用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统的制作方法

本发明涉及一种毛细管送风末端系统，具体涉及用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，属于建筑环境与设备自动控制领域。

背景技术：

目前分区空调系统，根据冷或热负荷的差异性，对空调区域进行分区，实现内外区热环境分区控制。可是，随着时间的变化，室外温度、太阳日射角以及风向均有较大变化，导致外区的负荷波动较大，温度分布的均匀性差。目前许多外区空调系统，主要采用普通换热器进行空气处理，负责阻隔及平衡外围护结构的冷或热负荷，降低室内的冷或热负荷，提高室内环境的稳定性和舒适性。但是，此类传统的外区空调系统，换热效率低，阻隔效果差，负荷自适应能力较弱。近来也有设备根据温度波动对风扇频率或者对送风进行调节，但是由于环境温度的波动大，该设备存在能源浪费或不能完全起到阻隔效果的问题。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述空气屏障系统换热效率低，不能进行实时自动调节的问题，目的在于提供用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，其特征在于，包括：对外区温度进行实时自动调节的负荷自适应控制子系统，以及对室外负荷进行实时隔断的毛细管送风末端装置。其中，毛细管送风末端装置包括：长方体换热器，具有前壁、后壁、上壁、下壁、左壁以及右壁，上壁上设置有贯穿长边的长方形送风口，前壁上自上而下分别设置有上圆形供水孔，中圆形通风孔，下圆形回水孔；两块长方形导流板，长度与送风口的长度相等，分别沿着长方形送风口的长边方向垂直固定连接在送风口的两侧，用于空气的导流；毛细管网装置，设置在送风口的正下方；至少一个风扇，呈直线排列，设置在长方体换热器的左壁或右壁上；分集水管，位于长方体换热器的内部且一端与毛细管网装置连通，用于为毛细管网装置分集水；供回水管，位于换热器的前壁上的下方，垂直于长方体换热器的前壁且与分集水管连通，用于为长方体换热器供回水；供风混合子系统，具有进风端和出风端，出风端连接在中圆形通风孔上，进风端与内区供风系统连接，用于为长方体换热器供风；供回水混合子系统，具有进水端和出水端，进水端与内区供水循环系统连接，出水端连接在供回水管上，用于为长方体换热器供水。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，毛细管网装置包括至少两块相互并联连通的毛细管板，相邻的两个毛细管板之间可平行或交叉布置，毛细管板与长方体换热器的下壁垂直或倾斜。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，毛细管板上设置有至少一排毛细管，毛细管与右壁平行。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，分集水管包括分水管和集水管，

分水管设置在毛细管网装置的上方，集水管上下对应地设置在毛细管网装置的下方，分水管和集水管分别垂直于毛细管网板。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，供回水管道包括供水管和回水管，

供水管设置在长方体换热器上壁的下方，垂直穿过上圆形供水孔，回水管设置在长方体换热器下壁的上方，垂直穿过下圆形回水孔；

供水管，一端连接在分水管的另一端上，

回水管，一端连接在集水管的另一端上，另一端与空调回水管道连接。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，供风混合子系统包括：

外区供风管道，一端连接在中圆形通风孔上，

三通风阀，其第一端口连接在供风管道的另一端，

内区供风管道，一端与三通风阀的第二端口连接，

内区回风管道，一端与三通风阀的第三端口连接。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，供水混合子系统包括：

外区供水管道，一端与供水管连接，

四通水阀，其第一端口连接在供水管的另一端，

内区供水管道，一端与四通水阀的第二端口连接，

内区回水管道，一端与四通水阀的第三端口连接，

水阀回水管道，一端与四通水阀的第四端口连接。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，自适应控制子系统包括至少三个用于监测温度的温度传感器，用于实现系统空气调节及建筑设备自动控制的控制器，以及至少三个调节阀；温度传感器，控制器和调节阀顺序相互连接。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，调节阀包括水阀、风阀以及风扇调节阀；水阀由控制器控制，用于长方体换热器供水温度的调节；风阀由控制器控制，用于长方体换热器供风温度的调节。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，风扇为变频风扇，由控制器控制风扇调节阀进行调节。

本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，还可以具有这样的特征：其中，风阀和水阀为百分比阀，气动阀，电动阀或液动阀等中的一种或几种。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，由于使用了毛细管网装置和风扇的结合，充分利用了毛细管的仿生态学原理，减少了空气在换热箱内的滞留，加快了空气与水的换热速率，提高了换热效率。同时，通过温度传感器的监控，使得控制器能够实时调节毛细管送风末端的供风温度和供水温度，从而控制空气幕的温度，精确地进行空气阻隔，降低室内能耗，也有效地提高了高大空间及日温度变化较大地区的空气屏障效果。同时满足内区“小温差”和外区“变温差”的双条件控制。

附图说明

图1是本发明的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统的组成示意图；

图2是本发明的毛细管送风末端装置的结构俯视示意图；

图3是本发明的毛细管送风末端装置的结构侧剖示意图；

图4是本发明的适应控制子系统的控制原理示意图；

图5是多途径自动控制分区空调大系统的示意图，图中实线为供水管道，虚线为回水管道；以及

图6是混水器的示意图，图中实线为管道连接，虚线为控制线路连接。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统的组成、工作原理以及有益效果作具体阐述。

图1是本发明的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例中的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统1000包括对外区温度进行实时自动调节的负荷自适应控制子系统200、供风混合子系统120、供水混合子系统130以及对对室外负荷进行实时隔断的毛细管送风末端装置100。

图2是本发明的毛细管送风末端装置的结构俯视示意图。

图3是本发明的毛细管送风末端装置的结构侧剖示意图。

如图1-3所示毛细管送风末端装置100包括长方体换热器110、两块长方形导流板3、毛细管网装置1、至少一个风扇2、分水管5集水管6、供水管7以及回水管8。

长方体换热器110具有前壁、后壁、上壁、下壁、左壁以及右壁，上壁上设置有贯穿长边的长方形送风口4，前壁上自上而下分别设置有上圆形供水孔，中圆形通风孔，下圆形回水孔。

两块长方形导流板3，长度与送风口的长度相等，分别沿着长方形送风口4的长边方向垂直固定连接在送风口4的两侧，用于空气的导流，两块长方形导流板3的长度与送风口4的长度相等。

毛细管网装置1，设置在送风口4的正下方，毛细管网装置1包括至少两块相互并联连通的毛细管板，相邻的两个毛细管板之间平行布置，毛细管板与长方体换热器110下壁垂直。毛细管板上设置有至少一排毛细管，毛细管与右壁平行。本实施例中毛细管网装置1包含3组毛细管网板，每组毛细管网板包含10排毛细管。

至少一个风扇2，呈直线排列，设置在长方体换热器110的右壁上；风扇2为变频风扇，由控制器控制风扇调节阀进行调节。本实施例中风扇2共设置5扇。

分水管5，位于换热器的前壁上端，与毛细管网连通，用于为毛细管网装置1分散供水；集水管6，位于换热器的前壁下端，与毛细管网装置连通，用于为毛细管网装置1收集回水。供水管7，位于长方体换热器上壁的下方，垂直穿过上圆形供水孔，一端连接在分水管上，一端与外区供水管道连接，用于长方体换热器110供水；回水管8，位于长方体换热器下壁的上方，垂直穿过下圆形回水孔，一端连接在集水管上，一端与空调回水管道连接，用于长方体换热器110回水。

供风混合子系统120，包括供风管道12、内区供风管道11、内区回风管道10以及三通风阀9。

供风管道12，一端连接在长方体换热器110前壁的中圆形通风孔上。

三通风阀9，其第一端口连接在供风管12的另一端上。

内区供风管道11，一端与三通风阀9的第二端口连接。

内区回风管道10，一端与三通风阀9的第三端口连接。

其中，内区供风管道11和内区回风管道10为进风端，与内区供风系统连接。供风管道12为出风端，与长方体换热器110的前壁上的中圆形通风孔连接。

供水混合系统130，包括内区供水管道24、内区回水管道25、外区供水管道26，混水器回水管道27以及混水器15。

外区供水管道26，一端连接在毛细管送风末端装置的供水管道上。

混水器15，其第一端口连接在外区供水管道26的另一端。

内区供水管道24，一端与混水器15的第二端口连接。

内区回水管道25，一端与混水器15的第三端口连接。

混水器回水管道27，一端与混水器15的第四端口连接。

其中，内区供水管道24和内区回水管道25为进水端，与内区供水循环系统连接。

外区供水管道26为出水端，与毛细管送风末端装置100的供水管道7连接。

自适应控制子系统200包括至少三个用于监测温度的温度传感器、用于实现自动控制的控制器以及至少三个调节阀，温度传感器、控制器和调节阀顺序相互连接。

本实施例中温度传感器分别安装在室内外区、一级回风口处以及一级回水管口处。

调节阀包括水阀、风阀以及风扇调节阀。

水阀由控制器控制，用于长方体换热器供水温度的调节，水阀为百分比阀、气动阀，电动阀或液动阀中的一种或几种，本实施例中，水阀为百分比阀。

风阀由控制器控制，用于长方体换热器供风温度的调节。风阀为百分比阀，气动阀，电动阀或液动阀中的一种或几种，本实施例中，风阀为百分比阀。

图4是本发明的适应控制子系统的控制原理。

定义经表冷器处理的送风为一级送风，

定义内区回风为一级回风，

定义经毛细管送风末端处理的送风为二级送风，

定义经表冷器处理的供回水为一级供回水，

定义经毛细管送风末端处理的供水为二级供水。

如图4所示当室内外区温度与理想温度差值小于一定范围时，控制器优先调节风扇调节阀控制送风口的风速进而调节外区温度。

当室内外区温度与理想温度差值在一定范围内，控制器先将风扇调节阀调至最大值，再通过控制风阀，调节一级供风与一级回风比例，形成二级送风来调节外区温度。

当室内外区温度与理想温度差值超过一定范围，先将风扇调节阀调至最大值，并且外区二级送风均由一级送风提供，再通过控制水阀，调节一级供水与一级回水比例，形成外区二级供水，对外区温度进行调节。

以下对使用本实施例提供的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统的空调大系统运行过程和原理做详细说明。

图5是多途径自动控制分区空调大系统的示意图。

如图5所示，本实施例中涉及到的多途径自动控制分区空调大系统包含：冷热源、混水器、表冷器以及毛细管送风末端装置。

冷热源上的一级供水管道分别与内区表冷器、混水器以及空调供水管道连接，一级回水管道分别与毛细管送风末端装置、混水器以及空调回水管道连接。

图6是混水器的示意图。

如图6所示，本实施例中本实施例中涉及到的混水器包含：混水器15，控制器16，内区一级回水温度传感器19，外区二级供水温度传感器20，内区一级回水水泵21，混水器回水水泵22和水阀23。

混水器15分别与冷热源一级供水管道24，内区一级回水管道25，毛细管送风末端装置二级供水管道26和冷热源二级回水管道27连接。

内区一级回水水泵21和混水器回水水泵22，用于满足混水的动力需求。水阀23调节一级供回水的比例，从而对二级供水进行调温混水。

本实施例中涉及的多途径自动控制分区空调系统的的原理如下：水经冷热源换热后，形成一级供水，分别对内区表冷器和混水器进行供水，一级供水流经表冷器，形成一级回水。当外区温差β小于预设值η时，水阀23开度不变，毛细管送风末端装置的供水为一级回水；当外区温差β大于预设值η时，控制器16根据内区一级回水温度传感器19检测到的回水温度值和外区温差β的大小，调节水阀23开度，对毛细管送风末端装置的供水温度进行调节，形成二级供水。二级供水流经毛细管送风末端装置，与空气进行换热，形成二级回水。二级回水与混水器中部分剩余的一级回水，一起流回冷热源，与冷热源进行换热，从而完成一个水循环。

空气经表冷器换热后，形成一级供风，对内区供风。当外区温差β小于预设值ε时，毛细管送风末端装置的供风风管12与内区回风管道10连通，形成二次供风。当外区温差β大于预设值ε，小于预设值η时，控制器16根据室内回风温度传感器18检测到的一级回风温度值和外区温差β的大小，调节风阀9开度，对毛细管送风末端装置的供风温度进行调节，形成二级供风。当外区温差β大于预设值η时，毛细管送风末端装置的供风风管12与内区供风管道11连通，形成二次供风。剩余的一级回风，重新进行回风处理，从而完成一个风循环。

空气经风扇2加速后，流向毛细管网板，同时，与毛细管网装置1内二级供水进行换热。当外区温差β小于预设值ε时，控制器16根据外区温差β的大小，对风扇调节阀14进行低、中、高三级调节。当外区温差β大于预设值ε时，控制器16调节风扇调节阀14至高级。空气通过毛细管网板的导流，自箱体顶部排出，形成垂直空气幕。空气幕与外墙进行换热，阻挡来自室外的冷或热负荷。

控制器16采用温差循环的控制方式。室外温度经传感器17，室内温度经传感器18，内区一级回水温度经传感器19和二级供水温度经传感器20分别传至控制器16，根据提前设置的温度调节曲线和反馈的二级供水温度，在外区温度波动时，对风阀9，风扇调节阀14和水阀23进行调节，从而实现多途径负荷自适应。

温度传感器检测室内外区的温度，反馈给控制器，控制器计算温差β，将β与提前设置的温度调节曲线进行比较。根据β所在的区间，控制器通过调节风阀和水阀提供不同的供风和供水路线，且对风扇进行高、中、低三挡的调节来控制风速大小。

来自供风混合子系统的空气经风扇加速后，流向毛细管网装置，与毛细管网装置内换热，通过导流板的导流，经出风口排出，形成垂直空气幕。空气幕与外墙进行换热，阻挡来自室外的冷或热负荷，达到空气屏障效果。

实施例的作用与效果

根据本发明所涉及的用于分区空调的负荷自适应毛细管送风末端系统，由于使用了毛细管网装置和风扇的结合，充分利用了毛细管的仿生态学原理，减少了空气在换热箱内的滞留，加快了空气与水的换热速率，且提高了换热效率。同时，通过温度传感器的监控，使得控制器能够实时调节毛细管送风末端的供风温度和供水温度，从而控制空气幕的温度，精确地进行空气阻隔，降低室内能耗，也有效地提高了高大空间，以及日温度变化较大地区的空气屏障效果。同时满足内区“小温差”和外区“变温差”的双条件控制。

进一步的因为在供水系统和供风系统中加入自动控制子系统，可以对毛细管送风末端的供风、供水温度进行即时调节，有效地节能减耗。同时实时对室内外区温度的波动进行监控，减少内区的负荷，维持室内稳定温度，从而提高整个系统的稳定性和舒适性。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。