CN1690550A - 螺杆精密空调*** - Google Patents

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Abstract

本发明创造介绍的是一种利用热泵制热和空气质量传感器来控制受控室内的空气质量的组合式精密空调***。在本发明创造的精密空调过程中，在空气处理过程中，采用空气质量传感器，通过受控室内的空气质量和要求的空气质量对比，输出PID值来控制空调机组的新风阀门，从而控制受控环境的空气质量。在加热过程中，通过能效比高的热泵制热，其控制方法是通过控制受控室内的温度和设定的温度，通过PID运算，输出一个PID控制值，从而控制了机组的制热，在其他控制方面，通过焓差控制压缩机运行来控制制冷和除湿，湿度控制加湿器，大大的节约了机组的能耗，实现了精密空调的精密控制。

Description

螺杆精密空调***
所属技术领域
是暖通空调领域，本发明创造所涉及的更具体的说是中央空调领域中一种新的恒温空调***。
技术背景
目前，在商用精密空调领域中，制冷***中一般采用定制冷量的压缩机，在能量的调节上，通过控制压缩机的运行数量来进行能量调节。因此，无论你采用多少定制冷量的压缩机，其能量调节的性能曲线都是一种阶段式的跃迁曲线，而不是圆滑的曲线。即这种精密空调具有控制精度不高，能量损耗较大的缺点。相对于控制***来说，采用定制冷量的压缩机越多，机组在制造过程中就越麻烦，在运行过程中就越容易出现故障，给以后的维修和保养带来了许多不便。
发明创造的内容
本发明创造要解决的技术问题是：提供一种新型的精密空调***，包括精密空调的***的改进和控制两个方面，能够解决现有精密空调***中上述的问题，实现精密空调能量的按需投入和受控环境温度的高精度控制。
本发明创造的内容是：根据精密空调的控制要求，选用的控制硬件是DDC控制器，该控制器有模拟输入、模拟输出、数字输入和数字输出接口。控制器采用的是+24VDC电源，0～10V和2～10V的标准电压模拟信号或者4～20mV的标准电流模拟信号的输入和输出，以及数字信号的输入和输出。制冷***中选用螺杆压缩机和与之相匹配的冷凝器，干燥过滤器，膨胀阀，蒸发器等制冷装置。
其控制原理是：根据每个温湿度都对应唯一的一个焓值，编写一种利用焓差来控制精密空调压缩机运行的控制程序。把温湿度传感器感应到的温湿度和用户设定的温湿度输入控制器，在控制器里面先转化成相应的焓值，然后进行PID运算。在运算后输出一个PID控制值(比例积分微分值)给压缩机，通过改变螺杆压缩机内滑阀的位置来改变螺杆压缩机内齿轮啮合的对数，实现对压缩机能量输出的控制。
通过焓差计算法，制冷***不再单独受到温度后湿度的控制，而是把温湿度结合起来的焓值进行控制。焓差较小时，***只需启动小量加热升温和小冷量制冷即可满足环境的控制要求。避免了大量的降温抽湿和大量的加热升温，从而节省了能耗；焓差较大时，制冷***根据DDC输出的控制信号给螺杆压缩机，通过改变压缩机的内滑阀的位置来控制压缩机的冷量按需输出。
加热器控制：在本发明创造精密空调***中，通过温度传感器***的加热。当实际的温度高于设定值时加热器关闭；当实际的温度低于设定的温度时，DDC控制器根据设定的温度和实际温度的温差，经过PID计算，求出加热器开启的组数，把信号传送给执行器执行。
加湿器控制：在本发明创造之中通过湿度传感器控制加湿器的开度来控制加湿量，其控制方式是：当实际湿度高于设定湿度时，加湿器关闭；当实际的湿度小于设定的湿度时，DDC控制器根据设定的值和实际值，经PID运算，求出一个开度控制值，控制加湿器的开度，从而达到了控制加湿器加湿量的目的。
本发明创造的优点是：本发明创造采用了先进的DDC控制硬件结合PID(比例、积分、微分)焓差算法，与螺杆压缩机相结合，能精确的把受控室的环境控制在一定的温湿度范围之内。和传统采用定制冷量压缩机相比，大幅度节省能源，并提高了控制精度。该精密空调采用的控制器能够实时检测现场的各种状态，查询当前和设定的温湿度等状态。能够进行现场的温湿度设定点及各种参数的控制，包括加热器控制、加湿器开度控制、压缩机的能量输出控制，传感器的校正和定时开关机等。能够监视各部件的运行状态，出现故障时自动停机和发出报警信号等。
现有的螺杆压缩机分为级数调节的螺杆压缩机和无级调节的螺杆压缩机，这两种压缩机的控制原理基本一样，但是控制输出信号不同。采用级数调节的螺杆压缩机，控制器输出的是数字信号，而采用无级调节的螺杆压缩机，控制器输出的是一个电压后电流的模拟信号。
下面结合说明附图和实施案例，进一步的描述本发明创造；
图1现有技术中，采用了两个定制冷量压缩机的精密空调***图；
图2是该发明创造中，采用了螺杆压缩机的***图；
图3是该发明创造中，采用级数调节螺杆压缩机的控制流程框图；
图4是该发明创造中，采用无级调节螺杆压缩机的控制流程框图。
在示图1、2中，各个标号统一说明如下：压缩机1，蒸发器2，加热器3，加湿器4，过滤网5，风机6，干燥过滤器7，膨胀阀8，冷凝器9。在图2中，压缩机为螺杆压缩机，有级数调节的螺杆压缩机和无级调节的螺杆压缩机可选。
在图3、4中，图3为采用了级数调节的螺杆压缩机，其输出的信号为一个数字变量(ON/OFF)两相开关，其计算简图如下：
在实际的运算中，将输入量转化为0～10V的标准模拟变量，即将给定值和过程变量标准化成0～10V之间的一个电压值。输出为一个数字变量用于控制压缩机内电磁阀的开启和关闭，从而控制压缩机能量的按需投入。例如，在PID值为25％开启螺杆压缩机的第一级，低于25％时关闭压缩机；在PID值为50％时开启压缩机的第二级，低于50％时关闭第二级。
图4为采用了无级调节螺杆压缩机，其输入变量为一个0～10V的标准模拟信号，输出变量也是一个0～10V的标准模拟信号。其计算简图如下：
Figure A20041002701100081
压缩机根据传递过来的电压信号，自动改变压缩机内滑阀的位置，控制压缩机的能量输出。
在图3、图4中只有在室内风机运行的情况下，其他部件才能正常运转，否则机组不能开启。风机正常运行的情况下，温湿度传感器感应到的温湿度传送给DDC，DDC内先转化为焓值再和DDC内用户设定的温湿度对应的焓值进行PID计算，输出一个PID控制值给螺杆压缩机。通过改变压缩机内滑阀的位置来控制压缩机的能量输出，从而实现了控制精密空调制冷和除湿的目的。
加热器控制：采用PID调节控制算法，把感应到的实际温度和设定的温度对比。当高于设定值时，加热器关闭；当低于设定值时，根据PID计算出来的结果来决定加热器开启的组数。
加湿器控制：加湿器加湿量的多少是通过控制加湿器的开度实现，加湿器开度由DDC控制器控制。把设定的湿度和实际的湿度信号传递给DDC控制器，在控制器里经过PID运算，输出一个控制信号给加湿器，通过控制器的开度控制了精密空调的加湿量。

Claims (5)

1、一种采用螺杆压缩机和DDC控制***相结合的精密空调，包括依序连接的螺杆压缩机，与压缩机相适配的蒸发器、电加热PTC、加湿器、干燥过滤器、风机、膨胀阀、冷凝器、油分离器、过滤网、传感器和DDC控制器，其特征在于：该DDC控制器的输出接口与控制单元的DDC控制器接线端子相连接，所述传感和控制单元将受控环境的温湿度通过传感器感应出来并把信号传送至DDC控制器，DDC控制器把温湿度传感器感应到的温湿度对应的焓值和DDC控制器内用户自设的温湿度对应的焓值通过DDC控制器的PID计算，输出一个PID控制信号给螺杆压缩机，通过改变压缩机内滑阀的位置来实现压缩机能量的按需输出。
2、根据权利要求1所述采用螺杆压缩机和DDC控制相的精密空调***，如果采用的是级数调节是螺杆压缩机，控制器输出给压缩机的是一个数字信号，通过控制压缩机内的电磁阀来控制压缩机能量的按需输出。
3、根据权利要求1所述螺杆精密空调***，如果采用的为无级调节是螺杆压缩机，则DDC输出的是一个模拟控制信号，压缩机根据模拟信号自动改变压缩机内滑阀的位置，实现能量的按需输出。
4、根据权利要求书1所述，该螺杆精密空调***的加热器是由温度决定。温度低时，通过PID计算求出加热器开启的组数，加热器开启相应的组数；温度高时加热器关闭。
5、根据权利要求书1所述，该螺杆精密空调***中的加湿器通过湿度传感器控制。湿度高时，加湿器关闭；湿度低时，由设定的湿度和实际湿度经过PID运算，输出一个控制信号，控制加湿器的开度，通过控制加湿器的开度控制加湿器的加湿量。
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