冷凝制水装置的控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及冷凝制水技术，尤其涉及一种冷凝制水装置的控制系统及其控制方法。

背景技术：

日常生活中，人们每天都要使用水，例如：喝水、洗澡、洗菜、做饭等等。人们每天对水的需求量很大。然而，在世界上许多地方，水的日常使用量是受到限制的，例如：缺水的沙漠地区、偏僻的采矿地区、驻扎部队的岛礁等等。由于地理条件的限制，对这些地方供应新鲜的、卫生的饮用水较为困难。上述地区新鲜水的补充通常需要仰仗降水，但是天气变化无常，降水很难稳定地、较好地满足生活在上述地区的人们对水的需求。理论上，可以定期向上述地区运输新鲜的水，但是高昂的成本使得使用者难以承担。

参图1所示，现有技术中申请号为201510100620.7的中国专利申请揭示了一种冷凝制水装置100，包括第一冷凝循环系统10、与第一冷凝循环系统10相配合的第二冷凝循环系统20、集水装置30。第一冷凝循环系统10包括压缩机11、冷凝器12、蒸发器13以及连接压缩机11、冷凝器12和蒸发器13以形成闭合回路的第一循环管路14。第二冷凝循环系统20包括包覆所述蒸发器13的储液区21、循环泵22、冷凝区23以及连接储液区21、循环泵22和冷凝区23以形成闭合回路的第二循环管路24。集水装置30位于冷凝区23的正下方。储液区21设置有冰厚度探测器以探测位于储液区21内的冰的厚度，当冰的厚度小于第一预设阈值时，所述压缩机11开始工作制冷；当冰的厚度大于第二预设阈值时，压缩机11停止工作。

然而储液区内冰的厚度测量较为困难，且冰的不同区域的厚度不同，测量误差较大，同时该装置中循环泵一直处于运转状态，整个装置的功耗较大。

鉴于上述问题，有必要发明一种冷凝制水装置的控制系统及其控制方法，以解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种冷凝制水装置的控制系统及其控制方法，该控制系统和控制方法能够实时控制冷凝制水装置中压缩机和循环泵的开关，有效地减小了整个冷凝制水装置的功耗。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一实施例提供了一种冷凝制水装置的控制方法，所述冷凝制水装置包括第一冷凝循环系统、第二冷凝循环系统、集水装置，所述第一冷凝循环系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及连接所述压缩机、冷凝器和蒸发器以形成闭合回路的第一循环管路，所述第二冷凝循环系统包括包覆所述蒸发器并用以盛放制冷介质的储液区、循环泵、冷凝区以及连接所述储液区、循环泵和冷凝区以形成闭合回路的第二循环管路，所述集水装置位于所述冷凝区的下方，所述控制方法包括以下步骤：

S1、实时获取储液区内第一液位和第二液位处的温度T1、T2，其中第一液位高于第二液位；

S2、根据T1控制循环泵的开启或关闭；

S3、根据T1和T2控制压缩机的开启或关闭。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体为：

比较第一液位和第二液位处的温度T1、T2与制冷介质的冰点Ta、制冷介质密度最大时的温度值Tb；

若T1＞Ta，则控制压缩机为开启状态；

若T1≤Ta，当T1≤Ta＜T2＜Tb时，控制压缩机为开启状态，当T1＜T2≤Ta时，控制压缩机为关闭状态。

作为本发明的进一步改进，所述制冷介质为水，Ta为0℃，Tb为4℃。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：

手动控制压缩机的开启或关闭。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：

手动关闭压缩机，循环泵保持开启状态冷凝制水；

比较T1与预设温度阈值Tc，若T1＞Tc，则关闭循环泵停止冷凝制水。

作为本发明的进一步改进，所述预设温度阈值Tc大于或等于制冷介质密度最大时的温度值Tb。

本发明一实施例提供了一种冷凝制水装置的控制装置，所述冷凝制水装置包括第一冷凝循环系统、第二冷凝循环系统、集水装置，所述第一冷凝循环系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及连接所述压缩机、冷凝器和蒸发器以形成闭合回路的第一循环管路，所述第二冷凝循环系统包括包覆所述蒸发器并用以盛放制冷介质的储液区、循环泵、冷凝区以及连接所述储液区、循环泵和冷凝区以形成闭合回路的第二循环管路，所述集水装置位于所述冷凝区的下方，所述控制方法包括以下模块：

获取模块，用于实时获取储液区内第一液位和第二液位处的温度T1、T2，其中第一液位高于第二液位；

循环泵控制模块，用于根据T1控制循环泵的开启或关闭；

压缩机控制模块，用于根据T1和T2控制压缩机的开启或关闭，具体为：

比较第一液位和第二液位处的温度T1、T2与制冷介质的冰点Ta、制冷介质密度最大时的温度值Tb；

若T1＞Ta，则控制压缩机为开启状态；

若T1≤Ta，当T1≤Ta＜T2＜Tb时，控制压缩机为开启状态，当T1＜T2≤Ta时，控制压缩机为关闭状态。

本发明一实施例提供了一种冷凝制水装置的控制系统，所述冷凝制水装置包括第一冷凝循环系统、第二冷凝循环系统、集水装置，所述第一冷凝循环系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及连接所述压缩机、冷凝器和蒸发器以形成闭合回路的第一循环管路，所述第二冷凝循环系统包括包覆所述蒸发器并用以盛放制冷介质的储液区、循环泵、冷凝区以及连接所述储液区、循环泵和冷凝区以形成闭合回路的第二循环管路，所述集水装置位于所述冷凝区的下方，所述控制系统包括：

温度测量模块，包括位于储液区内的第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器所处的第一液位高于第二传感器所处的第二液位；

处理器，与第一温度传感器、第二温度传感器相连并根据第一温度传感器、第二温度传感器的温度值控制压缩机和循环泵的开关；

所述压缩机包括：

第一状态，当T1＞Ta时，压缩机处于开启状态；

第二状态，当T1≤Ta＜T2＜Tb时，压缩机处于开启状态；

第三状态，当T1＜T2≤Ta时，压缩机处于关闭状态；

其中，T1、T2分别为第一温度传感器和第二温度传感器所测得的温度值，Ta为制冷介质的冰点，Tb为制冷介质密度最大时的温度值，且Ta＜Tb。

作为本发明的进一步改进，所述制冷介质为水，Ta为0℃，Tb为4℃。

本发明的有益效果是：

通过测量冷凝制水装置中储液区内高液位和低液位的温度，进而控制压缩机和循环泵的开关，在冷凝效率低时关闭循环泵，冷量足够时关闭压缩机，提高了冷凝制水的效率，且有效减小了整个系统的功耗。

附图说明

图1所示为现有技术中冷凝制水装置的模块示意图；

图2所示为本发明中冷凝制水装置的控制系统的模块示意图；

图3所示为本发明中冷凝制水装置的控制方法的步骤示意图；

图4所示为本发明中冷凝制水装置的控制方法的具体流程示意图；

图5所示为发明一具体实施例中冷凝制水装置的控制方法的具体流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

参图1所示，本发明冷凝制水装置100包括第一冷凝循环系统10、与第一冷凝循环系统10相配合的第二冷凝循环系统20、集水装置30。

其中，第一冷凝循环系统10包括压缩机11、冷凝器12、蒸发器13以及连接压缩机11、冷凝器12和蒸发器13以形成闭合回路的第一循环管路14。第二冷凝循环系统20包括包覆蒸发器13的储液区21、循环泵22、冷凝区23以及连接储液区21、循环泵22和冷凝区23以形成闭合回路的第二循环管路24。集水装置30位于冷凝区23的正下方。

储液区21用来盛放制冷介质，制冷介质在循环泵22的作用下通过第二循环管路24自储液区21流进冷凝区23，然后再从冷凝区23回流至储液区21。蒸发器13与位于储液区21内的制冷介质进行热交换。冷凝区23暴露在空气中。当制冷介质流经冷凝区23时，空气中的水蒸气在冷凝区23的表面冷凝液化并向下滴落至集水装置30中以被收集。

优选地，本发明中的制冷介质为水，0℃是水的冰点，4℃是水的密度最大值，0℃~4℃的水的密度是递增的。

参图2所示，本发明第一具体实施方式中，冷凝制水装置的控制系统200具体包括：

温度测量模块201，包括位于储液区内的第一温度传感器2011（R1）和第二温度传感器2012（R1），第一温度传感器所处的第一液位高于第二传感器所处的第二液位；

处理器202，与第一温度传感器2011、第二温度传感器2012相连，处理器202根据第一温度传感器、第二温度传感器的温度值控制压缩机11和循环泵22的开关。

整个控制系统200分为上电和断电两种情况，系统上电状态时，压缩机和循环泵是否运转取决于R1和R2所测得的温度值，压缩机可手工上电后也可自动开启或关闭，但循环泵是否运转只自动取决于R1测得的温度值。

参图3所示，本实施方式中冷凝制水装置的控制方法具体包括：

S1、实时获取储液区内第一液位和第二液位处的温度T1、T2，即第一温度传感器2011（R1）和第二温度传感器2012（R1）所测得的温度值，其中第一液位高于第二液位，可知T1＜T2；

S2、根据T1控制循环泵的开启或关闭；

S3、根据T1和T2控制压缩机的开启或关闭。

结合图4所示，循环泵的开关只取决于第一液位处的温度T1，步骤S2具体为：

比较第一液位处的温度T1与制冷介质的冰点Ta；

若T1＞Ta，则控制循环泵为关闭状态；

若T1≤Ta，则控制循环泵为开启状态。

进一步地，结合图4所示，压缩机的开关取决于第一液位和第二液位处的温度T1、T2，步骤S3具体为：

比较第一液位和第二液位处的温度T1、T2与制冷介质的冰点Ta、制冷介质密度最大时的温度值Tb；

若T1＞Ta，则控制压缩机为开启状态；

若T1≤Ta，当T1≤Ta＜T2＜Tb时，控制压缩机为开启状态，当T1＜T2≤Ta时，控制压缩机为关闭状态。

优选地，本实施方式中制冷介质以水为例进行说明，其冰点Ta=0℃，密度最大时的温度值Tb=4℃。

因此，本发明中压缩机和循环泵包括下述三种状态：

第一状态，当T1＞0℃时，压缩机处于开启状态，循环泵处于关闭状态；

第二状态，当T1≤0℃＜T2＜4℃时，压缩机处于开启状态，循环泵处于开启状态；

第三状态，当T1＜T2≤0℃时，压缩机处于关闭状态，循环泵处于开启状态。

在本发明的一具体实施例中，假若R1和R2之间的液位温差为2℃，下表为理论条件下的各种状态温度变化。

表1：理论条件下R1和R2测得的温度T1和T2

以下结合图5对本发明的控制方法作进一步说明。

当开启第一循环系统，高液位的第一温度传感器R1测温，若此时水温较高，压缩机自动启动，而由于水温较高其冷凝水作用不大，循环泵不启动，以节省耗电；

当第一温度传感器R1测得水（冰）温为T1≤0℃，此时冷凝效果最好，循环泵自动启动进行冷凝制水，而此时第二温度传感器R2测得水温T2>0℃；

当T2≤0℃时（此时的R1一定满足T1<0℃），此时储液区的冷量足够，不需再制冷，压缩机自动关闭，循环泵继续运转；

直至0℃≤T1<T2<4℃时，压机重新启动，在此期间若压机手动关闭，循环泵都会继续运转冷凝制水，直至T1>Tc后循环泵也自动关闭。其中，Tc为系统预设温度阈值，该预设温度阈值一般大于或等于制冷介质密度最大时的温度值，即Tc≥4℃。

相较于现有技术，本发明通过测量冷凝制水装置中储液区内高液位和低液位的温度，进而控制压缩机和循环泵的开关，在冷凝效率低时关闭循环泵，冷量足够时关闭压缩机，提高了冷凝制水的效率，且有效减小了整个系统的功耗。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。