CN214198983U - 一种空调恒温恒湿控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空调恒温恒湿控制系统，包括室内场所、空调主机系统、水循环系统、恒温恒湿控制系统、回风系统和设有数据采集分析系统的计算机。其中，水循环系统和空调主机系统连接，用于向空调主机系统供水和输送回水。空调主机系统和室内场所之间连接有送风管，以平衡室内场所的温度和湿度。数据采集分析系统和恒温恒湿控制系统控制连接，用于采集回风系统的回风信息并计算分析目标含湿量和当前含湿量的大小，以及用于向所述恒温恒湿控制系统传输控制信号。相比于现有技术，本实用新型可以很好地控制温度和湿度在误差范围内，并且出现高湿低温状态时，可以避免冷水阀和热水阀同时打开而导致的冷量和热量的对抗，减少能量消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调控制系统技术领域，尤其涉及一种空调恒温恒湿控制系统。
背景技术
恒温恒湿空调机大多应用在对温度和湿度精度要求特别高的场合，如电子工业、仪器仪表、精密机械、生物工程、食品饮料、医药卫生等场所，这些场所的温度和湿度精度将直接影响产品的质量、储存等。
恒温恒湿空调的控制主要由制冷、制热、加湿和除湿等空气处理过程组成，控制系统要既兼顾温度的控制又要兼顾湿度的控制。当前主流的空调控制厂家或者自控公司控制恒湿的原理，均是温度和湿度控制分开单独控制，控制逻辑如说明书附图4所示，当室内温度高于设定温度时，控制器将加大冷水阀的开度，减小热水阀的开度，以降低室内温度；反之，则减小冷水阀的开度，加大热水阀的开度。当回风湿度小于设定湿度时，加大加湿阀的阀门开度；反之，则减小加湿阀的阀门开度。
众所周知，温度和相对湿度两个参数之间本来就存在一定的联系，温度的升高会导致相对湿度的下降，反之亦然。现有的控制方案中，温度和湿度分开控制，遇到极端天气(高温高湿)，单独控制温度，不综合考虑湿度变化，温度和湿度在某一个阶段处于不停的波动调节，会出现温度和湿度来回跳动的现象，导致温度和湿度不能很好地控制在误差范围之内。并且出现高湿低温状态的时候，冷水阀为了进行除湿而逐渐打开，热水阀同时加热进行升温，导致冷量和热量进行对抗，虽然可以达到恒温恒湿状态，但是也消耗了很多能量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种空调恒温恒湿控制系统，可以控制温度和湿度在误差范围内，减少能量消耗，节约能源。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种空调恒温恒湿控制系统，包括室内场所、空调主机系统、水循环系统、恒温恒湿控制系统、回风系统和设有数据采集分析系统的计算机，其中，所述水循环系统和空调主机系统连接，用于向空调主机系统供水和输送回水；所述空调主机系统和室内场所之间连接有送风管，以平衡室内场所的温度和湿度；所述数据采集分析系统和恒温恒湿控制系统控制连接，用于采集回风系统的回风信息并计算分析目标含湿量和当前含湿量的大小，以及用于向所述恒温恒湿控制系统传输控制信号。
进一步设置为：所述空调主机系统包括制冷器、制热器和加湿器，所述制冷器、制热器和加湿器通过管道依次接通，所述送风管连接于加湿器的出口处。
进一步设置为：所述回风系统包括和制冷器连接的回风箱，所述回风箱设有回风入口和新风入口；所述数据采集分析系统包括温度传感器、湿度传感器和PID控制器，所述温度传感器和湿度传感器均设于回风入口处，所述温度传感器和湿度传感器均与PID控制器通信连接，所述PID控制器根据检测的回风温度和回风湿度可以计算出室内场所的当前含湿量。
进一步设置为：所述水循环系统包括冷水供应管和热水供应管，所述冷水供应管与制冷器进水口连通，所述热水供应管与制热器进水口连通。
进一步设置为：所述恒温恒湿控制系统包括冷水阀、热水阀和加湿阀，所述冷水阀为三通分流阀，其进口连通制冷器的出口，其第一出口通过冷风输出管连通室内场所，其第二出口通过冷水旁通管连接冷水供应管；所述热水阀为三通分流阀，其进口连通制热器出口，其第一出口通过热风输出管连通室内场所，第二出口通过热水旁通管连接热水供应管；所述加湿阀为两通阀，所述两通阀分别连通加湿器和送风管。
进一步设置为：所述冷水阀、热水阀和加湿阀均与PID控制器控制连接。
进一步设置为：所述回风入口和新风入口处均设有电动风量调节器。
进一步设置为：所述新风入口设有初效过滤器。
进一步设置为：所述送风管上设有送风机，所述室内场所设有多个送风口。
进一步设置为：所述计算机连接有显示器，以显示实时监控界面。
综上所述，本实用新型的有益技术效果为：
(1)PID控制器利用含湿量计算公式计算出目标含湿量，PID控制器当前室内场所的回风湿度和当前室内场所的回风温度计算出当前含湿量。通过比较当前含湿量和目标含湿量的大小，对冷水阀、热水阀和加湿阀的阀门开度进行控制，从而使室内场所达到恒温恒湿状态。相比于现有技术，可以很好地控制温度和湿度在误差范围内，并且出现高湿低温状态时，可以避免冷水阀和热水阀同时打开而导致的冷量和热量的对抗，减少了能量消耗，达到了节约能源的目的。
(2)在不同地区根据当地极端空气的温度和湿度，可以计算出最大含湿量，作为PID调节控制的最大量程，以确保系统在运行中含湿量的输出控制处于一个可控范围之内。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的系统连接示意图；
图2为本实用新型的结构示意图，其中虚线框内为空调主机系统；
图3为本实用新型的控制流程图；
图4为背景技术中空调温度和湿度单独控制的控制流程图。
附图标记：
1、室内场所 2、空调主机系统 21、制冷器
22、制热器 23、加湿器 24、送凤管
25、送风机 3、水循环系统 31、冷水供应管
32、热水供应管 4、恒温恒湿控制系统 41、冷水阀
411、冷风输出管 412、冷水旁通管 42、热水阀
421、热风输出管 422、热水旁通管 43、加湿阀
51、回风入口 52、新风入口 6、数据采集分析系统
61、温度传感器 62、湿度传感器
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
参照图1和图2，为本实用新型公开的一种空调恒温恒湿控制系统，包括室内场所1、空调主机系统2、水循环系统3、恒温恒湿控制系统4、回风系统5和设有数据采集分析系统6的计算机，计算机连接有显示器，以显示实时监控界面。其中，水循环系统3和空调主机系统2连接，用于向空调主机系统2供水和输送回水。空调主机系统 2和室内场所1之间连接有送风管，以平衡室内场所1的温度和湿度。数据采集分析系统6和恒温恒湿控制系统4控制连接，用于采集回风系统5的回风信息并计算分析目标含湿量和当前含湿量的大小，以及用于向所述恒温恒湿控制系统4传输控制信号。
空调主机系统2包括制冷器21、制热器22和加湿器23，制冷器 21、制热器22和加湿器23通过管道依次接通，送风管连接于加湿器 23的出口处。送风管上设有送风机25，室内场所1设有多个送风口。送风机25通过送风口向室内场所1输送风量，以达到升温、降温、加湿、除湿的目的。
回风系统5包括和制冷器21连接的回风箱，回风箱设有回风入口51和新风入口52，回风入口51连通室内场所1。数据采集分析系统6包括温度传感器61、湿度传感器62和PID控制器，温度传感器 61和湿度传感器62均设于回风入口51处，温度传感器61和湿度传感器62均与PID控制器通信连接，PID控制器根据检测的回风温度和回风湿度可以计算出室内场所1的当前含湿量。
水循环系统3包括冷水供应管31和热水供应管32，冷水供应管 31与制冷器21进水口连通，以向制冷器21提供冷水；热水供应管 32与制热器22进水口连通，以向制热器22供应热水。
恒温恒湿控制系统4包括冷水阀41、热水阀42和加湿阀43，冷水阀41为三通分流阀，其进口连通制冷器21的出口，其第一出口通过冷风输出管411连通室内场所1，其第二出口通过冷水旁通管412 连接冷水供应管31，通过控制冷水阀41第一出口和第二出口的阀门开度，从而调节冷水通过冷风输出管411的直通水流量和冷水通过冷水旁通管412的旁通水流量的比例，以调节室内场所1的温度和相对湿度。热水阀42为三通分流阀，其进口连通制热器22出口，其第一出口通过热风输出管421连通室内场所1，第二出口通过热水旁通管422连接热水供应管32，通过控制冷水阀41第一出口和第二出口的阀门开度，从而调节热水通过热风输出管421的直通水流量和热水通过热水旁通管422的旁通水流量的比例，以调节室内场所1的温度。加湿阀43为两通阀，优选地选用电动蝶阀，两通阀分别连通加湿器 23和送风管，通过控制加湿阀43的阀门开度来调节室内场所1的相对湿度。冷水阀41、热水阀42和加湿阀43均与PID控制器控制连接，通过PID控制器向冷水阀41、热水阀42和加湿阀43发送控制指令。
回风入口51和新风入口52处均设有电动风量调节器，从而调节新风和回风的风量大小。
新风入口52设有初效过滤器，通过初效过滤器可以有效将空气中的大颗粒固体清除干净，实现系统的预过滤，有效保证吸入的空气洁净程度。
参照图3，为本系统的控制流程图，具体控制步骤如下：
S10.计算目标含湿量d0：空调开启后，将设定温度T0和设定湿度 H0输入计算机中，PID控制器计算目标含湿量d0并将其作为控制目标。
S20.设定含湿量量程dmax：在不同地区根据当地极端空气的温度和湿度，计算出最大含湿量dmax，作为PID调节控制的最大量程，以确保在运行中含湿量的输出控制处于一个可控范围之内。
S30.计算当前含湿量d1：湿度传感器62监测出当前室内场所1 的回风湿度H1，温度传感器61监测出当前室内场所1的回风温度T1，并传输至PID控制器，PID控制器利用含湿量计算公式计算出当前含湿量d1。
S40.恒温恒湿控制：如果当前含湿量d1高于目标含湿量d0，PID 控制器就会加大冷水阀41直通水流量的输出，当差值逐渐缩小，PID 控制器就会逐渐缩小冷水阀41直通水流量的输出，直至当前含湿量 d1等于目标含湿量d0，冷水阀41保持现有输出，达到恒温恒湿状态；如果当前含湿量d1低于目标含湿量d0时，根据差值的大小，通过PID 控制器调节加湿阀43的输出，使含湿量保持在最大含湿量dmax以内。
本实用新型的工作原理及有益效果为：
在恒温恒湿系统中，设定温度T0和设定湿度H0是我们的最终控制目标，将设定温度和设定湿度输入计算机，PID控制器利用含湿量计算公式计算出目标含湿量d0。湿度传感器62监测出当前室内场所1 的回风湿度H1，温度传感器61监测出当前室内场所1的回风温度T1，并将当前回风温度T1和当前回风湿度H1传输至PID控制器，PID控制器利用含湿量计算公式计算出当前含湿量d1。
含湿量计算公式如下：
d＝622(op/(B-op))
其中：
o为相对湿度，单位为百分比；
P为水蒸气饱和压力，可查饱和水蒸气分压表，和温度一一对应，单位为pa；
B为大气压，不同的海拔和地区不一样。一般为101325pa。
夏季工况下，南方天气普遍高温高湿，北方天气普遍高温低湿。若当前含湿量d1大于目标含湿量d0时，即出现高温高湿工况，PID控制器加大冷水阀41第一出口的阀门开度，减小第二出口的阀门开度，即加大冷水通过冷风输出管411的直通水流量与冷水通过冷水旁通管412的旁通水流量的比例，进行除湿和降温，直至当前含湿量d1等于目标含湿量d0，并随着空气含湿量的变化进行微调。若回风温度T1低于设定温度T0，即出现高湿低温工况，PID控制热水阀42加大第一开口的开度，减小第二开口的开度，即增大进入热风输出管421的直流通路的热水量，减小旁通流量，以提高室内温度，直至回风温度T1达到设定温度T0。此时，含湿量不变，温度不变，相对湿度也不会变，室内场所1的温度和湿度处于一个稳定状态，从而保持室内场所 1恒温恒湿。
若当前含湿量d1小于目标含湿量d0，PID控制器控制加湿阀43 加大阀门开度，直至当前含湿量d1等于目标含湿量d0，并随着当前含湿量d1的变化进行微调，从而实现恒温恒湿状态。
相比于现有技术，本实用新型可以很好地控制温度和湿度在误差范围内，并且出现高湿低温状态时，可以避免冷水阀41和热水阀42 同时打开而导致的冷量和热量的对抗，减少了能量消耗，达到了节约能源的目的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：包括室内场所(1)、空调主机系统(2)、水循环系统(3)、恒温恒湿控制系统(4)、回风系统(5)和设有数据采集分析系统(6)的计算机，其中，所述水循环系统(3)和空调主机系统(2)连接，用于向空调主机系统(2)供水和输送回水；所述空调主机系统(2)和室内场所(1)之间连接有送风管，以平衡室内场所(1)的温度和湿度；所述数据采集分析系统(6)和恒温恒湿控制系统(4)控制连接，用于采集回风系统(5)的回风信息并计算分析目标含湿量和当前含湿量的大小，以及用于向所述恒温恒湿控制系统(4)传输控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述空调主机系统(2)包括制冷器(21)、制热器(22)和加湿器(23)，所述制冷器(21)、制热器(22)和加湿器(23)通过管道依次接通，所述送风管连接于加湿器(23)的出口处。
3.根据权利要求2所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述回风系统(5)包括和制冷器(21)连接的回风箱，所述回风箱设有回风入口(51)和新风入口(52)；所述数据采集分析系统(6)包括温度传感器(61)、湿度传感器(62)和PID控制器，所述温度传感器(61)和湿度传感器(62)均设于回风入口(51)处，所述温度传感器(61)和湿度传感器(62)均与PID控制器通信连接，所述PID控制器根据检测的回风温度和回风湿度可以计算出室内场所(1)的当前含湿量。
4.根据权利要求3所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述水循环系统(3)包括冷水供应管(31)和热水供应管(32)，所述冷水供应管(31)与制冷器(21)进水口连通，所述热水供应管(32)与制热器(22)进水口连通。
5.根据权利要求4所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述恒温恒湿控制系统(4)包括冷水阀(41)、热水阀(42)和加湿阀(43)，所述冷水阀(41)为三通分流阀，其进口连通制冷器(21)的出口，其第一出口通过冷风输出管(411)连通室内场所(1)，其第二出口通过冷水旁通管(412)连接冷水供应管(31)；所述热水阀(42)为三通分流阀，其进口连通制热器(22)出口，其第一出口通过热风输出管(421)连通室内场所(1)，第二出口通过热水旁通管(422)连接热水供应管(32)；所述加湿阀(43)为两通阀，所述两通阀分别连通加湿器(23)和送风管。
6.根据权利要求5所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述冷水阀(41)、热水阀(42)和加湿阀(43)均与PID控制器控制连接。
7.根据权利要求3所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述回风入口(51)和新风入口(52)处均设有电动风量调节器。
8.根据权利要求3所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述新风入口(52)设有初效过滤器。
9.根据权利要求1所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述送风管上设有送风机(25)，所述室内场所(1)设有多个送风口。
10.根据权利要求1～9任一所述的一种空调恒温恒湿控制系统，其特征在于：所述计算机连接有显示器，以显示实时监控界面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202023137327.3U CN214198983U (zh) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 一种空调恒温恒湿控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202023137327.3U CN214198983U (zh) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 一种空调恒温恒湿控制系统 |
Publications (1)
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| CN214198983U true CN214198983U (zh) | 2021-09-14 |
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| CN202023137327.3U Active CN214198983U (zh) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 一种空调恒温恒湿控制系统 |
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| CN (1) | CN214198983U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114322347A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 压缩制冷机组、恒温恒湿空调机组及恒温恒湿控制方法 |
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2020
- 2020-12-23 CN CN202023137327.3U patent/CN214198983U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114322347A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 压缩制冷机组、恒温恒湿空调机组及恒温恒湿控制方法 |
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