本實(shí)用新型涉及雙循環(huán)兩段式高精度冰水控溫系統(tǒng)，屬于冰水恒溫控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，制造大用量的恒溫冰水，大都采用獨(dú)立冰機(jī)供應(yīng)冷卻水PEX熱交換板系統(tǒng)，如圖1所示。

獨(dú)立冰機(jī)產(chǎn)生冷卻水，再透過熱交換板來降低進(jìn)水溫度，來達(dá)到出水的恒溫效果。系統(tǒng)的控溫方式分兩部份。

（一）獨(dú)立冰機(jī)采用溫度回差控制系統(tǒng)產(chǎn)生冷卻水，控制方式是當(dāng)冷卻水溫度超過設(shè)定值的5%時(shí)，獨(dú)立冰機(jī)的壓縮機(jī)啟動(dòng)工作。當(dāng)冷卻水溫度低過設(shè)定值的５％時(shí)，獨(dú)立冰機(jī)的壓縮機(jī)停止工作。

（二）熱交換板的進(jìn)水溫度在波動(dòng)時(shí)，為了達(dá)到恒溫效果，采用的是控制獨(dú)立冰機(jī)產(chǎn)生之冷卻水流入熱交換板的流量，當(dāng)進(jìn)水溫度波動(dòng)大過調(diào)節(jié)的能力時(shí)，需進(jìn)一步的調(diào)整冰機(jī)冷卻水的設(shè)定溫。冷卻水的流量控制方法主要有兩種：a、是在水管中加裝步進(jìn)馬達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)械閥，b、是在水管中加裝變頻冷卻水泵。

現(xiàn)有技術(shù)中，PEX熱交換板的溫度簡(jiǎn)易模型：

T'2=T'1-(?H/Ｖ_進(jìn)水?Ｃ)

其中，T'1為進(jìn)水溫，T'2為出水溫，

?H為單位時(shí)間經(jīng)PEX熱交換板被帶走的能量，

Ｖ_進(jìn)水為進(jìn)水的流量，

Ｃ為水的比熱容量。

?H＝K?(T'3-T'1) ?V_冷卻水

其中，T'3為獨(dú)立冰機(jī)產(chǎn)生冷卻水的溫度，

Ｋ為PEX熱交換板的熱交換系數(shù)，

V_冷卻水進(jìn)PEX熱交換板冷卻水的流量。

T'2=T'1-( K?(T'3-T'1) ?V_冷卻水)/(Ｖ_進(jìn)水?Ｃ)

現(xiàn)有系統(tǒng)的控制參數(shù)為V_冷卻水和T'3。

其控溫的精度為（K/(Ｖ_進(jìn)水? Ｃ)）(V_冷卻水? ?T'3 +T'3? ?V_冷卻水)

仔細(xì)分析，不難發(fā)現(xiàn)目前的系統(tǒng)存在如下缺點(diǎn)：

V_冷卻水控制，不論是步進(jìn)馬達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)械閥或是變頻冷卻水泵都是在改變水壓來達(dá)到水流的調(diào)節(jié)。流量與水壓平方成正比，因此在局限其調(diào)節(jié)能力，而且在調(diào)節(jié)的過程易產(chǎn)生溫度的波動(dòng)。

T'3采用溫度回差控制，在回差值設(shè)定上，一般都在±5% ，如果為了提高精度而降低回差值時(shí)，會(huì)造成冰機(jī)的壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)，降低壓縮機(jī)的壽命和耗能。同時(shí)回差控制無法達(dá)到連續(xù)性控溫的效果。

當(dāng)進(jìn)水溫度和流量在大波動(dòng)，超出了V_冷卻水控制的調(diào)節(jié)能力時(shí)，只能進(jìn)一步調(diào)整T3的門限值。因此在進(jìn)水溫度和流量存在大波動(dòng)的情況下，會(huì)造成增加恒溫控制難度和減低控溫精度。目前國(guó)內(nèi)可做到的控溫精度在±１^o。

PEX熱交換板材料存在效率衰減事實(shí)，讓能源使用效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供雙循環(huán)兩段式高精度冰水控溫系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化控制，達(dá)到連續(xù)性控溫與高精準(zhǔn)的恒溫結(jié)果，提高能源使用效率，除掉熱交換板材料存在的問題。

為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是：

雙循環(huán)兩段式高精度冰水控溫系統(tǒng)，包括第一冰水槽和第二冰水槽，第一冰水槽的進(jìn)水口與系統(tǒng)的進(jìn)水管道連接，第一冰水槽的出水口與第二冰水槽的進(jìn)水口連接，第二冰水槽的出水口與系統(tǒng)的出水管道連接，第一冰水槽中的熱交換管道通過一組冰水進(jìn)水管道、冰水出水管道和泵與工頻冰機(jī)連接，第二冰水槽的熱交換管道通過另一組冰水進(jìn)水管道、冰水出水管道和泵與變頻冰機(jī)連接。

所述變頻冰機(jī)采用溫度PID變頻壓縮機(jī)。

采用上述方案后，本實(shí)用新型以兩個(gè)冰機(jī)分兩段的形式不經(jīng)過PEX熱交換板直接產(chǎn)生恒溫冰水，簡(jiǎn)化了設(shè)備建置與簡(jiǎn)易的控制模式，除掉熱交換板材料，直接以工頻冰機(jī)和變頻冰機(jī)冷卻冰水來達(dá)到連續(xù)性控溫與高精準(zhǔn)的恒溫效果，提高了能源使用效率。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有恒溫冰水系統(tǒng)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型冰水控溫系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本實(shí)用新型揭示的雙循環(huán)兩段式高精度冰水控溫系統(tǒng)，包括第一冰水槽1和第二冰水槽2，第一冰水槽1的進(jìn)水口與系統(tǒng)的進(jìn)水管道連接，第一冰水槽1的出水口與第二冰水槽2的進(jìn)水口連接，第二冰水槽2的出水口與系統(tǒng)的出水管道連接，第一冰水槽1中內(nèi)置的熱交換管道通過一組冰水進(jìn)水管道、冰水出水管道和泵5與工頻冰機(jī)3連接，第二冰水槽2內(nèi)置的熱交換管道通過另一組冰水進(jìn)水管道、冰水出水管道和泵6與變頻冰機(jī)4連接。

工作時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)水流入第一冰水槽１，先由工頻冰機(jī)3按第一階段的溫度回差模式做初步調(diào)節(jié)控制，讓冰水先達(dá)到溫度T3(T3>T4), 再由進(jìn)入第二冰水槽２，由變頻冰機(jī)4做溫度微調(diào)精控到T4。此系統(tǒng)簡(jiǎn)化設(shè)備建置與簡(jiǎn)易的控制模式，直接以工頻冰機(jī)3和變頻冰機(jī)4冷卻冰水來達(dá)到恒溫效果。

此設(shè)計(jì)的溫度模型：

T2=T4，

T2為出水溫，T4為變頻冰機(jī)4的門限設(shè)定溫度。

溫度控制參數(shù)為T3和T4，

最終的控溫精度為?T4，

此設(shè)計(jì)的出水恒溫精度最終取決于變頻冰機(jī)4的控溫精度。

第一階段溫度控制：

當(dāng)系統(tǒng)的進(jìn)水溫度T1流入第一冰水槽1，工頻冰機(jī)3利用泵5和對(duì)應(yīng)的冰水進(jìn)水管道、冰水出水管道配合第一冰水槽1內(nèi)置的熱交換管道做循環(huán)，把第一冰水槽1的水冷卻至T3。工頻冰機(jī)3采用溫度回差控制模式，門限值T3，T3>T4，回差值5%。當(dāng)?shù)谝槐?的溫度達(dá)到1.05T3時(shí)，工頻冰機(jī)3的壓縮機(jī)啟動(dòng)工作。第一冰水槽1的溫度冷卻到0.95T3時(shí), 工頻冰機(jī)3的壓縮機(jī)停止工作。這一段主要目的是把水溫的變化控制在一區(qū)間，系統(tǒng)的進(jìn)水溫度和流量的波動(dòng)時(shí)，都能縮小在±１^o 或±5%。

第二階段溫度控制：

第一冰水槽1流入第二冰水槽2，變頻冰機(jī)4利用泵6和對(duì)應(yīng)的冰水進(jìn)水管道、冰水出水管道配合第二冰水槽2內(nèi)置的熱交換管道做循環(huán)，把第二冰水槽2水冷卻至T4=T2（目標(biāo)溫度），變頻冰機(jī)4采用溫度PID變頻壓縮機(jī)，這樣可以達(dá)到連續(xù)控溫的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高能源的利用率。

第一冰水槽1的冰水經(jīng)過工頻冰機(jī)3的調(diào)節(jié)，使溫度波動(dòng)控制在一個(gè)有效的小區(qū)間內(nèi)，而變頻冰機(jī)4只需要對(duì)這小區(qū)間做溫度調(diào)控，這樣可以降低了頻率的突變撓動(dòng)的情況和提高溫度的控溫精度，溫度的控制精度只受限于各別感測(cè)元件。

此系統(tǒng)的控溫精度最終可達(dá)到±0.15^o。能源使用效率提高了10%。

本實(shí)用新型改變了現(xiàn)有技術(shù)利用熱交換板的間接控溫，以兩段控溫手法來達(dá)到恒溫的目的。以第一段溫度回差控制把溫度的波動(dòng)控制到一個(gè)小范圍內(nèi)，第二段以PID變頻控制到精確溫度。