低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統及其控制方法與流程

低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統及其控制方法與流程

　　本發(fā)明涉及輻射型空調系統領(lǐng)域，特別是一種低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統及其控制方法。

　　背景技術(shù)：

　　家用空調在制熱過(guò)程中的吹風(fēng)使人感覺(jué)到寒冷且不舒適，為了解決這一問(wèn)題市場(chǎng)出現了普通家用空調再加地暖兩套系統形式來(lái)解決制熱不舒適問(wèn)題。實(shí)際上吹風(fēng)感即使在制冷時(shí)也會(huì )使人不舒適，而采用輻射型空調就可以較好地解決傳統空調吹風(fēng)的不舒適感，提高用戶(hù)使用空調的舒適度，以毛細管末端系統為代表的低溫輻射型空調由于明顯提升了制冷系統蒸發(fā)溫度，能效大幅提升，舒適和節能使其迅速成為空調市場(chǎng)的熱點(diǎn)。

　　輻射型空調一般包含以下功能部件，室外側制冷系統、水循環(huán)裝置與室內側輻射系統，制冷系統與輻射系統通過(guò)水循環(huán)裝置實(shí)現熱量交換。不同于常規空調直接在室內空間降溫過(guò)程同時(shí)除濕，由于輻射型空調末端一般在用戶(hù)裝修面內，無(wú)法排水，而在制冷過(guò)程中不可避免出現結露現象，為解決這一問(wèn)題一般系統還配置有新風(fēng)除濕系統，用除濕后的干燥新風(fēng)來(lái)置換室內空氣，達到最終控制室內濕度和防止制冷盤(pán)管結露作用。由于這一系統配置不同，輻射型空調可以實(shí)現溫度和濕度的同時(shí)控制，而常規空調只能控溫，實(shí)現濕度和溫度同時(shí)控制非常困難。

　　目前配套毛細管為代表的輻射型空調主的新風(fēng)除濕系統，存在以下問(wèn)題：

　　1、由于經(jīng)過(guò)制冷劑到水路，水路到比例調節閥(可選)，再到套管式換熱器，再和輸入室內空氣進(jìn)行換熱，顯然幾經(jīng)轉換，使換熱效率大幅下降，整個(gè)系統能耗大幅增加，成本大幅增加，不利于低溫輻射型空調系統推廣。

　　2、制冷系統不僅要滿(mǎn)足室內溫度，同時(shí)還要兼顧平衡新風(fēng)除濕機冷凝熱量以及除濕效果，所以制冷系統壓縮機能力會(huì )取三者需求最大值，會(huì )導致制冷系統壓縮機能耗顯著(zhù)增加。

　　如何發(fā)揮低溫輻射空調節能舒適的優(yōu)點(diǎn)，降低系統成本，提高可靠性，需要一種新的思路提出并解決目前除濕新風(fēng)系統方案和控制方法面臨的問(wèn)題。

　　技術(shù)實(shí)現要素：

　　為解決現有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統。

　　為實(shí)現上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

　　一種低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統，包括設于室外側的制冷系統及制冷系統控制器、設于室內側并通過(guò)水循環(huán)系統與制冷系統交換熱量的幅射系統以及設于室內側的控制面板和主控板，其特征在于，還包括新風(fēng)除濕系統和新風(fēng)除濕系統控制器；所述新風(fēng)除濕系統包括變頻壓縮機以及在室外到室內的整個(gè)風(fēng)路上依次設置的表冷器、蒸發(fā)器、冷凝器、直流變頻風(fēng)機，所述表冷器靠近室外的一側設有空氣濾網(wǎng)；所述水循環(huán)系統的出口一路連接幅射系統的進(jìn)口，另一路連接表冷器的進(jìn)口；所述水循環(huán)系統的進(jìn)口一路連接幅射系統的出口，另一路連接表冷器的出口；所述變頻壓縮機的排氣口與冷凝器的進(jìn)口連接，所述冷凝器的出口經(jīng)節流裝置后與蒸發(fā)器的進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的出口與變頻壓縮機的進(jìn)氣口連接；所述新風(fēng)除濕系統控制器包括通訊模塊、控制模塊、驅動(dòng)模塊和傳感器模塊，所述控制模塊分別連接通訊模塊、驅動(dòng)模塊和傳感器模塊，所述傳感器模塊包括設于表冷器靠近室外一側和冷凝器靠近室內一側的溫濕度傳感器或溫度與相對濕度傳感器；所述驅動(dòng)模塊分別連接變頻壓縮機和直流變頻風(fēng)機。

　　優(yōu)選地，所述控制面板包括控制模塊、傳感器模塊和通訊模塊，所述控制面板的傳感器模塊包括溫度傳感器或溫度傳感器以及濕度傳感器。

　　一種如上所述的低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統的控制方法，步驟如下：

　　a、由控制面板獲取室內實(shí)時(shí)干球溫度tri和濕球溫度twri；

　　b、由室內實(shí)時(shí)干球溫度tri和濕球溫度twri計算出室內實(shí)時(shí)空氣絕對含濕量dwi；由控制面板設定的室內干球溫度trs和設定的室內相對濕度φrs計算出設定的室內濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs；

　　c、計算出控制面板設定的室內干球溫度trs與控制面板獲取的室內實(shí)時(shí)干球溫度tri之差δt，δt＝trs-tri，根據δt來(lái)控制制冷系統的變頻壓縮機的轉速；計算出設定的室內濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs與室內實(shí)時(shí)空氣絕對含濕量dwi之差δd，δd＝drs-dwi，根據δd來(lái)控制新風(fēng)除濕系統的變頻壓縮機的轉速。

　　優(yōu)選地，在步驟c中，通過(guò)模糊控制方式，使制冷系統中變頻壓縮機的頻率變化δf1∝δt&δt，其中δt為室內實(shí)時(shí)干球溫度tri變化的加速度；通過(guò)模糊控制方式，使新風(fēng)除濕系統中變頻壓縮機的頻率變化δf2∝δd&δd，其中δd為室內實(shí)時(shí)空氣絕對含濕量dwi變化的加速度。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　1、和現有的新風(fēng)除濕系統相比，本發(fā)明改進(jìn)的新風(fēng)除濕系統取消了套管式換熱器，比例調節閥等，簡(jiǎn)化了新風(fēng)除濕機的系統方案，在控制上不對送入室內的空氣干球溫度進(jìn)行控制，只負責空氣除濕，對送入室內新風(fēng)中絕對含濕量進(jìn)行控制，現有的新風(fēng)除濕系統中被冷水平衡的冷凝熱和壓縮機功率產(chǎn)生的熱量會(huì )由新風(fēng)帶入到室內，而本來(lái)平衡這一熱量就是使用制冷系統的制冷能力，本發(fā)明將制冷量混合和平衡從新風(fēng)機放入到室內統一進(jìn)行，對用戶(hù)感受實(shí)際是一樣的，本發(fā)明實(shí)現對室內溫、濕度獨立控制，大幅降低新風(fēng)系統方案成本，同時(shí)解決由于環(huán)境溫度和濕度不平衡情況下可能存在的過(guò)度耗功或過(guò)度除濕問(wèn)題；

　　2、通過(guò)對房間溫度和濕度分別用不同部件和不同參數控制實(shí)現獨立控制，各部件分別按各自最優(yōu)控制方式運行，實(shí)現系統控制精度和系統節能效果，解決現有產(chǎn)品存在系統復雜、換熱效率低、成本高，對不同季節工況條件適應能力差等問(wèn)題。

　　附圖說(shuō)明

　　圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統原理示意圖；

　　圖2為本發(fā)明實(shí)施例的控制原理示意圖；

　　附圖標記：10-新風(fēng)除濕系統，11-表冷器，12-蒸發(fā)器，13-冷凝器，14-節流裝置，15-變頻壓縮機，16-直流變頻風(fēng)機，20-新風(fēng)除濕系統控制器，21-控制模塊，22-傳感器模塊，23-驅動(dòng)模塊，24-通訊模塊，30-制冷系統，31-變頻壓縮機，32-四通閥，33-節流裝置，34-蒸發(fā)器，35-電機，36-風(fēng)扇，40-制冷系統控制器，41-控制模塊，42-傳感器模塊，43-驅動(dòng)模塊，44-通訊模塊，50-水循環(huán)系統，51-水箱，52-水泵，53-三分閥，54-三分閥，60-幅射系統，70-控制面板，71-控制模塊，72-傳感器模塊，73-通訊模塊，80-主控板，81-控制模塊，82-通訊模塊，83-電源模塊。

　　具體實(shí)施方式

　　下面結合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細說(shuō)明。

　　實(shí)施例

　　如圖1、圖2所示，一種低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統，包括設于室外側的制冷系統30及制冷系統控制器40、設于室內側并通過(guò)水循環(huán)系統50與制冷系統30交換熱量的幅射系統60以及設于室內側的控制面板70和主控板80，還包括新風(fēng)除濕系統10和新風(fēng)除濕系統控制器20；所述新風(fēng)除濕系統10包括變頻壓縮機15以及在室外到室內的整個(gè)風(fēng)路上依次設置的表冷器11、蒸發(fā)器12、冷凝器13、直流變頻風(fēng)機16，該冷凝器13也可以由板式換熱器替代，所述表冷器11靠近室外的一側設有空氣濾網(wǎng)；所述水循環(huán)系統50的出口一路連接幅射系統60的進(jìn)口，另一路連接表冷器11的進(jìn)口；所述水循環(huán)系統50的進(jìn)口一路連接幅射系統60的出口，另一路連接表冷器11的出口；所述變頻壓縮機15的排氣口與冷凝器13的進(jìn)口連接，所述冷凝器13的出口經(jīng)節流裝置14后與蒸發(fā)器12的進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器12的出口與變頻壓縮機15的進(jìn)氣口連接；所述新風(fēng)除濕系統控制器20包括通訊模塊24、控制模塊21、驅動(dòng)模塊23和傳感器模塊22，所述控制模塊21分別連接通訊模塊24、驅動(dòng)模塊23和傳感器模塊22，所述傳感器模塊22包括設于表冷器11靠近室外一側和冷凝器13靠近室內一側的溫濕度傳感器或溫度與相對濕度傳感器；所述驅動(dòng)模塊23分別連接變頻壓縮機15和直流變頻風(fēng)機16。

　　在本實(shí)施例中，制冷系統與新風(fēng)除濕系統均為蒸汽壓縮式制冷系統，管路內采用的是制冷劑(如r410a等)通過(guò)板換或套管式熱交換器與水進(jìn)行換熱，水路由水泵驅動(dòng)，送入新風(fēng)除濕系統和室內輻射系統。

　　其中，室內的主控板80包括控制模塊81、通訊模塊82、電源模塊83；室內的控制面板70包括控制模塊71、傳感器模塊72、通訊模塊73；制冷系統控制器40包括控制模塊41、傳感器模塊42、驅動(dòng)模塊43、通訊模塊44。

　　在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感器模塊72至少包括溫度傳感器或溫度傳感器以及濕度傳感器。

　　濕空氣狀態(tài)參數有干球溫度、濕球溫度、相對濕度、絕對含濕量、焓值、露點(diǎn)溫度等，干、濕球溫度和相對濕度屬于可測量參數，絕對含濕量、焓值等屬于計算參數，以上參數只要知道任意兩種參數，通過(guò)計算公式就能獲取整個(gè)濕空氣的狀態(tài)。

　　本發(fā)明采用室內控制面板70實(shí)時(shí)采集的室內空氣的干球、相對濕度(或濕球溫度)作為當前室內濕空氣狀態(tài)參數，我們可以獲取當前空氣絕對含濕量di以及露點(diǎn)溫度tli，計算用戶(hù)設定(或系統默認)相對濕度作為控制濕空氣的狀態(tài)參數，可以得出未來(lái)控制的空氣絕對含濕量dt，這樣制冷系統30和水循環(huán)系統50負責室內降溫工作，使室內溫度位于用戶(hù)設定溫度范圍內，新風(fēng)除濕系統10負責除濕，將干燥后新風(fēng)送入室內，室內絕對含濕量之差δd1＝dt-di用于控制新風(fēng)除濕系統10的工作能力。

　　由于制冷速度(溫度控制)和除濕量(濕度控制)是分開(kāi)兩個(gè)部件獨立完成，在室內溫度下降過(guò)程中，室內溫度和絕對含濕量?jì)蓚€(gè)參數決定整個(gè)室內濕空氣的狀態(tài)參數，溫度和濕度會(huì )存在以下三種情況：

　　a、除濕速度大于制冷速度，實(shí)時(shí)相對濕度較用戶(hù)設定更低；

　　b、除濕速度與制冷速度同步，實(shí)時(shí)相對濕度與用戶(hù)設定相當；

　　c、除濕速度小于制冷速度，實(shí)時(shí)相對濕度比用戶(hù)設定要高；

　　即溫度和濕度獨立控制含義，可以分別先后達到，一段時(shí)間后最終滿(mǎn)足室內控制面板設定狀態(tài)。

　　現有技術(shù)方案中，新風(fēng)除濕系統通過(guò)水循環(huán)裝置利用套管式換熱器采用制冷系統部分制冷量來(lái)平衡新風(fēng)除濕機系統的冷凝熱和壓縮機功率，實(shí)現對送入室內新風(fēng)的較低溫度和濕度控制。該方案不僅系統復雜、成本高，可靠性低，而且由于它是對相對濕度進(jìn)行控制，會(huì )在環(huán)境溫濕度不平衡過(guò)程中暴露這一控制缺陷：

　　1、在室外環(huán)境溫度不高情況下，如春秋兩季，有可能相對濕度高，絕對含濕量低，實(shí)際屬于干燥情況，但現有方案仍然會(huì )啟動(dòng)除濕功能，將相對濕度控制在除濕機控制目標內，一方面無(wú)謂耗費電能，而且使室內更干燥，舒適度更差；

　　2、在梅雨季節溫度不高但，但濕度很大，除濕要求會(huì )使制冷系統頻繁運行或壓縮機頻率升高導致耗功率更大。

　　和現有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的新風(fēng)除濕系統取消了套管式換熱器，比例調節閥等，簡(jiǎn)化了新風(fēng)除濕的系統方案。在控制上不對送入室內的空氣干球溫度進(jìn)行控制，只對負責空氣除濕，對送入室內新風(fēng)中絕對含濕量進(jìn)行控制?，F有技術(shù)方案中被冷水平衡的冷凝熱和壓縮機功率產(chǎn)生熱量會(huì )由新風(fēng)帶入到室內，而本來(lái)平衡這一熱量就是使用制冷系統制冷能力，本發(fā)明將制冷量混合和平衡從新風(fēng)機放入到室內統一進(jìn)行，對用戶(hù)感受實(shí)際是一樣的，本發(fā)明可實(shí)現對室內溫、濕度獨立控制，大幅降低新風(fēng)系統方案成本，同時(shí)解決由于環(huán)境溫度和濕度不平衡情況下可能存在的過(guò)度耗功或過(guò)度除濕問(wèn)題。

　　一種如上所述的低溫輻射型空調用新風(fēng)除濕系統的控制方法，步驟如下：

　　a、由控制面板70中的傳感器模塊72獲取室內實(shí)時(shí)干球溫度tri和濕球溫度twri；

　　b、由室內實(shí)時(shí)干球溫度tri和濕球溫度twri計算出室內實(shí)時(shí)空氣絕對含濕量dwi；由控制面板70設定的室內干球溫度trs和設定的室內相對濕度φrs計算出設定的室內濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs；

　　c、計算出控制面板70設定的室內干球溫度trs與控制面板70獲取的室內實(shí)時(shí)干球溫度tri之差δt，δt＝trs-tri，根據δt來(lái)控制制冷系統30的變頻壓縮機31的轉速；計算出設定的室內濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs與室內實(shí)時(shí)空氣絕對含濕量dwi之差δd，δd＝drs-dwi，根據δd來(lái)控制新風(fēng)除濕系統10的變頻壓縮機15的轉速。

　　在直流變頻風(fēng)機16作用下，室外空氣先后流經(jīng)過(guò)空氣濾網(wǎng)，表冷器11，蒸發(fā)器12，冷凝器13，在表冷器11前和冷凝器13后分別設置有溫濕度傳感器或溫度與相對濕度傳感器，風(fēng)路入口處為干球溫度ti和濕球溫度twi，風(fēng)路出口處為干球溫度to和濕球溫度two，濕空氣任意兩個(gè)參數可以獲取整個(gè)濕空氣狀態(tài)參數，由ti和twi可得出入口濕空氣絕對含濕量di，由to和two可以得出進(jìn)入房間前濕空氣絕對含濕量do。

　　空氣經(jīng)表冷器11后降溫除濕進(jìn)入蒸發(fā)器12進(jìn)一步降溫除濕，與冷凝器13換熱后，空氣干球溫度升高，由于沒(méi)有加濕作用，空氣相對濕度減小送入室內，為保持新風(fēng)送入室內空氣流暢，室內各房間設有空氣平衡孔，并在室內設有回風(fēng)風(fēng)機，保持房間空氣壓力基本平衡和可持續送入干燥新風(fēng)。

　　室內設置有主控板80和控制面板70，控制面板70設置有溫濕度傳感器并執行相關(guān)功能模式和相應干溫度、相對濕度等設置?？刂泼姘?0與主控板80以及新風(fēng)除濕系統控制器20、制冷系統控制器40等通過(guò)485通訊協(xié)議交換數據和控制指令。

　　其中溫度控制主要由制冷系統30隨控制面板70中傳感器感受到的溫度以及設定溫度之差(δt＝trs-tri)來(lái)控制變頻壓縮機31轉速發(fā)生變化，以上變化關(guān)系可以通過(guò)模糊控制方式實(shí)現，使壓縮機頻率變化δf∝δt。

　　濕度控制是通過(guò)新風(fēng)除濕系統控制器20與主控板80進(jìn)行485通訊協(xié)議獲取室內控制面板70獲取的室內實(shí)時(shí)干、濕球情況以及設定干球和相對濕度，即室內干球tri和室內濕球twri可以得出室內空氣絕對含濕量dwi；由設定干球trs和設定相對濕度φrs可以得出設定濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs；

　　新風(fēng)除濕系統有以下?tīng)顟B(tài)對送入室內空氣進(jìn)行控制：

　　a、當do

　　b、當dodrs時(shí)為加濕狀態(tài)，送入室內空氣具有加濕效果；

　　其中新風(fēng)除濕系統10的變頻壓縮機15的轉速變化由新風(fēng)除濕系統控制器20根據δd的變化進(jìn)行控制，并遵循條件a和b實(shí)現對室內濕度進(jìn)行控制。以上變化關(guān)系可以通過(guò)模糊控制方式實(shí)現，使壓縮機頻率變化δf∝δd。

　　當除濕控制滯后，而室外濕空氣絕對含濕量di大于室內設定絕對含濕量drs，由條件c顯然通過(guò)調整變頻壓縮機15轉速，降低除濕能力，減少除濕量可以實(shí)現對室內濕度補充，使之回到控制目標實(shí)現加濕效果。

　　在其中一個(gè)實(shí)施例中，為使變頻壓縮機31的頻率控制更精準，通過(guò)模糊控制方式，使制冷系統30中變頻壓縮機31的頻率變化δf1∝δt&δt，其中δt為室內實(shí)時(shí)干球溫度tri變化的加速度；為使變頻壓縮機15的頻率控制更精準，通過(guò)模糊控制方式，使新風(fēng)除濕系統10中變頻壓縮機15的頻率變化δf2∝δd&δd，其中δd為室內實(shí)時(shí)空氣絕對含濕量dwi變化的加速度。

　　以上所述實(shí)施例僅表達了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。