CN118089161A - 一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法，该设备包括，前段预除湿系统以及末端自适应除湿系统；所述前段预除湿系统包括：新风单元，用于通过新风主管道为辐射末端输送新风；连接所述新风单元的换热单元，用于对送入辐射末端的新风进行预除湿换热；所述末端自适应除湿系统包括：末端除湿单元，设置于辐射末端，用于对室内高湿空气进行除湿；除湿排放单元，用于连通排风立管，并将除湿冷凝水释放。本发明提供的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法，通过前端预除湿和末端自适应除湿的除湿方案，以及除湿冷凝水冷量回收方法，能够进一步降低系统的运行能耗，对于湿负荷较大的区域效果更佳。

Description

一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法

技术领域

本发明属于辐射空调技术领域，具体涉及一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法。

背景技术

辐射空调以能效高、舒适性好，被越来越多的人所接受，目前市场使用量也逐年递增。北方夏季干燥的区域运行效果良好，但在湿热的南方，辐射空调却因凝露问题曾一度被诟病很久。目前南方使用的辐射空调大多搭配除湿系统使用，通过高效除湿将室内的空气露点控制在辐射板面温度以上，以解决凝露问题，保障其夏季高湿工况下的正常运行。但搭配的除湿系统（新风除湿、末端除湿等）往往需要将室内的含湿量控制在11g/kg左右，甚至更低，如此的深度除湿也进一步增加了系统的整体能耗，使得以高能效著称的辐射空调在实际运行中，节能效果远低于预期值，尤其在全新风运行工况下，因此，如何进一步提高能效对于辐射空调扩大在南方市场的应用则显得十分重要了。

为了提升全新风辐射空调系统的运行能效，目前比较常见的做法是进行排风余热回收，余热回收设备多以溶液空调为主的分体式热回收方案。然而上述的分体式余热回收方案仍存在以下问题：1、因为全新风往往用在净化等级较高的场所，排气口需要远离新风采集口，使得新风主管道和排风主管道距离相对较远，不易设置一体化热回收设备；2、在现有的辐射空调系统中，辐射末端只解决末端余热，余湿往往需要单独计算，其节能性能不好，且无法适应不同的末端负荷需求。本文提出一种在全新风辐射空调系统下的除湿冷凝水冷量回收方法，可以进一步降低系统的运行能耗，对于湿负荷较大的区域效果更佳。

发明内容

本发明提供的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法，通过前端预除湿和末端自适应除湿的除湿方案，以及除湿冷凝水冷量回收方法，能够进一步降低系统的运行能耗，对于湿负荷较大的区域效果更佳，从而克服现有技术的上述不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，包括前段预除湿系统以及末端自适应除湿系统；

所述前段预除湿系统包括：新风单元，用于通过新风主管道为辐射末端输送新风；连接所述新风单元的换热单元，用于对送入辐射末端的新风进行预除湿换热；

所述末端自适应除湿系统包括：末端除湿单元，设置于辐射末端，用于对室内高湿空气进行除湿；除湿排放单元，用于连通排风立管，并将除湿冷凝水释放。

在一些实施例中，所述新风单元包括：新风机、排风机、第一换热器、第二换热器以及中冷换热器；

所述新风机包括依次设置的过滤段、表冷段、再热段以及风机段；所述第一换热器设置于所述过滤段的前端，所述风机段与所述新风主管道连通；

所述第二换热器设置于所述排风机的前端，所述排风机与排风主管道连通；

所述中冷换热器通过新风冷凝水管路与所述表冷段连通，并通过主冷凝水管路与所述排风主管道连通；所述第一换热器、第二换热器以及中冷换热器通过热介质交换管路依次连通。

在一些实施例中，所述末端除湿单元包括：

末端除湿盘管以及设置在所述末端除湿盘管后端的动力风扇；所述动力风扇用于抽取高湿空气，并使得高湿空气通过所述末端除湿盘管；所述末端除湿盘管用于对高湿空气进行除湿。

在一些实施例中，所述除湿排放单元包括：接水盘以及设置于接水盘中的水泵；

所述接水盘设置于所述末端除湿盘管的下方，用于接取除湿冷凝水；所述水泵通过水泵接水管连通末端冷凝水管路，用于将除湿冷凝水通过末端冷凝水管路排放至排风立管。

在一些实施例中，所述接水盘的一侧设有刻度线，且所述接水盘的底面为倾斜设置。

在一些实施例中，所述末端冷凝水管路放置在所述排风立管中的一端设有喷淋头。

在一些实施例中，所述末端自适应除湿系统还包括四向控制比例积分阀；所述四向控制比例积分阀的四个阀门分别连通冷供水管、冷回水管、辐射顶板以及末端除湿单元，且所述四向控制比例积分阀能够调节所述末端除湿单元从所述冷供水管以及所述辐射顶板得到的供水比例。

第二方面，本发明提供了一种全新风辐射空调系统末端除湿设备的控制方法，包括以下步骤：

利用传感器对室内空气的湿度以及辐射板处空气的露点温度进行监测；

当空气的湿度大于预设湿度，启动末端自适应除湿系统，并按预设除湿策略对室内空气进行除湿：

根据辐射板面的温度与辐射板处空气的露点温度之间的比较关系，对除湿工况进行调整。

在一些实施例中，所述“按预设除湿策略对室内空气进行除湿”包括：

当接水盘内水位高度小于第一预设水位，关闭水泵；

当接水盘内水位大于或等于第一预设水位且小于第二预设水位，水泵运行第一预设档位；

当接水盘内水位大于或等于第二预设水位且小于第三预设水位，水泵运行第二预设档位；

当接水盘内水位大于第三预设水位，水泵运行第二预设档位，关闭动力风扇，并提醒用户水位异常，直至手动复位或接水盘内水位高度小于第三预设水位位置；

所述第一预设水位低于所述第二预设水位，所述第二预设水位低于所述第三预设水位；所述第一预设档位的功率低于所述第二预设档位的功率。

在一些实施例中，所述“根据辐射板面的温度与辐射板处空气的露点温度之间的比较关系，对除湿工况进行调整”包括：

当辐射板面温度小于或等于辐射板处空气的露点温度和第一预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元完全由冷供水管进行供水；

当辐射板面温度大于辐射板处空气的露点温度和第一预设温度余量之和，且小于辐射板处空气的露点温度和第二预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元由冷供水管和辐射顶板同时进行供水；

当辐射板面温度大于辐射板处空气的露点温度和第三预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元完全由辐射顶板进行供水。

本申请的有益效果是：

本申请提供的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备及其控制方法，通过前端预除湿和末端自适应除湿的除湿方案，以及除湿冷凝水冷量回收方法，能够进一步降低系统的运行能耗，对于湿负荷较大的区域效果更佳。

附图说明

图1为本申请的前段预除湿系统示意图；

图2为本申请的末端自适应除湿系统示意图；

图3为本申请的末端除湿单元示意图；

图4为图3中A处的放大图。

附图标记说明：

新风机-1；排风机-2；第一换热器-3；第二换热器-4；中冷换热器-5；过滤段-11；表冷段-12；再热段-13；风机段-14；新风主管道-21；排风主管道-22；热介质交换管路-23；新风冷凝水管路-30；主冷凝水管路-31；末端冷凝水管路-32；送风口-100；排风口-101；排风立管-102；辐射顶板-103；末端除湿单元-104；喷淋头-105；动力风扇-200；末端除湿盘管-205；接水盘-206；水泵-208；水泵接水管-209；刻度线-210。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

结合图1以及图2即本申请的前段预除湿系统以及末端自适应除湿系统示意图，本申请第一方面提供了一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，包括前段预除湿系统以及末端自适应除湿系统；

所述前段预除湿系统包括：新风单元，用于通过新风主管道21为辐射末端输送新风；连接所述新风单元的换热单元，用于对送入辐射末端的新风进行预除湿换热；

所述末端自适应除湿系统包括：末端除湿单元104，设置于辐射末端，用于对室内高湿空气进行除湿；除湿排放单元，用于连通排风立管102，并将除湿冷凝水释放。

在一些实施例中，所述新风单元包括：新风机1、排风机2、第一换热器3、第二换热器4以及中冷换热器5；

所述新风机1包括依次设置的过滤段11、表冷段12、再热段13以及风机段14；所述第一换热器3设置于所述过滤段11的前端，所述风机段14与所述新风主管道21连通；

所述第二换热器4设置于所述排风机2的前端，所述排风机2与排风主管道22连通；

所述中冷换热器5通过新风冷凝水管路30与所述表冷段12连通，并通过主冷凝水管路31与所述排风主管道22连通；所述第一换热器3、第二换热器4以及中冷换热器5通过热介质交换管路23依次连通。

具体的，本方案提出一种在全新风辐射空调系统下的除湿冷凝水冷量回收方法，可以进一步降低系统的运行能耗，对于湿负荷较大的区域效果更佳；在辐射空调系统中，辐射末端只解决末端余热，余湿需往往需要单独计算，相比于前端新风集中一次性深度除湿，前端预除湿+末端自适应除湿的方案节能性更好，适应不同的末端负荷需求；因此，本方案的使用基于前端预除湿+末端自适应除湿的前提条件下，采用一种全新风循环，以某夏季室外35℃/70%工况为例：

新风通过第一换热器3，被预冷至30℃/92%，在新风机1中依次经过过滤段11、表冷段12、再热段13、风机段14处理为22℃/62%，经由新风主管道21依次送到各个房间末端；加上房间的余热余湿以26℃/55%进入排风主管道22。处理房间末端余湿产生的冷凝水经由末端冷凝水管路32喷洒在排风管道内，将排风温度降低1-2℃处理到24℃/75%，汇总后在排风主管道22内再次喷洒由新风机1组预冷盘管产生的冷凝水，将排风温度再次降低2-3℃处理到22℃/90%，最终在该工况点和35℃/70%的新风进行热交换（通过第一换热器3和第二换热器4），处理后在27℃/66%左右排放至大气中；相比于直接对排风进行热回收，经过冷凝水双重降温后的排风热回收可以提高换热温差4-5℃，大大提高了热回收的效率。

除此之外，新风在预除湿后，冷凝水在中冷换热器5内对热回收系统内来第二换热器4的介质进行补充换热降温，从而提高第一换热器3对新风的预冷效果；换热后的冷凝水通过主冷凝水管路31喷洒在排风主管道22中，从而能够在二次利用冷凝水的冷量的同时，给排风降温，提高在第二换热器4的换热温差，从而提高换热效率。

在一些实施例中，结合图2即末端自适应除湿系统示意图，所述末端除湿单元104包括：

末端除湿盘管205以及设置在所述末端除湿盘管205后端的动力风扇200；所述动力风扇200用于抽取高湿空气，并使得高湿空气通过所述末端除湿盘管205；所述末端除湿盘管205用于对高湿空气进行除湿。

在一些实施例中，结合图3和图4，即末端除湿单元104示意图以及图3中A处的放大图，所述除湿排放单元包括：接水盘206以及设置于接水盘206中的水泵208；

所述接水盘206设置于所述末端除湿盘管205的下方，用于接取除湿冷凝水；所述水泵208通过水泵接水管209连通末端冷凝水管路32，用于将除湿冷凝水通过末端冷凝水管路32排放至排风立管102。

具体的，经新风机组预处理后的新风通过送风口100进入房间，房间内的显热负荷由辐射顶板103进行处理，提高用户的舒适性，此时经新风机组预处理的新风含湿量要低于预设送风含湿量，以保证辐射顶板103不会产生凝露；房间内设有排风口101，该排风口101连通房间以及排风立管102；房间其他湿负荷由末端除湿单元104处理，产生的冷凝水通过末端冷凝水管路32引到排风立管102中。

在一些实施例中，所述接水盘206的一侧设有刻度线210，且所述接水盘206的底面为倾斜设置。

在一些实施例中，所述末端冷凝水管路32放置在所述排风立管102中的一端设有喷淋头105。

具体的，在监测到室内有除湿需求时，末端除湿单元104通过动力风扇200抽吸室内湿空气掠过末端除湿盘管205，除湿后的干空气再送回室内，以水平送风的形式送到辐射顶板103表面，形成干空气层，防止凝露发生；除湿冷凝水收集在接水盘206内，该接水盘206底部具有一定的倾斜度，使水汇集在容水池中；在容水池中放置有水泵208，同时侧面标注有液面刻度210。

在一些实施例中，所述末端自适应除湿系统还包括四向控制比例积分阀；所述四向控制比例积分阀的四个阀门分别连通冷供水管、冷回水管、辐射顶板103以及末端除湿单元104，且所述四向控制比例积分阀能够调节所述末端除湿单元104从所述冷供水管以及所述辐射顶板103得到的供水比例。

具体的，通过四向控制比例积分阀控制前端的低温冷供水和辐射顶板103出水的混水比例，调节末端除湿单元104的供水水温，结合其中动力风扇200协同控制其除湿量大小；此处的末端除湿单元104通过室内温湿度传感器实时监测辐射顶板103附近空气露点。

本申请第二方面提供了一种全新风辐射空调系统末端除湿设备的控制方法，包括以下步骤：

利用传感器对室内空气的湿度以及辐射板处空气的露点温度进行监测；

当空气的湿度大于预设湿度，启动末端自适应除湿系统，并按预设除湿策略对室内空气进行除湿：

根据辐射板面的温度与辐射板处空气的露点温度之间的比较关系，对除湿工况进行调整。

在一些实施例中，所述“按预设除湿策略对室内空气进行除湿”包括：

当接水盘206内水位高度小于第一预设水位，关闭水泵208；

当接水盘206内水位大于或等于第一预设水位且小于第二预设水位，水泵208运行第一预设档位；

当接水盘206内水位大于或等于第二预设水位且小于第三预设水位，水泵208运行第二预设档位；

当接水盘206内水位大于第三预设水位，水泵208运行第二预设档位，关闭动力风扇200，并提醒用户水位异常，直至手动复位或接水盘206内水位高度小于第三预设水位位置；

所述第一预设水位低于所述第二预设水位，所述第二预设水位低于所述第三预设水位；所述第一预设档位的功率低于所述第二预设档位的功率。

具体的，预设水泵208第一液面高度h1，第二液面高度h2，第三液面高度h3，其中h1<h2<h3，实时监测液面高度h：

1、h＜h1时，关闭水泵208；

2、h1≤h＜h2时，水泵208运行第一预设档位D1；

3、h2≤h＜h3时，水泵208运行第二预设档位D2；

3、h＞h3时，水泵208仍运行第二预设档位D2，但关闭动力风扇200，并以声光警报提醒用户排水异常，直至手动复位或液面h＜h3为止；

其中，水泵208运行第一预设档位D1＜第二预设档位D2；水泵208每次换挡运行后至少运行Δt时长，才会切换，如此可以避免液面高度临界值波动时，频繁切换档位影响水泵208寿命。

在一些实施例中，所述“根据辐射板面的温度与辐射板处空气的露点温度之间的比较关系，对除湿工况进行调整”包括：

当辐射板面温度小于或等于辐射板处空气的露点温度和第一预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元104完全由冷供水管进行供水；

当辐射板面温度大于辐射板处空气的露点温度和第一预设温度余量之和，且小于辐射板处空气的露点温度和第二预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元104由冷供水管和辐射顶板103同时进行供水；

当辐射板面温度大于辐射板处空气的露点温度和第三预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元104完全由辐射顶板103进行供水。

具体的，当辐射板面温度≤该处空气露点+ζ1（第一预设温度余量）时，开启末端除湿单元104，此时四向控制比例积分阀中控制末端除湿单元104的供水=100%冷供水+0%辐射顶板103模块出水，执行最大除湿工况；

当该处空气露点+ζ1＜辐射板面温度＜该处空气露点+ζ2（第二预设温度余量）时，开启末端除湿单元104额定除湿工况，此时控制四向控制比例积分阀中前端冷供水和辐射板出水的比例，应对变化的除湿负荷需求；辐射板面温度越低，末端除湿单元104的供水中冷供水的比例越大，即供水水温越低；

当辐射板面温度≥该处空气露点+ζ3（第三预设温度余量）时，记录此时时间t1，当时间t≥t1+Δt（预设时长）时，开启末端除湿单元104；此时四向控制比例积分阀中控制末端除湿单元104的供水100%为辐射顶板103模块的出水，执行最小除湿工况；

执行最大除湿工况时，末端除湿设备内动力风扇200运行转速F1，其中F1为动力风扇200的最低转速；执行额定除湿工况时，末端除湿设备内动力风扇200运行转速F（F1＜F＜F2），此时末端除湿设备的供水水温越低，动力风扇200的转速F约小，两者呈正相关；执行最小除湿工况时，末端除湿设备内动力风扇200运行转速F2，其中F2为动力风扇200的最大转速；

如此以间歇式运行的方式保证室内湿度在预设湿度范围之内，除湿过程中会有部分冷量产生，但室内的冷负荷主要还是由辐射顶板103产生。在调节末端除湿单元104供水的时候，协同控制动力风扇200的转速，可以动态调节除湿量的同时，最大程度的提高除湿后的出风温度，保持辐射空调系统的使用舒适性。

领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。

本领域的技术人员能够理解，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

虽然结合附图描述了本申请的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本申请的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，其特征在于，包括前段预除湿系统以及末端自适应除湿系统；

所述前段预除湿系统包括：新风单元，用于通过新风主管道为辐射末端输送新风；连接所述新风单元的换热单元，用于对送入辐射末端的新风进行预除湿换热；

所述末端自适应除湿系统包括：末端除湿单元，设置于辐射末端，用于对室内高湿空气进行除湿；除湿排放单元，用于连通排风立管，并将除湿冷凝水释放；

所述新风单元包括：新风机、排风机、第一换热器、第二换热器以及中冷换热器；

所述新风机包括依次设置的过滤段、表冷段、再热段以及风机段；所述第一换热器设置于所述过滤段的前端，所述风机段与所述新风主管道连通；

所述第二换热器设置于所述排风机的前端，所述排风机与排风主管道连通；

所述中冷换热器通过新风冷凝水管路与所述表冷段连通，并通过主冷凝水管路与所述排风主管道连通；所述第一换热器、第二换热器以及中冷换热器通过热介质交换管路依次连通；

所述末端除湿单元包括：

末端除湿盘管以及设置在所述末端除湿盘管后端的动力风扇；所述动力风扇用于抽取高湿空气，并使得高湿空气通过所述末端除湿盘管；所述末端除湿盘管用于对高湿空气进行除湿；

所述除湿排放单元包括：接水盘以及设置于接水盘中的水泵；

所述接水盘设置于所述末端除湿盘管的下方，用于接取除湿冷凝水；所述水泵通过水泵接水管连通末端冷凝水管路，用于将除湿冷凝水通过末端冷凝水管路排放至排风立管。

2.根据权利要求1所述的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，其特征在于，所述接水盘的一侧设有刻度线，且所述接水盘的底面为倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，其特征在于，所述末端冷凝水管路放置在所述排风立管中的一端设有喷淋头。

4.根据权利要求3所述的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，其特征在于，所述末端自适应除湿系统还包括四向控制比例积分阀；所述四向控制比例积分阀的四个阀门分别连通冷供水管、冷回水管、辐射顶板以及末端除湿单元，且所述四向控制比例积分阀能够调节所述末端除湿单元从所述冷供水管以及所述辐射顶板得到的供水比例。

5.一种全新风辐射空调系统末端除湿设备的控制方法，用于权利要求1-4中任一项所述的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备，其特征在于，包括以下步骤：

利用传感器对室内空气的湿度以及辐射板处空气的露点温度进行监测；

当空气的湿度大于预设湿度，启动末端自适应除湿系统，并按预设除湿策略对室内空气进行除湿：

根据辐射板面的温度与辐射板处空气的露点温度之间的比较关系，对除湿工况进行调整。

6.根据权利要求5所述的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备的控制方法，其特征在于，所述按预设除湿策略对室内空气进行除湿包括：

当接水盘内水位高度小于第一预设水位，关闭水泵；

当接水盘内水位大于或等于第一预设水位且小于第二预设水位，水泵运行第一预设档位；

当接水盘内水位大于或等于第二预设水位且小于第三预设水位，水泵运行第二预设档位；

当接水盘内水位大于第三预设水位，水泵运行第二预设档位，关闭动力风扇，并提醒用户水位异常，直至手动复位或接水盘内水位高度小于第三预设水位位置；

所述第一预设水位低于所述第二预设水位，所述第二预设水位低于所述第三预设水位；所述第一预设档位的功率低于所述第二预设档位的功率。

7.根据权利要求6所述的一种全新风辐射空调系统末端除湿设备的控制方法，其特征在于，所述根据辐射板面的温度与辐射板处空气的露点温度之间的比较关系，对除湿工况进行调整包括：

当辐射板面温度小于或等于辐射板处空气的露点温度和第一预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元完全由冷供水管进行供水；

当辐射板面温度大于辐射板处空气的露点温度和第一预设温度余量之和，且小于辐射板处空气的露点温度和第二预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元由冷供水管和辐射顶板同时进行供水；

当辐射板面温度大于辐射板处空气的露点温度和第三预设温度余量之和时，调整四向控制比例积分阀，并使得末端除湿单元完全由辐射顶板进行供水。