CN208832642U - 一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，包括辐射供冷末端机构、冷热源换热机构和控制模块，所述冷热源换热机构包括冷热源单元与换热机构，所述冷热源单元包括热泵冷水机组，所述换热机构包括板式换热器、电磁三通阀、第一循环水泵和第二循环水泵，所述板式换热器的二次侧出口与辐射供冷末端机构的入口之间设置有辐射末端供水温度传感器，所述房间内设置有室内干球温度传感器、风速传感器和黑球温度传感器，所述房间外设置有室外干球温度传感器。本实用新型设计合理且成本低，调节辐射末端供水温度适应于室外温度变化和室内温度变化，以使室内热环境满足室内人员热舒适需求并节约能耗。

Description

一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统

技术领域

本实用新型属于内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制技术领域，尤其是涉及一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统。

背景技术

内嵌管式围护结构辐射供冷系统又称为混凝土辐射供冷系统，管道埋设于围护结构中，如混凝土楼板中，通过管道内水的流动来转移热量，以达到供冷效果。目前辐射供冷系统多采用定水温的供冷方式。由于部分地区供冷季较长，室外温度在供冷季内波动较大，室内内部负荷在供冷季也可能发生变化，若采用辐射供冷系统定辐射末端供水温度的供冷方式，势必造成室内热环境偏离热舒适要求。因此，需要一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，在间歇供冷的基础上，供冷时段通过调节辐射末端供水温度随室外温度变化以及室内温度变化来调节室内热环境来满足室内人员热舒适需求并节约能耗。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其设计合理且成本低，调节辐射末端供水温度，适应于室外温度变化和室内温度变化，以使室内热环境满足室内人员热舒适需求，并节约能耗，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：包括设置在房间室内的辐射供冷末端机构、设置在房间外且为所述辐射供冷末端机构供水的冷热源换热机构和对所述冷热源换热机构与所述除湿通风机构进行控制的控制模块，所述冷热源换热机构包括冷热源单元和与所述冷热源单元连接的换热机构的换热机构，所述冷热源单元包括空气源热泵冷水机组，所述换热机构包括板式换热器、电磁三通阀、第一循环水泵和第二循环水泵，所述板式换热器的一次侧出口与电磁三通阀的第一进口端连接，所述电磁三通阀的出口端与第一循环水泵的入口连接,所述第一循环水泵的出口与空气源热泵冷水机组的入口连接；

所述辐射供冷末端机构为设置在房间内且嵌入供冷盘管的辐射供冷地板，所述供冷盘管的入口与板式换热器的二次侧出口连接，所述供冷盘管的出口与第二循环水泵的入口连接，所述第二循环水泵的出口与板式换热器的二次侧入口相接，所述板式换热器的二次侧出口与供冷盘管的入口之间设置有辐射末端供水温度传感器；

所述房间内设置有室内干球温度传感器、风速传感器和黑球温度传感器，所述房间外设置有室外干球温度传感器；

所述控制模块包括主控制器，所述辐射末端供水温度传感器、室内干球温度传感器、风速传感器、黑球温度传感器和室外干球温度传感器的输出端均与主控器的输入端，所述电磁三通阀由主控制器进行控制。

上述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述空气源热泵冷水机组出水口设置有第一供水管，所述第一供水管上设置有冷热源阀门和冷热源供水温度传感器；

所述板式换热器的一次侧进口设置有第一进水管，所述电磁三通阀的第二进口端设置有第二进水管，所述第一进水管和第二进水管均与第一供水管连接；

所述空气源热泵冷水机组内设置有排气温度传感器，所述第一进水管上设置有一次侧进水温度传感器，所述供冷盘管的出口与第二循环水泵的入口设置有辐射末端回水温度传感器，所述排气温度传感器、冷热源供水温度传感器、一次侧进水温度传感器和辐射末端回水温度传感器的输出端均与主控制器的输入端相接。

上述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述板式换热器的一次侧出口通过第一循环管与电磁三通阀的第一进口端连接，所述板式换热器的二次侧出口通过第二供水管与供冷盘管的入口连接，所述电磁三通阀的出口端设置有第二循环管，所述供冷盘管的出口通过第三循环管与第二循环水泵的入口连接，所述第二循环水泵的出口通过第四循环管与板式换热器的二次侧入口连接，所述第二循环管与第一循环水泵的入口连接。

上述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述空气源热泵冷水机组为YCAC06PACK空气源热泵冷水机组，所述板式换热器为BR-005板式换热器，所述供冷盘管为内嵌管往复排列形成，所述风速传感器为SY-FS2风速传感器，所述黑球温度传感器为BYTSD-4黑球温度传感器，所述室内干球温度传感器和室外干球温度传感器均为T型热电偶。

上述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述主控制器为单片机、DSP微控制器或者ARM微控制器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。

2、所采用的室内干球温度传感器、风速传感器和黑球温度传感器，分别对室内的干球温度、室内的空气流速、黑球温度进行检测，并将检测到的室内的干球温度、室内的空气流速、黑球温度发送至主控制器，主控制器根据室内的干球温度、室内的空气流速、黑球温度得到室内操作温度测量值。

3、所采用的室外干球温度传感器对室外的空气干球温度进行检测，结合室内的操作温度设定值，得到辐射末端供冷水温设定值；同时，通过对辐射末端供水温度传感器对板式换热器的二次侧出口的辐射末端供水温度进行检测，得到测量的辐射末端供水温度，并将辐射末端供冷水温设定值和测量的辐射末端供水温度进行比较判断，进而控制电磁三通阀的开度减少或者增大，调节辐射末端供水温度的降低或者升高，以使测量的辐射末端供水温度满足辐射末端供冷水温设定值，使室内温度保持在一定的舒适范围并减少能耗。

4、所采用的辐射末端供冷水温调节，综合考虑了室外的空气干球温度和室内的操作温度，使得辐射末端供冷水温能适应室外空气干球温度的变化和室内操作温度的变化，且避免辐射末端供水温度低于室内空气露点温度造成结露。

综上所述，本实用新型设计合理且成本低，调节辐射末端供水温度，适应于室外温度变化和室内温度变化，以使室内热环境满足室内人员热舒适需求，并节约能耗，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—空气源热泵冷水机组； 2—第一供水管；

3—冷热源阀门； 4—冷热源供水温度传感器；

5—板式换热器； 6—电磁三通阀；

7—第一循环水泵； 8—第二循环水泵；

9—第一进水管； 10—一次侧进水温度传感器；

11—第一循环管； 12—第二进水管；

14—供冷盘管； 17—第二供水管；

20—辐射末端供水温度传感器； 21—辐射末端回水温度传感器；

25—室外干球温度传感器； 26—第三循环管； 27—第四循环管；

28—室内干球温度传感器； 29—主控制器； 30—房间；

32—风速传感器； 33—黑球温度传感器；

34—参数输入按键； 35—第二循环管；

37—排气温度传感器。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括设置在房间30室内的辐射供冷末端机构、设置在房间30外且为所述辐射供冷末端机构供水的冷热源换热机构和对所述冷热源换热机构与所述除湿通风机构进行控制的控制模块，所述冷热源换热机构包括冷热源单元和与所述冷热源单元连接的换热机构的换热机构，所述冷热源单元包括空气源热泵冷水机组1，所述换热机构包括板式换热器5、电磁三通阀6、第一循环水泵7和第二循环水泵8，所述板式换热器5的一次侧出口与电磁三通阀6的第一进口端连接，所述电磁三通阀6的出口端与第一循环水泵7的入口连接,所述第一循环水泵7的出口与空气源热泵冷水机组1的入口连接；

所述辐射供冷末端机构为设置在房间30内且嵌入供冷盘管14的辐射供冷地板，所述供冷盘管14的入口与板式换热器5的二次侧出口连接，所述供冷盘管14的出口与第二循环水泵8的入口连接，所述第二循环水泵8的出口与板式换热器5的二次侧入口相接，所述板式换热器5的二次侧出口与供冷盘管14的入口之间设置有辐射末端供水温度传感器20；所述房间30内设置有室内干球温度传感器28、风速传感器32和黑球温度传感器33，所述房间30外设置有室外干球温度传感器25；

所述控制模块包括主控制器29，所述辐射末端供水温度传感器20、室内干球温度传感器28、风速传感器32、黑球温度传感器33和室外干球温度传感器25的输出端均与主控器29的输入端，所述电磁三通阀6由主控制器29进行控制。

本实施例中，所述空气源热泵冷水机组1出水口设置有第一供水管2，所述第一供水管2上设置有冷热源阀门3和冷热源供水温度传感器4；

所述板式换热器5的一次侧进口设置有第一进水管9，所述电磁三通阀6的第二进口端设置有第二进水管12，所述第一进水管9和第二进水管12均与第一供水管2连接；

所述空气源热泵冷水机组1内设置有排气温度传感器37，所述第一进水管9上设置有一次侧进水温度传感器10，所述供冷盘管14的出口与第二循环水泵8的入口设置有辐射末端回水温度传感器21，所述排气温度传感器37、冷热源供水温度传感器4、一次侧进水温度传感器10和辐射末端回水温度传感器21的输出端均与主控制器29的输入端相接。

本实施例中，所述板式换热器5的一次侧出口通过第一循环管11与电磁三通阀6的第一进口端连接，所述板式换热器5的二次侧出口通过第二供水管17与供冷盘管14的入口连接，所述电磁三通阀6的出口端设置有第二循环管35，所述供冷盘管14的出口通过第三循环管26与第二循环水泵8的入口连接，所述第二循环水泵8的出口通过第四循环管27与板式换热器5的二次侧入口连接，所述第二循环管35与第一循环水泵7的入口连接。

本实施例中，所述空气源热泵冷水机组1为YCAC06PACK空气源热泵冷水机组，所述板式换热器5为BR-005板式换热器，所述供冷盘管14为内嵌管往复排列形成，所述风速传感器32为SY-FS2风速传感器，所述黑球温度传感器为BYTSD-4黑球温度传感器，所述室内干球温度传感器28和室外干球温度传感器25均为T型热电偶。

本实施例中，所述主控制器29为单片机、DSP微控制器或者ARM微控制器。

本实施例中，所述主控制器29为51单片机，成本低。

本实施例中，所述供冷盘管14为内嵌管往复排列形成，内嵌管的管间距为150mm，内嵌管为交联聚乙烯管，内嵌管管外径20mm,内嵌管的管壁厚2mm。

本实施例中，空气源热泵冷水机组1常规的供水温度为7℃，而对于内嵌管式围护结构供冷系统由于辐射供冷末端机构防结露的需求，辐射末端供水温度通常要求在16℃以上。如何实现高温冷水的制备是内嵌管式围护结构供冷系统水系统中设计中的关键问题。因此，设置板式换热器5实现高温冷水的制备，板式换热器5将水系统分成两个闭式循环环路。一次侧水循环环路由空气源热泵冷水机组1、第一循环水泵7、板式换热器5的一次侧管路组成的低温冷水循环环路，二次水侧循环环路为包括板式换热器5的二次侧管路、第二循环水泵8、供冷盘管14组成的高温冷水循环环路。

本实施例中，在空气源热泵冷水机组1工作提供低温冷水的过程中，排气温度传感器37对空气源热泵冷水机组1的压缩机排气温度进行检测，目的是对空气源热泵冷水机组1中压缩机进行高温保护，防止空气源热泵冷水机组1中压缩机排气温度过高而造成空气源热泵冷水机组1中压缩机故障。

本实施例中，冷热源供水温度传感器4是为了对空气源热泵冷水机组1出水口的水温进行检测，一次侧进水温度传感器10对板式换热器5的一次侧进口的水温进行检测，以使板式换热器5的一次侧进口的水温与空气源热泵冷水机组1出水口的水温满足低温供冷要求，保证低温冷水循环环路提供7℃低温冷水。

本实施例中，辐射末端回水温度传感器21对供冷盘管14的出口的水温进行检测，辐射末端供水温度传感器20对供冷盘管14的供水水温进行检测，辐射末端回水温度传感器21配合辐射末端供水温度传感器20以判断供冷盘管14的运行性能，进行故障排除。

本实施例中，实际使用过程中，所述排气温度传感器37、冷热源供水温度传感器4、一次侧进水温度传感器10、辐射末端回水温度传感器21和辐射末端回水温度传感器21均为T型热电偶。

本实施例中，所述电磁三通阀6为ZCS水用三通电磁阀适用于以水或液体为工作介质，可自动化控制或远程控制水、油、液体等工作介质管路的通断。由于本阀采用橡胶密封，故对工作介质的清洁度大大减低，适应于长时间供冷需求，可靠性能高。

本实施例中，需要说明的是，电磁三通阀6关闭，空气源热泵冷水机组1提供的低温冷水全部通过第一供水管2、第一进水管9、板式换热器5的一次侧、第一循环管11、电磁三通阀6、第二循环管35、第一循环水泵7回入空气源热泵冷水机组1，即空气源热泵冷水机组1提供的低温冷水全部进入板式换热器5。

本实施例中，实际使用过程中，在供冷盘管供冷14的过程中，电磁三通阀6处于打开状态，当电磁三通阀6打开时，空气源热泵冷水机组1提供的低温冷水一部分通过第一供水管2、第一进水管10进入板式换热器5的一次侧入口，并通过板式换热器5的一次侧出口通过第一循环管11进入电磁三通阀6的第一进口端；同时另一部分低温冷水通过第二进水管12进入电磁三通阀6的第二进口端；最后低温冷水通过电磁三通阀6的出口端、第二循环管35、第一循环水泵7回入空气源热泵冷水机组1，这样一部分低温冷水进入板式换热器5，就可以通过调节电磁三通阀6的开度增大或者减少，从而使进入板式换热器5的供水流量减少或者增大，进而调节板式换热器5的二次侧出口温度即辐射末端供水温度的增大或者降低。

本实施例中，第一循环水泵7的设置，是为了对低温冷水循环环路的低温冷水进行输送增压，保证低温冷水能够送入板式换热器5，回水能够进入空气源热泵冷水机组1起到输送流体的功能。

本实施例中，第二循环水泵7的设置，是为了对高温冷水循环环路输送高温冷水，保证板式换热器5的二次侧高温冷水的循环。

本实施例中，第一循环水泵7和第二循环水泵8均为BYR20-125循环水泵，耐老化性较强。

本实施例中，所述电磁三通阀6安装在回水路上，因为回水管压力相对较小，可减少流体对阀门的冲击，阀门承压小，且便于使电磁三通阀6调节更加平稳，延长阀门的使用寿命。

本实用新型具体使用时，板式换热器5将水系统分成两个闭式循环环路。一次侧水循环环路由空气源热泵冷水机组1、第一循环水泵7、板式换热器5的一次侧管路组成的低温冷水循环环路，二次水侧循环环路为包括板式换热器5的二次侧管路、第二循环水泵8、供冷盘管14组成的高温冷水循环环路。在高温冷水循环环路和低温冷水循环环路工作的过程中，通过参数输入按键34输入室内操作温度设定值，室外干球温度传感器25对房间30室外的空气干球温度进行检测，并将检测到的室外的空气干球温度发送至主控制器29，主控制器29根据室内操作温度设定值和室外的空气干球温度得到辐射末端供冷水温设定值；辐射末端供水温度传感器20对板式换热器5的二次侧出口的辐射末端供水温度进行检测，并将检测到的辐射末端供水温度发送至主控制器29，主控制器29得到辐射末端供水温度实测值并将辐射末端供水温度实测值与辐射末端供冷水温设定值进行比较，当辐射末端供水温度实测值大于辐射末端供冷水温设定值时，主控器29调节电磁三通阀6的开度减少，使得板式换热器5的一次侧的供水流量增加，板式换热器5换热量增大，板式换热器5的二次水侧出口的辐射末端供水温度降低满足辐射末端供冷水温设定值；当辐射末端供水温度实测值小于辐射末端供冷水温设定值时，主控器29调节电磁三通阀6的开度增大，使得板式换热器5的一次侧的供水流量减少，板式换热器5换热量减少，板式换热器5的二次水侧出口的辐射末端供水温度升高满足辐射末端供冷水温设定值；在供冷盘管14供冷的过程中，风速传感器32对房间30室内的空气流速进行检测，并将检测到的室内的空气流速发送至主控制器29，黑球温度传感器33对房间30的黑球温度进行检测，并将检测到的黑球温度发送至主控制器29，室内干球温度传感器28为房间30室内的空气干球温度进行检测，主控制器29将室内的空气流速、黑球温度和室内的空气干球温度进行处理，得到室内的操作温度测量值，并将室内的操作温度测量值与室内操作温度设定值进行比较，以使室内的操作温度测量值满足室内操作温度设定值，从而确保供冷水温的调节满足供冷需求，使室内温度保持在一定的舒适范围并减少能耗。

本实施例中，考虑室内操作室温，是因为传统对流空调系统设计未涉及平均辐射温度这一参数的界限，我国相关空调设计规范中关于室内设计温度的规定也仅仅是以空气温度为基础。为综合考虑壁面温度对人体热舒适的影响，建议在辐射供冷系统设计中采用操作温度来代替目前所采用的空气温度。辐射供冷空调对室内热环境的调控机理有别于传统对流空调，以辐射换热为主，对壁面温度的影响较大，实际测试表明平均辐射温度低于室内空气温度，若仍将对流空调的室内热环境控制目标作为辐射供冷空调的控制目标，势必会造成一定的偏差。

综上所述，本实用新型设计合理且成本低，调节辐射末端供水温度，适应于室外温度变化和室内温度变化，以使室内热环境满足室内人员热舒适需求，并节约能耗，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：包括设置在房间(30)室内的辐射供冷末端机构、设置在房间(30)外且为所述辐射供冷末端机构供水的冷热源换热机构和对所述冷热源换热机构与所述除湿通风机构进行控制的控制模块，所述冷热源换热机构包括冷热源单元和与所述冷热源单元连接的换热机构，所述冷热源单元包括空气源热泵冷水机组(1)，所述换热机构包括板式换热器(5)、电磁三通阀(6)、第一循环水泵(7)和第二循环水泵(8)，所述板式换热器(5)的一次侧出口与电磁三通阀(6)的第一进口端连接，所述电磁三通阀(6)的出口端与第一循环水泵(7)的入口连接,所述第一循环水泵(7)的出口与空气源热泵冷水机组(1)的入口连接；

所述辐射供冷末端机构为设置在房间(30)内且嵌入供冷盘管(14)的辐射供冷地板，所述供冷盘管(14)的入口与板式换热器(5)的二次侧出口连接，所述供冷盘管(14)的出口与第二循环水泵(8)的入口连接，所述第二循环水泵(8)的出口与板式换热器(5)的二次侧入口相接，所述板式换热器(5)的二次侧出口与供冷盘管(14)的入口之间设置有辐射末端供水温度传感器(20)；所述房间(30)内设置有室内干球温度传感器(28)、风速传感器(32)和黑球温度传感器(33)，所述房间(30)外设置有室外干球温度传感器(25)；

所述控制模块包括主控制器(29)，所述辐射末端供水温度传感器(20)、室内干球温度传感器(28)、风速传感器(32)、黑球温度传感器(33)和室外干球温度传感器(25)的输出端均与主控制器(29)的输入端，所述电磁三通阀(6)由主控制器(29)进行控制。

2.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述空气源热泵冷水机组(1)出水口设置有第一供水管(2)，所述第一供水管(2)上设置有冷热源阀门(3)和冷热源供水温度传感器(4)；

所述板式换热器(5)的一次侧进口设置有第一进水管(9)，所述电磁三通阀(6)的第二进口端设置有第二进水管(12)，所述第一进水管(9)和第二进水管(12)均与第一供水管(2)连接；

所述空气源热泵冷水机组(1)内设置有排气温度传感器(37)，所述第一进水管(9)上设置有一次侧进水温度传感器(10)，所述供冷盘管(14)的出口与第二循环水泵(8)的入口设置有辐射末端回水温度传感器(21)，所述排气温度传感器(37)、冷热源供水温度传感器(4)、一次侧进水温度传感器(10)和辐射末端回水温度传感器(21)的输出端均与主控制器(29)的输入端相接。

3.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述板式换热器(5)的一次侧出口通过第一循环管(11)与电磁三通阀(6)的第一进口端连接，所述板式换热器(5)的二次侧出口通过第二供水管(17)与供冷盘管(14)的入口连接，所述电磁三通阀(6)的出口端设置有第二循环管(35)，所述供冷盘管(14)的出口通过第三循环管(26)与第二循环水泵(8)的入口连接，所述第二循环水泵(8)的出口通过第四循环管(27)与板式换热器(5)的二次侧入口连接，所述第二循环管(35)与第一循环水泵(7)的入口连接。

4.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述空气源热泵冷水机组(1)为YCAC06PACK空气源热泵冷水机组，所述板式换热器(5)为BR-005板式换热器，所述供冷盘管(14)为内嵌管往复排列形成，所述风速传感器(32)为SY-FS2风速传感器，所述黑球温度传感器为BYTSD-4黑球温度传感器，所述室内干球温度传感器(28)和室外干球温度传感器(25)均为T型热电偶。

5.按照权利要求1所述的一种内嵌管式围护结构辐射供冷水温控制系统，其特征在于：所述主控制器(29)为单片机、DSP微控制器或者ARM微控制器。