基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装置，通过在风机盘管回风入口处设置温度传感器，控制器根据温度传感器测量值确定室内温度，将其与控制面板端人为输入的环境温度设定值比较，得到室内温度与设定温度的偏差值，利用PID运算得到电动水阀开度数据和风机转速数据，转为控制信号同时发送到电动水阀和风机变频器，使二者同步动作，构成根据室内温度和温度设定值的偏差自动调节风机转速和电动水阀开度的风机盘管温度控制结构；电动水阀在自动调节过程中始终受到开度限位的限制，开度限位由风机盘管与水管管径的匹配关系确定。本实用新型可提高传统风机盘管末端支路的水换热温差稳定性，具有节能高效、换热稳定和自动调节的特点。
【专利说明】
基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管溫度控制装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管溫度控制装 置，属于暖通空调技术领域。
【背景技术】
[0002] 风机盘管是中央空调的末端产品，由热交换器、水管、过滤器、风扇、接水盘、排气 阀和支架等组成，其工作原理是机组内不断的再循环所在房间的空气，使空气通过冷水(热 水)盘管后被冷却(加热），W保持房间溫度的恒定。
[0003] 随着风机盘管技术的不断发展，运用的领域也随之变大，现主要运用在办公室、医 院、科研机构等一些场所。风机盘管主要是通过依靠风机的强制作用，通过表冷器的作用达 到预期的效果。
[0004] 现有技术中，集中空调系统的末端换热性能对系统的运行情况有很大的影响。一 般的风机盘管，风量可人为调节，水路采用电动阀进行通断控制。当空气入口参数固定，风 量为设计风量时，只有当水量和冷量均为设计工况时，进出口溫差才是设计溫差。若水量减 少，则冷量减少，同时进出口溫差会大于设计溫差。若水量过大，则进出口溫差会小于设计 溫差。为了保证冷冻水系统的节能效果，就必须限制"大流量，小溫差"的现象，保证末端的 换热效果和合理的水力平衡性能。
[0005] 风机盘管末端支路的冷冻水流量同时受风机盘管的水阻力、风机盘管进出水管的 水阻力和风机盘管的水路阀口阻力等的影响。其中，风机盘管进出水管的水阻力包括沿程 阻力和局部阻力的水阻力，沿程阻力主要受水管管径和管长的影响。由于阀口的尺寸是根 据水管的管径选取的，因此水路阀口水阻的大小也受到进出水管的管径的影响。实际应用 中，当水管管径相对于风机盘管的需要流量而言过大或过小时，阀口的开度就应该与水管 的管径有关；否则，需要调节该段末端支路的换热量时，若骤开骤关阀口，水路的阻力和该 末端支路的水换热溫差也会忽升忽降，影响整个冷冻水系统的控制稳定性。
[0006] 现有技术的风机盘管结构，由于没有设置根据风机盘管与其水管管径匹配关系控 制水阀开度限位的结构，因此存在需要调节该段末端支路的换热量时，骤开骤关阀口，造成 水路的阻力和该末端支路的水换热溫差忽升忽降，影响整个冷冻水系统的控制稳定性的缺 陷。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的，是为了解决现有风机盘管结构存在水路的阻力和该末端支路 的水换热溫差忽升忽降、影响整个冷冻水系统的控制稳定性的问题，提供一种基于与水管 管径匹配控制水阀开度的风机盘管溫度控制装置，该装置通过控制电动水阀的最大开度和 根据室内溫度与设定溫度的偏差值进一步设定电动水阀的实际开度，具有准确调节风机盘 管水管流量、提高冷冻水系统的稳定性的特点。
[000引本实用新型的目的可通过W下的技术方案达到：
[0009] 基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管溫度控制装置，包括风机盘管、电 动水阀、控制器和控制面板，其结构特点在于：
[0010] 1)在风机盘管回风入口处设有回风溫度传感器，在风机盘管内设有风机；电动水 阀安装在风机盘管进水端，风机盘管的型号与水管管径匹配W控制电动水阀开度的最大限 位，控制器控制电动水阀的开度调节在开度限位范围内；构成根据风机盘管与水管管径匹 配自动调节电动水阀开度的风机盘管溫度控制结构；
[0011] 2)风机盘管的型号为FC800下，在中档风量时冷量为6550W，热量为9260W，风机最 大风量为1360m 3 A，设计供回水溫差为5度;或者风机盘管型号为FC400，在中档风量时冷量 为3290W，热量为4530W，风机最大风量为680mVh，设计供回水溫差为5度;风机盘管1连接的 水管管径为1英寸或W下时，电动水阀的开度限位可达到水阀开度的100%;当风机盘管连 接的水管管径为1英寸W上而小于或等于1英寸半时，电动水阀的开度限位可达到水阀开度 的80%;当风机盘管1连接的水管管径为大于1英寸时，电动水阀的开度限位是水阀开度的 60%。
[0012] 实际应用中，由控制器根据风机盘管的水管管径匹配控制电动水阀开度的最大限 位，W控制电动水阀的开度调节在开度限位范围内；控制器通过检测回风溫度传感器的输 出信号，判断室内溫度和设定溫度的偏差，W控制电动水阀的开度调节和风机转速调节同 步进行;溫度设定由控制面板输入并传送到控制器，控制器根据回风溫度传感器反馈的数 据确定室内溫度，并将获得的溫度设定值和室内溫度数据进行比较处理，得到风机转速控 制信号和电动水阀开度控制信号，构成根据风机盘管的水管管径匹配自动调节电动水阀开 度的风机盘管溫度控制结构。
[0013] 本实用新型的目的还可通过W下的技术方案达到：
[0014] 进一步的，控制器设有多个I/O端口，其中，模拟量输入端口AI包括回风溫度信号 输入端、电动水阀开度反馈信号输入端、风机转速反馈信号输入端，模拟量输出端口 AO包括 电动水阀开度控制信号输出端、风机转速控制信号输出端，数字量输入端口 DI包括风机启 停状态信号输入端、手动自动状态信号输入端、故障报警信号输入端，数字量输出端口 DO包 括风机启停控制信号输出端、手动自动转换控制信号输出端。
[0015] 进一步的，所述控制器的模拟量输入端口AI及模拟量输出端口AO的信号传输共同 构成了自动循环运行的信号传输结构。
[0016] 进一步的，控制器根据回风溫度传感器反馈的数据确定室内溫度，并将获得的溫 度设定值和室内溫度数据利用PID运算处理，得到风机转速控制信号和电动水阀开度控制 信号。
[0017] 进一步的，所述的电动水阀为电动调节阀，阀口开度可通过电信号调节，其供电由 控制器电源直接供应，并可通过控制器的控制信号控制阀口开度。
[0018] 进一步的，所述水阀开度限位在装置工作前写入控制器中，控制器根据环境溫度 变化持续发送阀口开度控制信号，确保阀口开度变化率较低，阀口最大开度不大于开度限 位。
[0019] 进一步的，所述控制面板包括显示屏及操作按键，可通过按键设定房间溫度，显示 屏可显示房间当前溫度、设定溫度、风机盘管启停状态、风量大小和电动水阀开度中的一个 或多个。
[0020] 进一步的，所述的风机为直流无刷风机或变频风机，风机盘管正常工作时风机静 压为10-50Pa，风机静压最大不超过lOOPa。
[0021] 本实用新型具有W下突出的有益效果：
[0022] 1、本实用新型在风机盘管回风入口处设有回风溫度传感器，在风机盘管内设有风 机；由控制器根据风机盘管的水管管径匹配控制电动水阀开度的最大限位，W控制电动水 阀的开度调节在开度限位范围内；控制器通过检测回风溫度传感器的输出信号，判断室内 溫度和设定溫度的偏差，W控制电动水阀的开度调节和风机转速调节同步进行;溫度设定 由控制面板输入并传送到控制器，控制器根据回风溫度传感器反馈的数据确定室内溫度， 并将获得的溫度设定值和室内溫度数据进行比较处理，得到风机转速控制信号和电动水阀 开度，构成根据室内溫度和溫度设定值的偏差自动调节风机转速和电动水阀开度的风机盘 管溫度控制结构；因此能够解决现有风机盘管结构存在水路的阻力和该末端支路的水换热 溫差忽升忽降、影响整个冷冻水系统的控制稳定性的问题，具有准确调节风机盘管水管流 量、提高冷冻水系统的稳定性的有益效果。
[0023] 2、本实用新型通过对电动水阀设定最大开度限位，有效避免"大流量，小溫差"的 冷冻水现象，在保证提供需要的换热量的同时，风机盘管的冷冻水流量较低，冷冻水系统节 能效果好。
[0024] 3、本实用新型在限定电动水阀最大开度的基础上，控制器根据变化的环境溫度进 一步调整电动水阀开度和风机转速，提高冷冻水系统的换热溫差，而又避免了冷冻水流量 超出需求量，有效解决传统的电动水阀骤开骤关造成的水换热溫差忽升忽降，换热性稳定， 冷冻水溫差较大，换热性能高。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型的一个具体实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实施方式作进一步的详细说明。
[0027] 具体实施例1:
[00%]参照图1，本实施例包括风机盘管1、电动水阀2、控制器3和控制面板4,在风机盘管 1回风入口处设有回风溫度传感器5,在风机盘管1内设有风机;电动水阀2安装在风机盘管1 进水端，风机盘管1的型号与水管管径匹配W控制电动水阀2开度的最大限位，控制器3控制 电动水阀2的开度调节在开度限位范围内；构成根据风机盘管1与水管管径匹配自动调节电 动水阀2开度的风机盘管1溫度控制结构;风机盘管1的型号为FC800下，在中档风量时冷量 为6550W，热量为9260W，风机最大风量为1360m 3/h，设计供回水溫差为5度;风机盘管1连接 的水管管径为1英寸或W下时，电动水阀2的开度限位可达到水阀开度的100%;当风机盘管 1连接的水管管径为1英寸W上而小于或等于1英寸半时，电动水阀2的开度限位可达到水阀 开度的80%;当风机盘管1连接的水管管径为大于1英寸时，电动水阀2的开度限位是水阀开 度的60 %。
[0029] 本实施例中：
[0030] 电动水阀2为电动调节阀，阀口开度可通过电信号调节，其供电由控制器3电源直 接供应，并可通过控制器3的控制信号控制阀口开度。所述控制器3的模拟量输入端口 Al及 模拟量输出端口 AO的信号传输共同构成了自动循环运行的信号传输结构。
[0031] 风机盘管1采用常规技术的风机盘管，电动水阀2采用常规技术中电动调节水阀， 控制器3采用常规技术的现场控制器或单片机控制器，控制面板4采用常规技术带若干个功 能信号输入按键的显示屏构成。
[0032] 控制器3对各个部件的监控可显示在控制面板4上，控制面板4由显示屏及操作按 键构成，可通过操作按键设定溫度，亦可通过操作按键输入控制信号，如对风机的启停控 审IJ、手动自动切换控制等;显示屏可同时显示多个数据，如房间当前溫度、设定溫度、风机盘 管1启停状态、风量大小和电动水阀2开度，亦可设置仅显示其中一项。
[0033] 控制器3带多个信号传输端口，其中模拟量信号传输端口包括模拟量输入端口AI 及模拟量输出端口 AO两种，回风溫度传感器5信号输出端、风机电机转速信号输出端和电动 水阀2开度信号输出端连接控制器3AI信号输入端口；风机电机变频器控制信号输入端和电 动水阀2开度控制输入端连接控制器3A0信号输出端口；
[0034] 数字量信号传输端口包括DI和DO两种，风机启停控制器3信号输出端、手动自动切 换器信号输出端和故障自动报警器信号输出端连接控制器3DI信号输入端;风机启停控制 器3信号输入端和手动自动切换器信号输入端连接控制器3D0信号输出端(注:为简化实用 新型结构，附图中未示出报警器、手动自动切换器等现有技术）；控制器3通过DI端口可监控 装置的启停状态、手动自动控制状态和故障自动报警器的运行状态，可通过DO端口输出控 制信号，对风机的启动或停止、手动或自动进行控制切换。
[0035] 控制器3的模拟量输入端口 AI及模拟量输出端口 AO的信号传输共同构成了装置自 动循环运行的信号传输结构。装置自动循环运行的信号传输结构，为装置在自动循环运行 和适应环境变化提供了持续的变化信号源，使装置能根据变化信号自动调整自身运作状 态。控制器3在计算风机转速和电动水阀2开度时，根据回风溫度传感器5反馈的数据确定室 内溫度，并利用室内环境溫度和设定溫度的偏差值通过PID运算得到。工作时回风溫度传感 器5持续测量室内环境溫度并向控制器3反馈数据，当室内环境溫度发生变化时，控制器3重 新进行室内溫度与设定溫度偏差值的计算，并利用新的偏差值进行PID运算处理，得到新的 风机转速控制信号和电动水阀2开度控制信号，重新调整风机转速和电动水阀2的开度，达 到根据室内溫度变化自动调整装置运作W提高冷冻水系统稳定性的效果。
[0036] 水阀开度限位在装置工作前写入控制器3中，控制器討良据环境溫度变化持续发送 阀口开度控制信号，由于环境溫度变化速度较慢，随之变化的阀口开度也缓慢调整，确保阀 口开度变化率较低，有效避免阀口骤开骤关的情况发生，确保水管末端支路换热溫差不会 忽升忽降，提高冷冻水系统的换热稳定性，同时，阀口在调节开度时，阀口最大开度不大于 开度限位。
[0037] 风机盘管1中的风机为直流无刷风机或变频风机，W便于控制器3对风机转速的调 整，风机盘管1正常工作时风机静压为10-50Pa，风机静压最大不超过lOOPa。
[0038] 电动水阀2为电动调节阀，可通过电信号而改变阀口的开度，进而调节阀口的流通 能力，控制进入换热盘管的水量。实际应用中，可W在电动水阀的出水口处设置流量检测 头，通过流量检测头检测电动水阀的流量并送到控制器3的流量反馈输入端，由控制器根据 流量判断电动水阀2的开度。
[0039] 本实用新型应用在风机盘管I型号为FC800下，国标工况下中档风量时冷量为 6550W，热量为9260W。风机转速可调，风机最大风量为1360m3/h。设计供回水溫差为5度。该 风机盘管1水阀开度限位关系表如下：
[0040]
[0041] 当风机盘管1连接的水管管径为25mm或W下时，电动水阀2的开度限位可达到水阀 开度的100%;当风机盘管1连接的水管管径为25mmW上而小于或等于40mm时，电动水阀2的 开度限位可达到水阀开度的80%;当风机盘管1连接的水管管径为40mm或W上时，电动水阀 2的开度限位是水阀开度的60%。
[0042] 试验表明：确定水管管径大小，即确定水阀开度限位，在空调冷负荷范围内，测定 各个设定溫度对风机盘管1换热性能的影响，在各个溫度设定值下，室内溫度未达到设定溫 度时，控制器討良据当前的回风溫度和房间溫度设定值的偏差，利用PID运算处理后，将运算 结果转换为控制信号发送给电动水阀和风机的变频器，同时控制水阀开度和风机转速，调 整室内溫度，在电动水阀2开度调节过程中，最大开度不大于开度限位，未发生"大流量，小 溫差"现象，水量冷量均达到设计工况。
[0043]
【申请人】实际使用表明：
[0044] 风机盘管供、回水溫差一定，供水溫度越高，制冷量减幅越大，除湿能力下降。风机 盘管风量一定，供水溫度一定，供水量变化时，制冷量随供水量的变化而变化，根据部分风 机盘管产品性能统计，当供水溫度为rC，供水量减少到80 %时，制冷量为原来的92%左右， 说明当供水量变化时对制冷量的影响较为缓慢。
[0045] 风机盘管供、回水溫差一定，供水溫度升高时，制冷量随着减少，据统计，供水溫度 升高TC时，制冷量减少10 %左右，供水溫度越高，减幅越大，除湿能力下降。
[0046] 供水条件一定，风机盘管风量改变时，制冷量和空气处理洽差随着变化，一般是制 冷量减少，洽差增大，单位制冷量风机耗电变化不大。
[0047] 风机盘管进、出水溫差增大时，水量减少，换热盘管的传热系数随着减小。另外，传 热溫差也发生了变化，因此，风机盘管的制冷量随供回水溫差的增大而减少，据统计当供水 溫度为rc，供、回水溫差从5 °c提高到rc时，制冷量可减少17 %左右。
[004引热环境条件是指物理参数对人体的热舒适性所发生的综合作用。运些物理参数中 主要包括空气干球溫度、空气的相对湿度，空气流动速度、平均福射溫度、人体的代谢量及 衣着等六项。其中，空气的溫度及流动速度是评价风机盘管所提供的热环境舒适条件的重 要参数。
[0049] 具体实施例2:
[0050] 本实施例的特点是：风机盘管1型号为FC400,国标工况下中档风量时冷量为 3290W，热量为4530W。风机转速可调，风机最大风量为680m3/h。设计供回水溫差为5度。该风 机盘管1水阀开度限位关系表如下： 「00511 L0052J 当风机强菅I连接的水菅菅爸为20mm或W下时，电动水阀2的开度限位可足到水阀 开度的100%;当风机盘管1连接的水管管径为20mmW上而小于或等于40mm时，电动水阀2的 开度限位可达到水阀开度的80%;当风机盘管1连接的水管管径为40mm或W上时，电动水阀 2的开度限位是水阀开度的60%。
[0053] 确定水管管径大小，即确定水阀开度限位，在空调冷负荷范围内，测定各个设定溫 度对风机盘管1换热性能的影响，在各个溫度设定值下，室内溫度未达到设定溫度时，控制 器3根据当前的回风溫度和房间溫度设定值的偏差，利用PID运算处理后，将运算结果转换 为控制信号发送给水阀和风机变频器，同时控制水阀开度和风机转速，调整室内溫度，电动 水阀2开度调节过程中，最大开度不大于开度限位，亦未发生"大流量，小溫差"现象，水量冷 量均达到设计工况。
[0054] 本实用新型在使用过程中，控制器3对电动水阀2的自动调整始终不超过开度限 位，有效控制风机盘管1进出水溫差，避免发生溫差过低的现象，并且在换热量充足的情况 下，风机盘管1冷冻水流量不超出需要的流量，使实际进出水溫差等值于设计溫差，提高空 调系统的节能效果和换热稳定性。
[0055] 上面是结合附图和实施例对本实用新型的优选实施方式作出详细说明，但是本实 用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，W等同替换 或改变等不脱离本实用新型宗旨作出的各种变化，都属于本实用新型保护的范围。
【主权项】
1. 基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装置，包括风机盘管（1)、电 动水阀（2)、控制器(3)和控制面板(4)，其特征在于： 1) 在风机盘管（1)回风入口处设有回风温度传感器(5 )，在风机盘管（1)内设有风机;电 动水阀（2)安装在风机盘管（1)进水端，风机盘管（1)的型号与水管管径匹配以控制电动水 阀（2)开度的最大限位，控制器(3)控制电动水阀（2)的开度调节在开度限位范围内；构成根 据风机盘管（1)与水管管径匹配自动调节电动水阀（2)开度的风机盘管（1)温度控制结构； 2) 风机盘管（1)的型号为FC800下，在中档风量时冷量为6550W，热量为9260W，风机最大 风量为1360m3/h，设计供回水温差为5度;或者风机盘管（1)型号为FC400，在中档风量时冷 量为3290W，热量为4530W，风机最大风量为680m 3/h，设计供回水温差为5度;风机盘管（1)连 接的水管管径为1英寸或以下时，电动水阀（2)的开度限位可达到水阀开度的100%;当风机 盘管（1)连接的水管管径为1英寸以上而小于或等于1英寸半时，电动水阀（2)的开度限位可 达到水阀开度的80%;当风机盘管（1)连接的水管管径为大于1英寸时，电动水阀（2)的开度 限位是水阀开度的60%。2. 根据权利要求1所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:控制器(3)设有多个I/O端口，其中，模拟量输入端口AI包括回风温度信号 输入端、电动水阀（2)开度反馈信号输入端、风机转速反馈信号输入端，模拟量输出端口 AO 包括电动水阀（2)开度控制信号输出端、风机转速控制信号输出端，数字量输入端口 DI包括 风机启停状态信号输入端、手动自动状态信号输入端、故障报警信号输入端，数字量输出端 口 DO包括风机启停控制信号输出端、手动自动转换控制信号输出端。3. 根据权利要求2所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:所述控制器(3)的模拟量输入端口 AI及模拟量输出端口 A0的信号传输共同 构成了自动循环运行的信号传输结构。4. 根据权利要求1所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:控制器(3)根据回风温度传感器(5)反馈的数据确定室内温度，并将获得的 温度设定值和室内温度数据利用PID运算处理，得到风机转速控制信号和电动水阀（2)开度 控制信号。5. 根据权利要求1所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:所述的电动水阀（2)为电动调节阀，阀门开度通过电信号调节，其供电由控 制器(3)电源直接供应，并通过控制器(3)的控制信号控制阀门开度。6. 根据权利要求1所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:所述水阀开度限位在装置工作前写入控制器(3)中，控制器(3)根据环境温 度变化持续发送阀门开度控制信号，确保阀门开度变化率较低，阀门最大开度不大于开度 限位。7. 根据权利要求1所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:所述控制面板(4)包括显示屏及操作按键，可通过按键设定房间温度，显示 屏可显示房间当前温度、设定温度、风机盘管（1)启停状态、风量大小和电动水阀（2)开度中 的一个或多个。8. 根据权利要求1所述的基于与水管管径匹配控制水阀开度的风机盘管温度控制装 置，其特征在于:所述的风机为直流无刷风机或变频风机，风机盘管（1)正常工作时风机静 压为10-50Pa，风机静压最大不超过lOOPa。
【文档编号】F24F11/00GK205425302SQ201620152577
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月28日
【发明人】屈国伦, 何恒钊
【申请人】广州市设计院