專利名稱：螺桿精密空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域是暖通空調(diào)領(lǐng)域，本發(fā)明創(chuàng)造所涉及的更具體的說(shuō)是中央空調(diào)領(lǐng)域中一種新的恒溫空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在商用精密空調(diào)領(lǐng)域中，制冷系統(tǒng)中一般采用定制冷量的壓縮機(jī)，在能量的調(diào)節(jié)上，通過(guò)控制壓縮機(jī)的運(yùn)行數(shù)量來(lái)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。因此，無(wú)論你采用多少定制冷量的壓縮機(jī)，其能量調(diào)節(jié)的性能曲線都是一種階段式的躍遷曲線，而不是圓滑的曲線。即這種精密空調(diào)具有控制精度不高，能量損耗較大的缺點(diǎn)。相對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用定制冷量的壓縮機(jī)越多，機(jī)組在制造過(guò)程中就越麻煩，在運(yùn)行過(guò)程中就越容易出現(xiàn)故障，給以后的維修和保養(yǎng)帶來(lái)了許多不便。
發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型的精密空調(diào)系統(tǒng)，包括精密空調(diào)的系統(tǒng)的改進(jìn)和控制兩個(gè)方面，能夠解決現(xiàn)有精密空調(diào)系統(tǒng)中上述的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精密空調(diào)能量的按需投入和受控環(huán)境溫度的高精度控制。
本發(fā)明創(chuàng)造的內(nèi)容是根據(jù)精密空調(diào)的控制要求，選用的控制硬件是DDC控制器，該控制器有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入和數(shù)字輸出接口。控制器采用的是+24VDC電源，0～10V和2～10V的標(biāo)準(zhǔn)電壓模擬信號(hào)或者4～20mV的標(biāo)準(zhǔn)電流模擬信號(hào)的輸入和輸出，以及數(shù)字信號(hào)的輸入和輸出。制冷系統(tǒng)中選用螺桿壓縮機(jī)和與之相匹配的冷凝器，干燥過(guò)濾器，膨脹閥，蒸發(fā)器等制冷裝置。
其控制原理是根據(jù)每個(gè)溫濕度都對(duì)應(yīng)唯一的一個(gè)焓值，編寫一種利用焓差來(lái)控制精密空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)行的控制程序。把溫濕度傳感器感應(yīng)到的溫濕度和用戶設(shè)定的溫濕度輸入控制器，在控制器里面先轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的焓值，然后進(jìn)行PID運(yùn)算。在運(yùn)算后輸出一個(gè)PID控制值(比例積分微分值)給壓縮機(jī)，通過(guò)改變螺桿壓縮機(jī)內(nèi)滑閥的位置來(lái)改變螺桿壓縮機(jī)內(nèi)齒輪嚙合的對(duì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)能量輸出的控制。
通過(guò)焓差計(jì)算法，制冷系統(tǒng)不再單獨(dú)受到溫度后濕度的控制，而是把溫濕度結(jié)合起來(lái)的焓值進(jìn)行控制。焓差較小時(shí)，系統(tǒng)只需啟動(dòng)小量加熱升溫和小冷量制冷即可滿足環(huán)境的控制要求。避免了大量的降溫抽濕和大量的加熱升溫，從而節(jié)省了能耗；焓差較大時(shí)，制冷系統(tǒng)根據(jù)DDC輸出的控制信號(hào)給螺桿壓縮機(jī)，通過(guò)改變壓縮機(jī)的內(nèi)滑閥的位置來(lái)控制壓縮機(jī)的冷量按需輸出。
加熱器控制在本發(fā)明創(chuàng)造精密空調(diào)系統(tǒng)中，通過(guò)溫度傳感器系統(tǒng)的加熱。當(dāng)實(shí)際的溫度高于設(shè)定值時(shí)加熱器關(guān)閉；當(dāng)實(shí)際的溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)，DDC控制器根據(jù)設(shè)定的溫度和實(shí)際溫度的溫差，經(jīng)過(guò)PID計(jì)算，求出加熱器開啟的組數(shù)，把信號(hào)傳送給執(zhí)行器執(zhí)行。
加濕器控制在本發(fā)明創(chuàng)造之中通過(guò)濕度傳感器控制加濕器的開度來(lái)控制加濕量，其控制方式是當(dāng)實(shí)際濕度高于設(shè)定濕度時(shí)，加濕器關(guān)閉；當(dāng)實(shí)際的濕度小于設(shè)定的濕度時(shí)，DDC控制器根據(jù)設(shè)定的值和實(shí)際值，經(jīng)PID運(yùn)算，求出一個(gè)開度控制值，控制加濕器的開度，從而達(dá)到了控制加濕器加濕量的目的。
本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明創(chuàng)造采用了先進(jìn)的DDC控制硬件結(jié)合PID(比例、積分、微分)焓差算法，與螺桿壓縮機(jī)相結(jié)合，能精確的把受控室的環(huán)境控制在一定的溫濕度范圍之內(nèi)。和傳統(tǒng)采用定制冷量壓縮機(jī)相比，大幅度節(jié)省能源，并提高了控制精度。該精密空調(diào)采用的控制器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的各種狀態(tài)，查詢當(dāng)前和設(shè)定的溫濕度等狀態(tài)。能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度設(shè)定點(diǎn)及各種參數(shù)的控制，包括加熱器控制、加濕器開度控制、壓縮機(jī)的能量輸出控制，傳感器的校正和定時(shí)開關(guān)機(jī)等。能夠監(jiān)視各部件的運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)和發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。
現(xiàn)有的螺桿壓縮機(jī)分為級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)和無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)，這兩種壓縮機(jī)的控制原理基本一樣，但是控制輸出信號(hào)不同。采用級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)，控制器輸出的是數(shù)字信號(hào)，而采用無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)，控制器輸出的是一個(gè)電壓后電流的模擬信號(hào)。
下面結(jié)合說(shuō)明附圖和實(shí)施案例，進(jìn)一步的描述本發(fā)明創(chuàng)造；

圖1現(xiàn)有技術(shù)中，采用了兩個(gè)定制冷量壓縮機(jī)的精密空調(diào)系統(tǒng)圖；圖2是該發(fā)明創(chuàng)造中，采用了螺桿壓縮機(jī)的系統(tǒng)圖；圖3是該發(fā)明創(chuàng)造中，采用級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)的控制流程框圖；圖4是該發(fā)明創(chuàng)造中，采用無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)的控制流程框圖。
在示圖1、2中，各個(gè)標(biāo)號(hào)統(tǒng)一說(shuō)明如下壓縮機(jī)1，蒸發(fā)器2，加熱器3，加濕器4，過(guò)濾網(wǎng)5，風(fēng)機(jī)6，干燥過(guò)濾器7，膨脹閥8，冷凝器9。在圖2中，壓縮機(jī)為螺桿壓縮機(jī)，有級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)和無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)可選。
在圖3、4中，圖3為采用了級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)的螺桿壓縮機(jī)，其輸出的信號(hào)為一個(gè)數(shù)字變量(ON/OFF)兩相開關(guān)，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 在實(shí)際的運(yùn)算中，將輸入量轉(zhuǎn)化為0～10V的標(biāo)準(zhǔn)模擬變量，即將給定值和過(guò)程變量標(biāo)準(zhǔn)化成0～10V之間的一個(gè)電壓值。輸出為一個(gè)數(shù)字變量用于控制壓縮機(jī)內(nèi)電磁閥的開啟和關(guān)閉，從而控制壓縮機(jī)能量的按需投入。例如，在PID值為25％開啟螺桿壓縮機(jī)的第一級(jí)，低于25％時(shí)關(guān)閉壓縮機(jī)；在PID值為50％時(shí)開啟壓縮機(jī)的第二級(jí)，低于50％時(shí)關(guān)閉第二級(jí)。
圖4為采用了無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)螺桿壓縮機(jī)，其輸入變量為一個(gè)0～10V的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，輸出變量也是一個(gè)0～10V的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)。其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下
壓縮機(jī)根據(jù)傳遞過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)，自動(dòng)改變壓縮機(jī)內(nèi)滑閥的位置，控制壓縮機(jī)的能量輸出。
在圖3、圖4中只有在室內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的情況下，其他部件才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，否則機(jī)組不能開啟。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的情況下，溫濕度傳感器感應(yīng)到的溫濕度傳送給DDC，DDC內(nèi)先轉(zhuǎn)化為焓值再和DDC內(nèi)用戶設(shè)定的溫濕度對(duì)應(yīng)的焓值進(jìn)行PID計(jì)算，輸出一個(gè)PID控制值給螺桿壓縮機(jī)。通過(guò)改變壓縮機(jī)內(nèi)滑閥的位置來(lái)控制壓縮機(jī)的能量輸出，從而實(shí)現(xiàn)了控制精密空調(diào)制冷和除濕的目的。
加熱器控制采用PID調(diào)節(jié)控制算法，把感應(yīng)到的實(shí)際溫度和設(shè)定的溫度對(duì)比。當(dāng)高于設(shè)定值時(shí)，加熱器關(guān)閉；當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，根據(jù)PID計(jì)算出來(lái)的結(jié)果來(lái)決定加熱器開啟的組數(shù)。
加濕器控制加濕器加濕量的多少是通過(guò)控制加濕器的開度實(shí)現(xiàn)，加濕器開度由DDC控制器控制。把設(shè)定的濕度和實(shí)際的濕度信號(hào)傳遞給DDC控制器，在控制器里經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，輸出一個(gè)控制信號(hào)給加濕器，通過(guò)控制器的開度控制了精密空調(diào)的加濕量。
權(quán)利要求
1.一種采用螺桿壓縮機(jī)和DDC控制系統(tǒng)相結(jié)合的精密空調(diào)，包括依序連接的螺桿壓縮機(jī)，與壓縮機(jī)相適配的蒸發(fā)器、電加熱PTC、加濕器、干燥過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)、膨脹閥、冷凝器、油分離器、過(guò)濾網(wǎng)、傳感器和DDC控制器，其特征在于該DDC控制器的輸出接口與控制單元的DDC控制器接線端子相連接，所述傳感和控制單元將受控環(huán)境的溫濕度通過(guò)傳感器感應(yīng)出來(lái)并把信號(hào)傳送至DDC控制器，DDC控制器把溫濕度傳感器感應(yīng)到的溫濕度對(duì)應(yīng)的焓值和DDC控制器內(nèi)用戶自設(shè)的溫濕度對(duì)應(yīng)的焓值通過(guò)DDC控制器的PID計(jì)算，輸出一個(gè)PID控制信號(hào)給螺桿壓縮機(jī)，通過(guò)改變壓縮機(jī)內(nèi)滑閥的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)能量的按需輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述采用螺桿壓縮機(jī)和DDC控制相的精密空調(diào)系統(tǒng)，如果采用的是級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)是螺桿壓縮機(jī)，控制器輸出給壓縮機(jī)的是一個(gè)數(shù)字信號(hào)，通過(guò)控制壓縮機(jī)內(nèi)的電磁閥來(lái)控制壓縮機(jī)能量的按需輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述螺桿精密空調(diào)系統(tǒng)，如果采用的為無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)是螺桿壓縮機(jī)，則DDC輸出的是一個(gè)模擬控制信號(hào)，壓縮機(jī)根據(jù)模擬信號(hào)自動(dòng)改變壓縮機(jī)內(nèi)滑閥的位置，實(shí)現(xiàn)能量的按需輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，該螺桿精密空調(diào)系統(tǒng)的加熱器是由溫度決定。溫度低時(shí)，通過(guò)PID計(jì)算求出加熱器開啟的組數(shù)，加熱器開啟相應(yīng)的組數(shù)；溫度高時(shí)加熱器關(guān)閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述，該螺桿精密空調(diào)系統(tǒng)中的加濕器通過(guò)濕度傳感器控制。濕度高時(shí)，加濕器關(guān)閉；濕度低時(shí)，由設(shè)定的濕度和實(shí)際濕度經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，輸出一個(gè)控制信號(hào)，控制加濕器的開度，通過(guò)控制加濕器的開度控制加濕器的加濕量。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造介紹的是一種利用熱泵制熱和空氣質(zhì)量傳感器來(lái)控制受控室內(nèi)的空氣質(zhì)量的組合式精密空調(diào)系統(tǒng)。在本發(fā)明創(chuàng)造的精密空調(diào)過(guò)程中，在空氣處理過(guò)程中，采用空氣質(zhì)量傳感器，通過(guò)受控室內(nèi)的空氣質(zhì)量和要求的空氣質(zhì)量對(duì)比，輸出PID值來(lái)控制空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)閥門，從而控制受控環(huán)境的空氣質(zhì)量。在加熱過(guò)程中，通過(guò)能效比高的熱泵制熱，其控制方法是通過(guò)控制受控室內(nèi)的溫度和設(shè)定的溫度，通過(guò)PID運(yùn)算，輸出一個(gè)PID控制值，從而控制了機(jī)組的制熱，在其他控制方面，通過(guò)焓差控制壓縮機(jī)運(yùn)行來(lái)控制制冷和除濕，濕度控制加濕器，大大的節(jié)約了機(jī)組的能耗，實(shí)現(xiàn)了精密空調(diào)的精密控制。
文檔編號(hào)F24F11/00GK1690550SQ20041002701
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者方沛明 申請(qǐng)人:東莞市廣大制冷有限公司