一种恒温恒湿控制方法及装置与流程

文档序号:33560372发布日期:2023-03-22 14:01阅读:73来源:国知局
一种恒温恒湿控制方法及装置与流程

1.本发明涉及恒温恒湿控制技术领域,特别是一种恒温恒湿控制方法及装置。


背景技术:

2.现有恒温恒湿机组通过对比环境温湿度及用户设定的温湿度进行判断调节需求,控制程序通常为:首先制冷降温除湿,再辅以电加热调温和加湿器调湿。
3.但是,若降温较大时会导致除湿过度,此时再配合加湿器加湿调节湿度;若除湿较大时会导致降温过度,此时再配合电加热升温调节温度;均存在制冷与电加热冷热量抵消,除湿与加湿器加湿相抵消的能源浪费问题。且湿度传感器一般检测的是环境的相对湿度,除湿后的相对湿度值会随进一步的调温而变化,控制过程需多次反馈调节,导致温湿度稳定过程长,调节精度低。


技术实现要素:

4.为了克服现有技术的上述缺点,本发明的目的是提供一种恒温恒湿控制方法及装置。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
6.一种恒温恒湿控制方法,其中,包括:
7.s1:预设设定温度t

、设定相对湿度φ

、设定温度变化率

t

、设定湿度变化率
△d设
、设定时间t、运行时长t1;根据t

和φ

获得设定状态的含湿量d


8.s2:检测进风口的进风温度t1和进风相对湿度φ1,根据t1和φ1获得进风含湿量d1;计算温度变化率:

t=t
1-t
t
;湿度变化率:

d=d
1-dt;t
t
为前t秒的温度,d
t
为前t秒的湿度;
9.s3:比较t1和t



t和

t

、d1和d



d和
△d设
的大小关系,根据大小关系判断室内环境情况,根据室内环境情况自动调整机组风挡的大小、热交换器中电子膨胀阀的开度和加湿器的开闭来调整室内温湿度;直至达到d2=d

或d3=d

或加湿量d=d

后持续运行t1时间,重复执行步骤s2;
10.所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器;所述d2为实时检测所述第一热交换器出口的第一温度t2和第一相对湿度φ2所获得的第一含湿量;所述d3为实时检测所述第二热交换器出口的第二温度t3和第二相对湿度φ3所获得的第二含湿量。
11.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1>t



t>

t

,d1>d



d>
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,且室内产热量产湿量大,需快速降温除湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为小开度、加湿器保持关闭;直至d3=d


12.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1>t



t>

t

,d1>d



d<
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,室内产热量大但产湿量不大,需快速降温,少量除湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换
器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d


13.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1>t



t>

t

,d1<d

,则判定此时室内为高温干燥环境,且室内产热量大,需快速降温加湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器开启;直至d=d
设-d1。
14.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1>t



t<

t

,d1>d



d>
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,室内产湿量大但产热量不大,需快速除湿,少量降温;此时自动调整机组风档为中风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为小开度、加湿器保持关闭;直至d3=d


15.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1>t



t<

t

,d1>d



d<
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,且室内产热量产湿量均不大;此时自动调整机组风档为中风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d


16.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1>t



t<

t

,d1<d

,则判定此时室内为高温干燥环境,且空调区产热量不大;此时自动调整机组风档为中风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器开启;直至d=d
设-d1。
17.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1<t

,d1>d



d>
△d设
,则判定此时室内为低温高湿环境,且空调区产湿量大,需快速升温除湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d


18.在步骤s3中,若t1<t

,d1>d



d<
△d设
,则判定此时室内为低温高湿环境,但空调区产湿量不大;此时自动调整机组风档为低风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d


19.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1<t

,d1《d

,则判定此时室内为为低温干燥环境,需进行升温加湿;此时机组制热模式运行,并自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为小开度、加湿器开启;直至d=d
设-d1。
20.一种恒温恒湿控制装置,其中,应用上述任意一项所述恒温恒湿控制方法,其特征在于,包括设置在室内侧的第一热交换器、第二热交换器和加湿器;所述第一热交换器设置在空调的进风口和所述第二热交换器之间,所述第一热交换器连接有第一电子膨胀阀,所述第二热交换器连接有第二电子膨胀阀;还包括第一温湿度传感器、第二温湿度传感器和第三温湿度传感器;所述第一温湿度传感器设置在所述进风口处,所述第二温湿度传感器设置在所述第一热交换器的出风口处,所述第三温湿度传感器设置在所述第二热交换器的出风口处。
21.与现有技术相比,本发明的有益效果是:
22.1、采用空调热泵进行温湿度调节,避免冷热量抵消问题,节省能源;
23.2、采用含湿量作为控制指标,不受温度调节影响,控制更精准;
24.3、根据温湿度变化率判断调节需求,快速响应需求。
附图说明
25.图1为本发明的流程示意图。
26.图2为本发明的结构示意简图。
27.图3为本发明的现有技术结构简图。
28.附图标记说明:
29.10-热交换器;101-电加热;102-室内加湿器;103-热交换器;104-电子膨胀阀;1-2-室外侧;105-传感器;110-室外截止阀;106-室外热交换器;107-室外四通阀;108-室外压缩机;109-室外气液分离器;1-1-室内侧;1-第一热交换器;2-第二热交换器;3-加湿器;11-第一电子膨胀阀;21-第二电子膨胀阀;4-第一温湿度传感器;12-第二温湿度传感器;22-第三温湿度传感器22;5-截止阀;6-第三热交换器;7-四通阀;8-压缩机;9-气液分离器。
具体实施方式
30.现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明:
31.实施例一:
32.本实施例提供如附图1-2所示的一种恒温恒湿控制方法,其中,包括:
33.s1:预设设定温度t

、设定相对湿度φ

、设定温度变化率

t

、设定湿度变化率
△d设
、设定时间t、运行时长t1;根据t

和φ

获得设定状态的含湿量d


34.s2:检测进风口的进风温度t1和进风相对湿度φ1,根据t1和φ1获得进风含湿量d1;计算温度变化率:

t=t
1-t
t
;湿度变化率:

d=d
1-dt;t
t
为前t秒的温度,d
t
为前t秒的湿度;
35.s3:比较t1和t



t和

t

、d1和d



d和
△d设
的大小关系,根据大小关系判断室内环境情况,根据室内环境情况自动调整机组风挡的大小、热交换器中电子膨胀阀的开度和加湿器的开闭来调整室内温湿度;直至达到d2=d

或d3=d

或加湿量d=d

后持续运行t1时间,重复执行步骤s2;
36.所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器;所述d2为实时检测所述第一热交换器出口的第一温度t2和第一相对湿度φ2所获得的第一含湿量;所述d3为实时检测所述第二热交换器出口的第二温度t3和第二相对湿度φ3所获得的第二含湿量。
37.在本实施例中,检测用户设定温度t

及相对湿度φ

,可查得设定状态的含湿量d

;第一温湿度传感器用于检测机组进风口的进风温度t1及相对湿度φ1,可查得空调区(即室内或室内侧区域)当时的含湿量d1;第二温湿度传感器用于检测空气流经第一热交换器后的温度t2及相对湿度φ2,可查得对应的含湿量d2;第三温湿度传感器用于检测空气流经第二热交换器后的温度t3及相对湿度φ3,可查得对应的含湿量d3。
38.首先,计算预设时间段空调区的温度变化率和湿度变化率,温度变化率

t=t
1-t
t
,湿度变化率

d=d
1-d
t
,其中,t1和d1为当前实时检测到的空调区的温湿度即进风口处的温湿度,t
t
和d
t
为前t秒的温湿度,t为预设时间。对比用户设定温湿度及空调区环境温湿度,空调区温湿度变化率与预设温湿度变化率,判断空调区温湿度调节需求。
39.设置持续运行t1时间的目的在于,为了避免机组频繁调节,造成噪音及缩短零部件的寿命问题,机组确定调节状态后保持该状态持续运行t1时间,再循环以上控制程序。
40.实施例二:
41.本实施例提供如附图1-2所示的一种恒温恒湿控制方法,其中,包括:
42.s1:预设设定温度t

、设定相对湿度φ

、设定温度变化率

t

、设定湿度变化率
△d设
、设定时间t、运行时长t1;根据t

和φ

获得设定状态的含湿量d


43.s2:检测进风口的进风温度t1和进风相对湿度φ1,根据t1和φ1获得进风含湿量d1;计算温度变化率:

t=t
1-t
t
;湿度变化率:

d=d
1-dt;t
t
为前t秒的温度,d
t
为前t秒的湿度;
44.s3:比较t1和t



t和

t

、d1和d



d和
△d设
的大小关系,根据大小关系判断室内环境情况,根据室内环境情况自动调整机组风挡的大小、热交换器中电子膨胀阀的开度和加湿器的开闭来调整室内温湿度;直至达到d2=d

或d3=d

或加湿量d=d

后持续运行t1时间,重复执行步骤s2;
45.所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器;所述d2为实时检测所述第一热交换器出口的第一温度t2和第一相对湿度φ2所获得的第一含湿量;所述d3为实时检测所述第二热交换器出口的第二温度t3和第二相对湿度φ3所获得的第二含湿量。
46.在步骤s3中的具体判断方式和调整方式如下:
47.在步骤s3中,若t1>t



t>

t

,d1>d



d>
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,且室内产热量产湿量大,需快速降温除湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为小开度、加湿器保持关闭;直至d3=d

。因此,若t1》t



t》

t

,d1》d



d》
△d设
,即同时满足前述条件,则判定此时空调区为高温高湿环境,且空调区产热量产湿量大,需快速降温除湿,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为高风档,提高空气流量及流速,增强空气与换热器的换热效率,同时调节电子膨胀阀exp1和exp2为小开度,即第一热交换器的第一电子膨胀阀和第二热交换器的第二电子膨胀阀均为小开度,以降低热交换器的表面温度,提升空气除湿量及换热量,使空气流经第一热交换器和第二热交换器时被降温除湿,除湿后空气的含湿量d3=d

,温度满足需求。
48.在步骤s3中,若t1>t



t>

t

,d1>d



d<
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,室内产热量大但产湿量不大,需快速降温,少量除湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d

。因此,若t1》t



t》

t

,d1》d



d《
△d设
,即同时满足前述条件,则判定此时空调区为高温高湿环境,空调区产热量大但产湿量不大,需快速降温,少量除湿,由于此时机组为制冷运行,因此机组机组风档自动调节为高风档,同时调节电子膨胀阀exp1为小开度,对空气进行降温除湿,除湿后d2=d

,并调节电子膨胀阀exp2为大开度,即调节第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度,第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度,对空气进一步降温不除湿,降温后温度满足需求。
49.在步骤s3中,若t1>t



t>

t

,d1<d

,则判定此时室内为高温干燥环境,且室内产热量大,需快速降温加湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器开启;直至d=d
设-d1。因此,若t1》t



t》

t

,d1《d

,即同时满足前述条件,则判定此时空调区为高温干燥环境,且空调区产热量大,需快速降温加湿,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为高风档,同时调节电子膨胀阀exp1和exp2为大开度,即调整第一热交换器的第一电子膨胀阀和
第二热交换器的第二电子膨胀阀均为大开度,使空气流经第一热交换器和第二热交换器时被降温不除湿,降温后温度满足需求,同时加湿器开启,加湿量d=d
设-d1。
50.在步骤s3中,若t1>t



t<

t

,d1>d



d>
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,室内产湿量大但产热量不大,需快速除湿,少量降温;此时自动调整机组风档为中风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为小开度、加湿器保持关闭;直至d3=d

。因此,若t1》t



t《

t

,d1》d



d》
△d设
,即同时满足上述条件,则判定此时空调区为高温高湿环境,空调区产湿量大但产热量不大,需快速除湿,少量降温,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为中风档,同时调节电子膨胀阀exp1和exp2为小开度,即同时调节第一热交换器的第一电子膨胀阀和第二热交换器的第二电子膨胀阀均为小开度,对空气进行降温除湿,除湿后空气的含湿量d3=d

,温度满足需求。
51.在步骤s3中,若t1>t



t<

t

,d1>d



d<
△d设
,则判定此时室内为高温高湿环境,且室内产热量产湿量均不大;此时自动调整机组风档为中风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d

。因此,若t1》t



t《

t

,d1》d



d《
△d设
,即同时满足上述条件后,则判定此时空调区为高温高湿环境,且空调区产热量产湿量均不大,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为中风档,同时调节电子膨胀阀exp1为小开度,对空气进行降温除湿,除湿后d2=d

,并调节电子膨胀阀exp2为大开度,即调整第一热交换器中的第一电子膨胀阀为小开度,第二热交换器中的第二电子膨胀阀为大开度,对空气进一步降温不除湿,降温后温度满足需求。
52.在步骤s3中,若t1>t



t<

t

,d1<d

,则判定此时室内为高温干燥环境,且空调区产热量不大;此时自动调整机组风档为中风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器开启;直至d=d
设-d1。因此,若t1》t



t《

t

,d1《d

,即同时满足上述条件后,则判定此时空调区高温干燥环境,且空调区产热量不大,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为中风档,同时调节电子膨胀阀exp1和exp2为大开度,即调整第一热交换器的第一电子膨胀阀和第二热交换器的第二电子膨胀阀均为大开度,使空气流经第一热交换器和第二热交换器时被降温不除湿,降温后温度满足需求,同时加湿器开启,加湿量d=d
设-d1。
53.在步骤s3中,若t1<t

,d1>d



d>
△d设
,则判定此时室内为低温高湿环境,且空调区产湿量大,需快速升温除湿;此时自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d

。因此,若t1《t

,d1》d



d》
△d设
,即同时满足上述条件,则判定此时空调区为低温高湿环境,且空调区产湿量大,需快速升温除湿,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为高风档,同时调节电子膨胀阀exp1为小开度,对空气进行降温除湿,除湿后d2=d

,并调节电子膨胀阀exp2为大开度,即调整第一热交换器的第一电子膨胀阀为小开度,第二热交换器的第二电子膨胀阀为大开度,此时第二热交换器为空调系统冷凝器的一部分,对空气进行加热,加热后的空气温度满足需求。
54.在步骤s3中,若t1<t

,d1>d



d<
△d设
,则判定此时室内为低温高湿环境,但空调区产湿量不大;此时自动调整机组风档为低风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀为
小开度、第二热交换器中第二电子膨胀阀为大开度、加湿器保持关闭;直至d2=d

。因此,若t1《t

,d1》d



d《
△d设
,即同时满足上述条件,则判定此时空调区为低温高湿环境,但空调区产湿量不大,由于此时机组为制冷运行,因此机组风档自动调节为低风档,同时调节电子膨胀阀exp1为小开度,对空气进行降温除湿,除湿后d2=d

,并调节电子膨胀阀exp2为大开度,即调整第一热交换器的第一电子膨胀阀为小开度,第二热交换器的第二电子膨胀阀为大开度,此时第二热交换器为空调系统冷凝器的一部分,对空气进行加热,加热后的空气温度满足需求。
55.作为本发明的进一步改进:在步骤s3中,若t1<t

,d1《d

,则判定此时室内为为低温干燥环境,需进行升温加湿;由于此时机组为制热运行,因此自动调整机组风档为高风档、第一热交换器中第一电子膨胀阀和第二热交换器中第二电子膨胀阀为小开度、加湿器开启;直至d=d
设-d1。因此,若t1《t

,d1《d

,即同时满足上述条件,则判定此时空调区为低温干燥环境,需进行升温加湿,此时机组制热运行,风档自动调节为高风档,同时调节电子膨胀阀exp1和exp2为小开度,即调整第一热交换器的第一电子膨胀阀和第二热交换器的第二电子膨胀阀均为小开度,以提高第一热交换器和第二热交换器与室内空气的换热温差与换热效率,并开启加湿器,加湿量d=d
设-d1。
56.需要说明的是,本发明中电子膨胀阀(包括第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀)的开度所描述的小开度与大开度为相对而言,例如,机组制冷运行时,当电子膨胀阀开度小于开度1时,热交换器为制冷状态且热交换器表面温度低于流经热交换器的空气的露点温度,可对空气降温除湿;当电子膨胀阀开度大于开度1且小于开度2时,热交换器为制冷状态且热交换器表面温度高于流经热交换器的空气的露点温度,可对空气降温但不除湿;当电子膨胀阀开度大于开度2时,热交换器相当于机组冷凝器的一部分,可对空气加热升温。;再例如,机组制热运行时,第一热交换器1和第二热交换器2均为制热状态,电子膨胀阀开度大小影响热交换器与流通空气的换热温度及换热量,当电子膨胀阀开度为小开度时,热交换器中的冷媒压力和温度升高,热交换器与流通空气的换热温差大,换热量较大,当电子膨胀阀开度为大开度时,热交换器中的冷媒压力和温度较小开度时低,此时换热温差及换热量也较小开度时低。
57.本发明中的空气首先经过进风口进入,首先进入第一热交换器再出来后,进入第二热交换器再出来,最后进入室内。
58.实施例三:
59.首先在现有技术中,如附图3所示,现有技术中在室内侧1-1设置一个热交换器10、电加热101和室内加湿器102,热交换器103连接电子膨胀阀104,室外侧1-2设置有与热交换器连接的室外截止阀110,截止阀在室外侧1-2还连接有一个室外热交换器106、室外四通阀107、室外压缩机108和室外气液分离器109。通过在热交换器上设置传感器105进行检测和调整,再辅以电加热和室内加湿器进行调整,这导致冷热量抵消、除湿与加湿抵消问题,能源浪费严重;并且控制过程中需要多次反馈调整,使得温湿度调节稳定过程长,控制精度低。
60.而本实施例提供如附图2所示的一种恒温恒湿控制装置,其中,应用上述任意一项实施例所述恒温恒湿控制方法,其特征在于,包括设置在室内侧1-1的第一热交换器1、第二热交换器2和加湿器3;所述第一热交换器1设置在空调的进风口和所述第二热交换器2之
间,所述第一热交换器1连接有第一电子膨胀阀11,所述第二热交换器2连接有第二电子膨胀阀21;还包括第一温湿度传感器4、第二温湿度传感器12和第三温湿度传感器22;所述第一温湿度传感器4设置在所述进风口处,所述第二温湿度传感器12设置在所述第一热交换器1的出风口处,所述第三温湿度传感器22设置在所述第二热交换器2的出风口处。
61.在本实施例中,还包括设置在室外侧1-2的截止阀5、第三热交换器6、四通阀7、压缩机8和气液分离器9,所述截止阀与室内侧1-1中的第一热交换器和第二热交换器连接,所述截止阀与第三热交换器、四通阀、压缩机和气液分离器连接,第三热交换器与四通阀连接,四通阀与压缩机连接,压缩机与气液分离器连接。
62.在本实施例中,采用空调热泵替代电加热调节温度,降低能耗;采用含湿量作为湿度控制指标,精准控制;通过第一温湿度传感器、第二温湿度传感器和第三温湿度传感器监测温湿度变化率,综合风档与换热调节,快速响应需求。
63.本发明的主要功能:为解决现有恒温恒湿机组能源浪费大,调节过程长,调节精度低等问题,提出一种恒温恒湿控制方法及装置,该装置系统图如附图2,采用空调热泵系统进行温湿度调节,其热交换器包含第一热交换器和第二热交换器,两个热交换器前端均连接电子膨胀阀exp1和exp2,可调节热交换器的表面温度和换热量,控制热交换器对空气的除湿量和温度控制,热交换器进出口均布置有温湿度传感器,可检测对应位置的温度和相对湿度,查询湿空气焓湿图可得对应的含湿量。根据检测结果计算对应的温湿度变化率,对比用户设定温湿度及空调区环境温湿度,空调区温湿度变化率与预设温湿度变化率,判断空调区温湿度调节需求,从而实时调整室内的温湿度,满足用户对于室内环境温湿度的需求。
64.综上所述,本领域的普通技术人员阅读本发明文件后,根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案,均属于本发明所保护的范围。
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