低溫輻射型空調(diào)用新風(fēng)除濕系統(tǒng)及其控制方法與流程

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

　　背景技術(shù)：

　　家用空調(diào)在制熱過程中的吹風(fēng)使人感覺到寒冷且不舒適，為了解決這一問題市場出現(xiàn)了普通家用空調(diào)再加地暖兩套系統(tǒng)形式來解決制熱不舒適問題。實際上吹風(fēng)感即使在制冷時也會使人不舒適，而采用輻射型空調(diào)就可以較好地解決傳統(tǒng)空調(diào)吹風(fēng)的不舒適感，提高用戶使用空調(diào)的舒適度，以毛細管末端系統(tǒng)為代表的低溫輻射型空調(diào)由于明顯提升了制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度，能效大幅提升，舒適和節(jié)能使其迅速成為空調(diào)市場的熱點。

　　輻射型空調(diào)一般包含以下功能部件，室外側(cè)制冷系統(tǒng)、水循環(huán)裝置與室內(nèi)側(cè)輻射系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)與輻射系統(tǒng)通過水循環(huán)裝置實現(xiàn)熱量交換。不同于常規(guī)空調(diào)直接在室內(nèi)空間降溫過程同時除濕，由于輻射型空調(diào)末端一般在用戶裝修面內(nèi)，無法排水，而在制冷過程中不可避免出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，為解決這一問題一般系統(tǒng)還配置有新風(fēng)除濕系統(tǒng)，用除濕后的干燥新風(fēng)來置換室內(nèi)空氣，達到最終控制室內(nèi)濕度和防止制冷盤管結(jié)露作用。由于這一系統(tǒng)配置不同，輻射型空調(diào)可以實現(xiàn)溫度和濕度的同時控制，而常規(guī)空調(diào)只能控溫，實現(xiàn)濕度和溫度同時控制非常困難。

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

　　1、由于經(jīng)過制冷劑到水路，水路到比例調(diào)節(jié)閥(可選)，再到套管式換熱器，再和輸入室內(nèi)空氣進行換熱，顯然幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，使換熱效率大幅下降，整個系統(tǒng)能耗大幅增加，成本大幅增加，不利于低溫輻射型空調(diào)系統(tǒng)推廣。

　　2、制冷系統(tǒng)不僅要滿足室內(nèi)溫度，同時還要兼顧平衡新風(fēng)除濕機冷凝熱量以及除濕效果，所以制冷系統(tǒng)壓縮機能力會取三者需求最大值，會導(dǎo)致制冷系統(tǒng)壓縮機能耗顯著增加。

　　如何發(fā)揮低溫輻射空調(diào)節(jié)能舒適的優(yōu)點，降低系統(tǒng)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(tǒng)方案和控制方法面臨的問題。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

　　為實現(xiàn)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(diào)用新風(fēng)除濕系統(tǒng)，包括設(shè)于室外側(cè)的制冷系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)控制器、設(shè)于室內(nèi)側(cè)并通過水循環(huán)系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)交換熱量的幅射系統(tǒng)以及設(shè)于室內(nèi)側(cè)的控制面板和主控板，其特征在于，還包括新風(fēng)除濕系統(tǒng)和新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器；所述新風(fēng)除濕系統(tǒng)包括變頻壓縮機以及在室外到室內(nèi)的整個風(fēng)路上依次設(shè)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(cè)設(shè)有空氣濾網(wǎng)；所述水循環(huán)系統(tǒng)的出口一路連接幅射系統(tǒng)的進口，另一路連接表冷器的進口；所述水循環(huán)系統(tǒng)的進口一路連接幅射系統(tǒng)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口連接，所述冷凝器的出口經(jīng)節(jié)流裝置后與蒸發(fā)器的進口連接，所述蒸發(fā)器的出口與變頻壓縮機的進氣口連接；所述新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器包括通訊模塊、控制模塊、驅(qū)動模塊和傳感器模塊，所述控制模塊分別連接通訊模塊、驅(qū)動模塊和傳感器模塊，所述傳感器模塊包括設(shè)于表冷器靠近室外一側(cè)和冷凝器靠近室內(nèi)一側(cè)的溫濕度傳感器或溫度與相對濕度傳感器；所述驅(qū)動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(diào)用新風(fēng)除濕系統(tǒng)的控制方法，步驟如下：

　　a、由控制面板獲取室內(nèi)實時干球溫度tri和濕球溫度twri；

　　b、由室內(nèi)實時干球溫度tri和濕球溫度twri計算出室內(nèi)實時空氣絕對含濕量dwi；由控制面板設(shè)定的室內(nèi)干球溫度trs和設(shè)定的室內(nèi)相對濕度φrs計算出設(shè)定的室內(nèi)濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs；

　　c、計算出控制面板設(shè)定的室內(nèi)干球溫度trs與控制面板獲取的室內(nèi)實時干球溫度tri之差δt，δt＝trs-tri，根據(jù)δt來控制制冷系統(tǒng)的變頻壓縮機的轉(zhuǎn)速；計算出設(shè)定的室內(nèi)濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs與室內(nèi)實時空氣絕對含濕量dwi之差δd，δd＝drs-dwi，根據(jù)δd來控制新風(fēng)除濕系統(tǒng)的變頻壓縮機的轉(zhuǎn)速。

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

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　1、和現(xiàn)有的新風(fēng)除濕系統(tǒng)相比，本發(fā)明改進的新風(fēng)除濕系統(tǒng)取消了套管式換熱器，比例調(diào)節(jié)閥等，簡化了新風(fēng)除濕機的系統(tǒng)方案，在控制上不對送入室內(nèi)的空氣干球溫度進行控制，只負責(zé)空氣除濕，對送入室內(nèi)新風(fēng)中絕對含濕量進行控制，現(xiàn)有的新風(fēng)除濕系統(tǒng)中被冷水平衡的冷凝熱和壓縮機功率產(chǎn)生的熱量會由新風(fēng)帶入到室內(nèi)，而本來平衡這一熱量就是使用制冷系統(tǒng)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(nèi)統(tǒng)一進行，對用戶感受實際是一樣的，本發(fā)明實現(xiàn)對室內(nèi)溫、濕度獨立控制，大幅降低新風(fēng)系統(tǒng)方案成本，同時解決由于環(huán)境溫度和濕度不平衡情況下可能存在的過度耗功或過度除濕問題；

　　2、通過對房間溫度和濕度分別用不同部件和不同參數(shù)控制實現(xiàn)獨立控制，各部件分別按各自最優(yōu)控制方式運行，實現(xiàn)系統(tǒng)控制精度和系統(tǒng)節(jié)能效果，解決現(xiàn)有產(chǎn)品存在系統(tǒng)復(fù)雜、換熱效率低、成本高，對不同季節(jié)工況條件適應(yīng)能力差等問題。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)原理示意圖；

　　圖2為本發(fā)明實施例的控制原理示意圖；

　　附圖標記：10-新風(fēng)除濕系統(tǒng)，11-表冷器，12-蒸發(fā)器，13-冷凝器，14-節(jié)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(tǒng)控制器，21-控制模塊，22-傳感器模塊，23-驅(qū)動模塊，24-通訊模塊，30-制冷系統(tǒng)，31-變頻壓縮機，32-四通閥，33-節(jié)流裝置，34-蒸發(fā)器，35-電機，36-風(fēng)扇，40-制冷系統(tǒng)控制器，41-控制模塊，42-傳感器模塊，43-驅(qū)動模塊，44-通訊模塊，50-水循環(huán)系統(tǒng)，51-水箱，52-水泵，53-三分閥，54-三分閥，60-幅射系統(tǒng)，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。

　　具體實施方式

　　下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。

　　實施例

　　如圖1、圖2所示，一種低溫輻射型空調(diào)用新風(fēng)除濕系統(tǒng)，包括設(shè)于室外側(cè)的制冷系統(tǒng)30及制冷系統(tǒng)控制器40、設(shè)于室內(nèi)側(cè)并通過水循環(huán)系統(tǒng)50與制冷系統(tǒng)30交換熱量的幅射系統(tǒng)60以及設(shè)于室內(nèi)側(cè)的控制面板70和主控板80，還包括新風(fēng)除濕系統(tǒng)10和新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器20；所述新風(fēng)除濕系統(tǒng)10包括變頻壓縮機15以及在室外到室內(nèi)的整個風(fēng)路上依次設(shè)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(cè)設(shè)有空氣濾網(wǎng)；所述水循環(huán)系統(tǒng)50的出口一路連接幅射系統(tǒng)60的進口，另一路連接表冷器11的進口；所述水循環(huán)系統(tǒng)50的進口一路連接幅射系統(tǒng)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的進口連接，所述冷凝器13的出口經(jīng)節(jié)流裝置14后與蒸發(fā)器12的進口連接，所述蒸發(fā)器12的出口與變頻壓縮機15的進氣口連接；所述新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器20包括通訊模塊24、控制模塊21、驅(qū)動模塊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(qū)動模塊23和傳感器模塊22，所述傳感器模塊22包括設(shè)于表冷器11靠近室外一側(cè)和冷凝器13靠近室內(nèi)一側(cè)的溫濕度傳感器或溫度與相對濕度傳感器；所述驅(qū)動模塊23分別連接變頻壓縮機15和直流變頻風(fēng)機16。

　　在本實施例中，制冷系統(tǒng)與新風(fēng)除濕系統(tǒng)均為蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，管路內(nèi)采用的是制冷劑(如r410a等)通過板換或套管式熱交換器與水進行換熱，水路由水泵驅(qū)動，送入新風(fēng)除濕系統(tǒng)和室內(nèi)輻射系統(tǒng)。

　　其中，室內(nèi)的主控板80包括控制模塊81、通訊模塊82、電源模塊83；室內(nèi)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(tǒng)控制器40包括控制模塊41、傳感器模塊42、驅(qū)動模塊43、通訊模塊44。

　　在其中一個實施例中，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(shù)有干球溫度、濕球溫度、相對濕度、絕對含濕量、焓值、露點溫度等，干、濕球溫度和相對濕度屬于可測量參數(shù)，絕對含濕量、焓值等屬于計算參數(shù)，以上參數(shù)只要知道任意兩種參數(shù)，通過計算公式就能獲取整個濕空氣的狀態(tài)。

　　本發(fā)明采用室內(nèi)控制面板70實時采集的室內(nèi)空氣的干球、相對濕度(或濕球溫度)作為當(dāng)前室內(nèi)濕空氣狀態(tài)參數(shù)，我們可以獲取當(dāng)前空氣絕對含濕量di以及露點溫度tli，計算用戶設(shè)定(或系統(tǒng)默認)相對濕度作為控制濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，可以得出未來控制的空氣絕對含濕量dt，這樣制冷系統(tǒng)30和水循環(huán)系統(tǒng)50負責(zé)室內(nèi)降溫工作，使室內(nèi)溫度位于用戶設(shè)定溫度范圍內(nèi)，新風(fēng)除濕系統(tǒng)10負責(zé)除濕，將干燥后新風(fēng)送入室內(nèi)，室內(nèi)絕對含濕量之差δd1＝dt-di用于控制新風(fēng)除濕系統(tǒng)10的工作能力。

　　由于制冷速度(溫度控制)和除濕量(濕度控制)是分開兩個部件獨立完成，在室內(nèi)溫度下降過程中，室內(nèi)溫度和絕對含濕量兩個參數(shù)決定整個室內(nèi)濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，溫度和濕度會存在以下三種情況：

　　a、除濕速度大于制冷速度，實時相對濕度較用戶設(shè)定更低；

　　b、除濕速度與制冷速度同步，實時相對濕度與用戶設(shè)定相當(dāng)；

　　c、除濕速度小于制冷速度，實時相對濕度比用戶設(shè)定要高；

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

　　現(xiàn)有技術(shù)方案中，新風(fēng)除濕系統(tǒng)通過水循環(huán)裝置利用套管式換熱器采用制冷系統(tǒng)部分制冷量來平衡新風(fēng)除濕機系統(tǒng)的冷凝熱和壓縮機功率，實現(xiàn)對送入室內(nèi)新風(fēng)的較低溫度和濕度控制。該方案不僅系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，可靠性低，而且由于它是對相對濕度進行控制，會在環(huán)境溫濕度不平衡過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，實際屬于干燥情況，但現(xiàn)有方案仍然會啟動除濕功能，將相對濕度控制在除濕機控制目標內(nèi)，一方面無謂耗費電能，而且使室內(nèi)更干燥，舒適度更差；

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

　　和現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的新風(fēng)除濕系統(tǒng)取消了套管式換熱器，比例調(diào)節(jié)閥等，簡化了新風(fēng)除濕的系統(tǒng)方案。在控制上不對送入室內(nèi)的空氣干球溫度進行控制，只對負責(zé)空氣除濕，對送入室內(nèi)新風(fēng)中絕對含濕量進行控制。現(xiàn)有技術(shù)方案中被冷水平衡的冷凝熱和壓縮機功率產(chǎn)生熱量會由新風(fēng)帶入到室內(nèi)，而本來平衡這一熱量就是使用制冷系統(tǒng)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(nèi)統(tǒng)一進行，對用戶感受實際是一樣的，本發(fā)明可實現(xiàn)對室內(nèi)溫、濕度獨立控制，大幅降低新風(fēng)系統(tǒng)方案成本，同時解決由于環(huán)境溫度和濕度不平衡情況下可能存在的過度耗功或過度除濕問題。

　　一種如上所述的低溫輻射型空調(diào)用新風(fēng)除濕系統(tǒng)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(nèi)實時干球溫度tri和濕球溫度twri；

　　b、由室內(nèi)實時干球溫度tri和濕球溫度twri計算出室內(nèi)實時空氣絕對含濕量dwi；由控制面板70設(shè)定的室內(nèi)干球溫度trs和設(shè)定的室內(nèi)相對濕度φrs計算出設(shè)定的室內(nèi)濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs；

　　c、計算出控制面板70設(shè)定的室內(nèi)干球溫度trs與控制面板70獲取的室內(nèi)實時干球溫度tri之差δt，δt＝trs-tri，根據(jù)δt來控制制冷系統(tǒng)30的變頻壓縮機31的轉(zhuǎn)速；計算出設(shè)定的室內(nèi)濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs與室內(nèi)實時空氣絕對含濕量dwi之差δd，δd＝drs-dwi，根據(jù)δd來控制新風(fēng)除濕系統(tǒng)10的變頻壓縮機15的轉(zhuǎn)速。

　　在直流變頻風(fēng)機16作用下，室外空氣先后流經(jīng)過空氣濾網(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(shè)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，濕空氣任意兩個參數(shù)可以獲取整個濕空氣狀態(tài)參數(shù)，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后降溫除濕進入蒸發(fā)器12進一步降溫除濕，與冷凝器13換熱后，空氣干球溫度升高，由于沒有加濕作用，空氣相對濕度減小送入室內(nèi)，為保持新風(fēng)送入室內(nèi)空氣流暢，室內(nèi)各房間設(shè)有空氣平衡孔，并在室內(nèi)設(shè)有回風(fēng)風(fēng)機，保持房間空氣壓力基本平衡和可持續(xù)送入干燥新風(fēng)。

　　室內(nèi)設(shè)置有主控板80和控制面板70，控制面板70設(shè)置有溫濕度傳感器并執(zhí)行相關(guān)功能模式和相應(yīng)干溫度、相對濕度等設(shè)置?？刂泼姘?0與主控板80以及新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器20、制冷系統(tǒng)控制器40等通過485通訊協(xié)議交換數(shù)據(jù)和控制指令。

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

　　濕度控制是通過新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器20與主控板80進行485通訊協(xié)議獲取室內(nèi)控制面板70獲取的室內(nèi)實時干、濕球情況以及設(shè)定干球和相對濕度，即室內(nèi)干球tri和室內(nèi)濕球twri可以得出室內(nèi)空氣絕對含濕量dwi；由設(shè)定干球trs和設(shè)定相對濕度φrs可以得出設(shè)定濕空氣狀態(tài)的絕對含濕量drs；

　　新風(fēng)除濕系統(tǒng)有以下狀態(tài)對送入室內(nèi)空氣進行控制：

　　a、當(dāng)do

　　b、當(dāng)dodrs時為加濕狀態(tài)，送入室內(nèi)空氣具有加濕效果；

　　其中新風(fēng)除濕系統(tǒng)10的變頻壓縮機15的轉(zhuǎn)速變化由新風(fēng)除濕系統(tǒng)控制器20根據(jù)δd的變化進行控制，并遵循條件a和b實現(xiàn)對室內(nèi)濕度進行控制。以上變化關(guān)系可以通過模糊控制方式實現(xiàn)，使壓縮機頻率變化δf∝δd。

　　當(dāng)除濕控制滯后，而室外濕空氣絕對含濕量di大于室內(nèi)設(shè)定絕對含濕量drs，由條件c顯然通過調(diào)整變頻壓縮機15轉(zhuǎn)速，降低除濕能力，減少除濕量可以實現(xiàn)對室內(nèi)濕度補充，使之回到控制目標實現(xiàn)加濕效果。

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

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