为中间流量阀9-a、9-b，此处的其余各级换热器是指除末级换热器之外的其余换热器。进口流量阀设有一个进口端和一个出口端，进口流量阀串联在末级换热器33和主机6之间，即进口流量阀的进口端连接主机6的介质出口，进口流量阀的出口端连接末级换热器33的介质进口。中间流量阀9-a、9-b设有一个进口端和两个出口端，分别是第一出口端和第二出口端，中间流量阀9-a、9-b串联在两个换热器之间，并且中间流量阀9-a、9-b与回流管6连接，即中间流量阀9-a、9-b的进口端连接其上游换热器的介质出口，中间流量阀9-a、9-b的第一出口端连接其下游换热器的介质进口，第二出口端连接回流管10，调节第一出口端的开度，多余介质会从第二出口端流入回流管10返回主机6。

机壳上设有位于相邻两级换热器之间的中间风口，风阀8安装在其对应换热器的进风侧，初级换热器31的风阀8-a为进风阀，其余各级换热器的风阀8为中间风阀8-b、8-c，此处的其余各级换热器是指除初级换热器之外的其余换热器。风阀8-a安装在机壳的进风口，中间风阀8-b、8-c安装在其对应换热器进风侧的中间风口上，调整中间风阀8-b、8-c的开度可以改变穿过其对应换热器的风量。

在优选实施例中，机壳内设有串联连接的三级换热器，分别是初级换热器31、中级换热器32以及末级换热器33，初级换热器31配置有风阀8-a和流量阀9-a，中级换热器32配置有风阀8-b和流量阀9-b，末级换热器33配置有风阀8-c和流量阀9-c。设定初级换热器31的功能为预冷、中级换热器32的功能为除湿、末级换热器33的功能为深度除湿，针对于此功能设计控制逻辑，并在此基础上考虑拉大进出水温差，实现减少能耗并逐级换热器精准调控的目的。

设计三个换热器的原因如下：1、两个换热器无法满足深度除湿的需求，当然可以选择增加中级换热器的盘管排数以满足除湿需求，但是对于除湿盘管有两级（除湿、深度除湿）的来说，调控精准度下降；2、根据目前换热器的研究数据，再加多换热器对于出风温度状态点不会有更大的改变，换言之对于除湿能力不会有更大的贡献，而且盘管较多，盘管的能力也无法完全发挥出来，没有增加更多换热器的必要。

如图1至3所示，上述控制模块执行的控制方法如下。

检测各级换热器出风侧的实际含湿量；

若是，则该级换热器的风阀8和流量阀9维持当前状态，检测下一级换热器出风侧的含湿量；

若否，则调节该级换热器的风阀8和流量阀9，直至该级换热器的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差处于设定余量范围，检测下一级换热器出风侧的含湿量。

应当理解的是，空调装置初始上电后，从进风最先穿过的初级换热器31开始，依次检测各级换热器出风侧的实际含湿量，逐级调节各级换热器使其满足需求，再检测下一级换热器出风侧的含湿量。另外，由于换热器串联连接，介质是从末级换热器33流向初级换热器31，因此末级换热器33的流量阀9-c——进口流量阀在初始上电时应保持较大开度，以保证初级换热器31等的流量阀9能够正常调节，在实际应用中可限制进口流量阀的开度范围。

在优选实施例中，初级换热器31主要起到预冷作用，无需承担除湿，因此初级换热器31的分级含湿量为d _j，中级换热器32在除湿工作中承担的除湿作用，中级换热器32的分级含湿量为d _j -P×(d _j -d _m)，P为设定除湿占比，末级换热器33的分级含湿量为目标含湿量d _m，初级换热器31的实际含湿量为d _a，中级换热器32的实际含湿量为d _b，末级换热器33的实际含湿量为d _c。

以具体数值为例，设定余量范围设为-0.1～0.1，下文中提出的“高于设定余量范围”是指高于0.1、“低于设定余量范围”是指低于-0.1、“处于设定余量范围”是指不大于0.1且不小于-0.1，P设为2/3，风阀8和流量阀9的开度每次增大或减小的幅度相同，开度变量值为1%，主机6流出介质温度每次提升或降低的幅度相同，水温变量值为0.1℃。应当理解的是，所有设定值都可在后续调试机组时进行手动更改，例如设定余量范围、变量值、目标含湿量等均可根据实际需求更改。

以下分别详细介绍初级换热器31、中级换热器32以及末级换热器33的判断流程。

如图3所示，初级换热器31的判断流程为：

判断d _j-d _a之差是否高于设定余量范围；

若否，则初级换热器31满足需求，初级换热器31的风阀8-a和流量阀9-a保持当前状态，进入下一个流程，对下一级换热器——中级换热器32出风侧的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差进行判断；

若是，则初级换热器31不满足需求，执行调节动作，先减小流量阀9-a开度，重新检测d _a并判断d _a与d _j之差是否处于设定余量范围，若否则增大风阀8-a开度，重新检测d _a并判断d _a与d _j之差是否处于设定余量范围，若否则返回减小流量阀9-a开度。在调节过程中，任意一个调节动作之后的判断结果是d _a与d _j之差处于设定余量范围时，初级换热器31已经满足需求，初级换热器31的风阀8-a和流量阀9-a保持当前状态，进入下一个流程，对下一级换热器——中级换热器32出风侧的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差进行判断。

如图3所示，中级换热器32的判断流程为：

判断d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差是否处于设定余量范围；

若是，则中级换热器32满足需求，中级换热器32的风阀8-b和流量阀9-b保持当前状态，进入下一个流程，对下一级换热器——末级换热器33出风侧的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差进行判断；

若否，则中级换热器32不满足需求，存在高于设定余量范围和低于设定余量范围两种情况；

当d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差高于设定余量范围时，说明d _b值过高，需减小d _b值，先减小风阀8-b开度，降低进风温度值，重新检测d _b并判断d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差是否处于设定余量范围，若否则增大流量阀9-b开度，增加水流量，缩小进出水温差，重新检测d _b并判断d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差是否处于设定余量范围，若否则返回减小风阀8-b开度。在调节过程中，任意一个调节动作之后的判断结果是d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差处于设定余量范围时，中级换热器32已经满足需求，中级换热器32的风阀8-b和流量阀9-b保持当前状态，进入下一个流程，对下一级换热器——末级换热器33出风侧的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差进行判断。

当d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差低于设定余量范围时，说明d _b值过低，需增大d _b值，执行调节动作，先减小流量阀9-b开度，减少水流量，增大进出水温差，以升高d _b值，同时拉大进出水温差，起到减少能耗节能减排的作用，重新检测d _b并判断d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差是否处于设定余量范围，若否则增大风阀8-b开度，提升进风温度值，重新检测d _b并判断d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差是否处于设定余量范围，若否则返回减小流量阀9-b开度。在调节过程中，任意一个调节动作之后的判断结果是d _b-[d _j -P×(d _j -d _m)]之差处于设定余量范围时，中级换热器32已经满足需求，中级换热器32的风阀8-b和流量阀9-b保持当前状态，进入下一个流程，对下一级换热器——末级换热器33出风侧的实际含湿量与其对应的分级含湿量之差进行判断。

如图3所示，末级换热器33的判断流程为：

判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围；

若是，则末级换热器33满足需求，末级换热器33的风阀8-c和流量阀9-c保持当前状态，返回检测各级换热器出风侧的实际含湿量；

若否，则末级换热器33不满足需求，存在高于设定余量范围和低于设定余量范围两种情况；

当d _c-d _m之差高于设定余量范围时，说明d _c值过高，需减小d _c值，执行调节动作，先减小风阀8-c开度，重新检测d _c并判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围，若否则增大流量阀9-c开度，重新检测d _c并判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围，若否则降低主机流出介质温度，重新检测d _c并判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围，若否则返回减小风阀8-c开度。在调节过程中，任意一个调节动作之后的判断结果是d _c-d _m之差处于设定余量范围时，末级换热器33已经满足需求，末级换热器的风阀8-c、流量阀9-c以及主机流出介质温度保持当前状态，返回检测各级换热器出风侧的实际含湿量。

当末级换热器33的实际含湿量d _c与d _m之差低于设定余量范围时，说明d _c值过低，需增大d _c值，执行调节动作，先提升主机6流出介质温度，重新检测d _c并判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围，若否则减小流量阀9-c开度，减少水流量，增大进出水温差，以升高d _b值，同时拉大进出水温差，起到减少能耗节能减排的作用，重新检测d _c并判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围，若否则增大风阀8-c开度，提升进风温度值，重新检测d _c并判断d _c-d _m之差是否处于设定余量范围，若否则返回提升主机6流出介质温度。在调节过程中，任意一个调节动作之后的判断结果是d _c-d _m之差处于设定余量范围时，末级换热器33已经满足需求，末级换热器33的风阀8-c、流量阀9-c以及主机6流出介质温度保持当前状态，返回检测各级换热器出风侧的实际含湿量。

需要说明的是，从能耗角度来说，减小风阀8开度能够降低机组风量，风阻减小，送风机能耗降低，反之送风机能耗增加，增大流量阀9开度会增加换热器水量，水阻增大，循环泵能耗增加，反之循环泵能耗减小，提升主机6流出介质温度能够降低水侧能耗，反之水侧能耗升高。因此在各级换热器执行调节动作时，优先执行能耗降低动作，再执行能耗提升动作。另外，主机6能耗高于循环泵能耗，优先降低主机6能耗。本发明通过控制风阀8、流量阀9及水温的调节顺序，实现进出水温大温差运行，降低系统运行能耗高，及时调整系统输出能力以防止能力过剩。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.空调装置，其特征在于，包括：机壳、串联连接的至少两级换热器、将介质依次送进各级换热器中的主机，所述机壳的进风依次穿过各级换热器，每级所述换热器均单独配置有调节风量的风阀和调节介质流量的流量阀。

2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述机壳的进风最先穿过的换热器为初级换热器、最后穿过的换热器为末级换热器，所述主机流出的介质从所述末级换热器向所述初级换热器流动。

3.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于，所述主机的介质进口连接有回流管，每级换热器的介质进口安装有所述流量阀；

所述末级换热器的流量阀为进口流量阀，其余各级换热器的流量阀为中间流量阀，所述进口流量阀串联所述末级换热器和所述主机，所述中间流量阀串联相邻两级换热器，且所述中间流量阀与所述回流管连接。

4.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于，所述机壳上设有位于相邻两级换热器之间的中间风口，每级换热器的进风侧安装有所述风阀；

所述初级换热器的风阀为进风阀，其余各级换热器的风阀为中间风阀，所述进风阀安装在所述机壳的进风口，所述中间风阀安装在其对应换热器进风侧的中间风口上。

5.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述机壳内设有串联连接的三级换热器，分别是用于预冷的初级换热器、用于除湿的中级换热器以及用于深度除湿的末级换热器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的空调装置，其特征在于，各级换热器的风阀和流量阀均与控制模块连接，所述控制模块根据各级换热器的运行参数调节所述风阀和所述流量阀的开度。

7.空调装置的控制方法，通过权利要求1至6任一项所述的空调装置实现，其特征在于，所述控制方法包括：

检测各级换热器出风侧的实际含湿量；

判断所述实际含湿量与其对应的分级含湿量之差是否处于设定余量范围；

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，调节该级换热器的风阀和流量阀包括：所述初级换热器的分级含湿量为所述进风含湿量d _j；

当d _j减所述初级换热器的实际含湿量d _a之差高于设定余量范围时，先减小流量阀开度、再增大风阀开度，两个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _a，返回判断d _j减d _a之差是否处于设定余量范围。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，调节该级换热器的风阀和流量阀还包括：进风最后穿过的换热器为末级换热器，所述初级换热器和所述末级换热器之间的换热器为中级换热器，所述中级换热器的分级含湿量为d _j -P×(d _j -d _m)，P为设定除湿占比；

当所述中级换热器的实际含湿量d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差高于设定余量范围时，先减小风阀开度、再增大流量阀开度，两个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _b，返回判断d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差是否处于设定余量范围；

当所述中级换热器的实际含湿量d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差低于设定余量范围时，先减小流量阀开度、再增大风阀开度，两个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _b，返回判断d _b减d _j -P×(d _j -d _m)之差是否处于设定余量范围。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，调节该级换热器的风阀和流量阀还包括：进风最后穿过的换热器为末级换热器，所述末级换热器的分级含湿量为所述目标含湿量d _m；

当所述末级换热器的实际含湿量d _c减d _m之差高于设定余量范围时，先减小风阀开度、再增大流量阀开度、最后降低所述主机流出介质温度，三个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _c，返回判断d _c减d _m之差是否处于设定余量范围；

当所述末级换热器的实际含湿量d _c与d _m之差低于设定余量范围时，先提升所述主机流出介质温度、再减小流量阀开度、最后增大风阀开度，三个调节动作循环执行，每次执行一个调节动作后重新检测d _c，返回判断d _c减d _m之差是否处于设定余量范围。

11.组合式空调机组，其特征在于，所述组合式空调机组具有权利要求1至6任一项所述的空调装置。

12.根据权利要求11所述的组合式空调机组，其特征在于，所述组合式空调机组的机壳内依次设有进风段、过滤段、换热段、中间段和风机段，所述进风段设有进风口，所述风机段设有出风口，所述换热器安装在所述换热段。