CN105928132A

CN105928132A - 一种毛细管网空调系统和调节方法

Info

Publication number: CN105928132A
Application number: CN201610221777.XA
Authority: CN
Inventors: 李俊
Original assignee: Beijing Fangxing Extension Win Real Estate Development Co Ltd
Current assignee: Beijing Fangxing Extension Win Real Estate Development Co Ltd
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2016-09-07

Abstract

本发明涉及一种毛细管网空调及其控制方法，属温湿度独立控制领域，该空调系统包括能源系统和用户末端，该空调系统分为湿度控制系统和温度控制系统，不仅节能环保，而且可靠性、舒适性高，寿命长。

Description

一种毛细管网空调系统和调节方法

技术领域

本发明涉及一种毛细管网空调系统和调节方法，属于温湿度独立控制领域。

背景技术

目前空调系统常用的温湿度控制方法是利用常规空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。常规温湿度混合处理的空调方式存在如下问题：

1)能源消耗大：常规空调系统的耗电量都是KW级别以上，需要耗费相当多的电能；随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动力成为迫切需要。目前有些地区经常因为夏季空调使用量增大，导致用电量剧增，用电负荷加重导致的停电、断电问题，如何实现节能则成为空调使用当中存在的问题。

2)难以适应热湿比的变化：通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。

3)造成室内空气品质下降，滋生和传播霉菌等污染：大多数空调依靠空气通过冷表面对空气进行降温除湿，这就容易导致冷表面成为潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的理想场所。

4)传统的室内末端装置有局限性：强风、噪声、占空间，一般要投资空调和采暖两套系统。

综上所述，现有空调系统存在的环境、能耗、安全、舒适性问题对目前空调的温湿度控制方式提出了挑战。

发明内容

本发明提供一种节能环保安全的空调系统。

一种毛细辐射空调系统，包括能源系统和用户末端，该空调系统分为湿度控制系统和温度控制系统；

湿度控制系统包括新风处理机组、置换送风口和无组织回风口，能够控制室内湿度和二氧化碳浓度；利用高压柱塞泵将水压提高到4～7Mpa，然后用加压后的专业喷嘴将其雾化，高压微雾喷雾嘴每秒能产生50亿个雾滴，雾滴的直径仅为3～10μm，使其能够迅速从空气中吸收热量完成汽化并扩散，从而完成空气加湿、降温的目的。当新风机组送风相对湿度下降至40％时，加湿器开始为新风加湿，相对湿度达到55％时，加湿结束；当环境湿度超过70％则开始除湿，夏季采用冷却除湿，正常工况下，采用冷冻水进行除湿，在极端天气情况下，启动直膨段进行深度除湿，除湿效果需达到8g/kg。

温度控制系统包括高温冷源、低温热源、辐射板、干式风机盘管，毛细管网能够控制室内温度。

能源系统夏季可利用地源热泵系统和冷水机组作为高温冷源，冬季可利用地源热泵系统和锅炉系统作为低温热源。夏季制冷时，将室内热量通过封闭水循环排放到土壤中，空调节能30％-40％；冬季采暖，从地下换热管中提取热量送到室内，冬季1度电能产生3度以上的能量。另外，夏季提取室内的热量制备生活热水，其他季节从地下换热管中提取热量加热生活热水。

能源系统制冷时优先启动地源系统，不足部分冷却塔系统补充；采暖时优先启动地源系统，不足部分锅炉系统补充。能源系统的运行控制策略与室外大气温度、末端功能房间使用情况、末端空调运行状态等因素有关，管理人员必须对整个系统的控制灵活掌握，及时满足用户要求。因此，需要根据现场运行经验和周围环境状态手动选择相应的运行工况，按照各个工况的运行策略启停设备和阀门，以达到经济合理的运行，以下给出制冷、制热工况下各个能源系统运行策略。

以制冷为例，按下空调系统启动键，地源热泵系统将会根据负荷侧回水温度自动加载或减载：

1)1台热泵机组自动投入运行，监测到负荷侧回水温度高于设定温度时(末端负荷增大)，第二台热泵机组自动投入运行。

2)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时(末端负荷增大)，第三台热泵机组自动投入运行。

3)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时(末端负荷增大)，第一台单冷机组自动投入运行。

4)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时(末端负荷增大)，第二台单冷机组自动投入运行。

5)减载逻辑关系与加载逻辑关系相反。

当采暖时，则判断负荷侧回水温度是否低于设定温度，并采用采暖锅炉作为补充。

用户末端包括毛细管网和置换新风系统。

采用毛细管网和置换新风系统，优点如下：温度湿度独立控制，辐射供冷及供热，无吹风感，舒适性好；没有冷凝水盘、不存在细菌滋生源，空气质量好、过滤pm2.5。温湿度独立控制；没有室内运动部件，不会产生任何室内噪音；能平均分配负荷，不存在冷热不均的现象；基本不占用室内空间；毛细管末端无需要任何维护费用，系统简单，可靠性高；毛细管系统运行平稳，实际寿命长达50年左右；空调机房与辐射末端可单独控制，之间无须连线，互相不受影响；相对常规系统，能节省15～30％的运行费用。

毛细管网系统是利用水作为介质的一种辐射式空调末端系统，主要是通过辐射方式进行换热。毛细管网系统包括毛细管网前端换热器、循环水泵、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。

置换新风系统能够将经过热湿处理后的室外新风通过空气分布器直接送入活动区下部，较冷的新鲜空气沿着地面扩散，从而形成较薄的空气层。室内人员及设备等热源在浮力的作用下，形成向上的对流气流，新鲜空气随对流气流向室内上部区域流动，形成室内空气运动的主导气流，热浊的污染空气则由设置于房间顶部的排风口排出。为了更有效利用废气热量，采用传热铝箔进行新风、废气热量的交换，在实现废气热量回收的同时，也能够有效避免病毒扩散。随着雾霾问题的日益突出，为新风系统加装过滤器越来越成为一种必要的措施，初效过滤器适用于空调系统的初级过滤，主要用于过滤5μm以上尘埃粒子。初效过滤器有板式、折叠式、袋式三种样式。过滤材料有无纺布、尼龙网、活性碳滤材、金属孔网等。中效过滤器适用于空调系统的中级过滤，主要用于过滤1μm以上尘埃粒子。中效过滤器静电、袋式和非袋式三种样式。过滤材料有不锈钢丝、特殊无纺布或玻璃纤维。

置换新风系统夏季运行模式分为节能模式和舒适模式：节能模式：新风经表冷器冷却除湿，当表冷段后温度T1＞11.3℃(设定温度，可调)时，送风、排风机根据温度信号进行变频调节，减少送、排风量(风机根据温度信号自动升频)，使表冷段后温度T1＜11.3℃，送、排风量调节下限为额定工况的80％；若送、排风达到下限后仍然满足不了T1≤11.3℃(可调)的要求，则直膨段压缩机启动工作，两台压缩机启停温差为0.5-1.5(设定值，可调)。(T设定值参考回风湿度确定设定值)；舒适模式：新风经表冷器冷却除湿，当表冷段后温度T1＞11.3℃(可调)时，则直膨段压缩机启动工作，两台压缩机启停温差为0.5-1.5(可调)，(T设定值参考回风湿度确定设定值)。当直膨段后温度T2＞11.3℃(可调)时，送风、排风机根据温度信号进行变频调节，减少送、排风量(风机根据温度信号自动升频)，使直膨段后温度T2≤11.3℃，送、排风量调节下限为额定工况的80％。

置换新风系统冬季运行模式为：设备定风量运行，风量根据人员卫生需求进行设定(建议冬季新风量为额定风量的60％)；根据回风湿度控制加湿器的启停，建议控制设定值为相对湿度40％(可调)；根据送风温度控制水阀的开启程度。

置换新风系统过渡季节运行模式为通风模式：只开启送、排风，新风量为额定风量的80％-100％

置换新风系统送风采用下送上回的置换送风方式，送风采用地板送风系统。系统由主风管、防火调节阀、地埋风管、送风静压箱、送风口等组成；排风采用上回，在各封闭的空调房间门头正上方安装圆形静压消声回风口。

采用上述方式的空调系统具有以下优点：高舒适性；最为安静的空调系统；没有冷凝水盘、不存在细菌滋生源；节能效果显著；较强的蓄冷能力；较强的自调节平衡能力；毛细管末端占用建筑净空小，节省建筑空间。

附图说明

图1是毛细管网空调系统结构图。

具体实施方式

实施例1是一种毛细辐射空调系统，其包括能源系统和用户末端，该空调系统分为湿度控制系统和温度控制系统；湿度控制系统包括新风处理机组、置换通风口和个性化送风口，能够控制室内湿度和二氧化碳浓度；利用高压柱塞泵将水压提高到4～7Mpa，然后用加压后的专业喷嘴将其雾化，高压微雾喷雾嘴每秒能产生50亿个雾滴，雾滴的直径仅为3～10μm，使其能够迅速从空气中吸收热量完成汽化并扩散，从而完成空气加湿、降温的目的。当新风机组送风相对湿度下降至40％时，加湿器开始为新风加湿，相对湿度达到55％时，加湿结束；当环境湿度超过70％则开始除湿，夏季采用冷却除湿，正常工况下，采用冷冻水进行除湿，在极端天气情况下，启动直膨段进行深度除湿，除湿效果需达到8g/kg。温度控制系统包括高温冷源、低温热源、辐射板、干式风机盘管，能够控制室内温度。

5)减载逻辑关系与加载逻辑关系相反。

用户末端包括毛细管网和置换新风系统。

置换新风系统能够将经过热湿处理后的室外新风通过空气分布器直接送入活动区下部，较冷的新鲜空气沿着地面扩散，从而形成较薄的空气层。室内人员及设备等热源在浮力的作用下，形成向上的对流气流，新鲜空气随对流气流向室内上部区域流动，形成室内空气运动的主导气流，热浊的污染空气则由设置于房间顶部的排风口排出。为了更有效利用废气热量，采用传热铝箔进行新风、废气热量的交换，在实现废气热量回收的同时，也能够有效避免病毒扩散。随着雾霾问题的日益突出，为新风系统加装过滤器越来越成为一种必要的措施，初效过滤器适用于空调系统的初级过滤，主要用于过滤5μm以上尘埃粒子。初效过滤器有板式、折叠式、袋式三种样式。过滤材料有无纺布、尼龙网、活性碳滤材、金属孔网等。中效过滤器适用于空调系统的中级过滤，主要用于过滤1μm以上尘埃粒子。中效过滤器有袋式和非袋式两种样式。过滤材料有特殊无纺布或玻璃纤维。

实施例2是一种毛细辐射空调系统控制方法，当新风机组送风相对湿度下降至40％时，加湿器开始为新风加湿，相对湿度达到55％时，加湿结束；当环境湿度超过70％则开始除湿，夏季采用冷却除湿，正常工况下，采用冷冻水进行除湿，在极端天气情况下，启动直膨段进行深度除湿。

可选择的，能源系统制冷时优先启动地源系统，不足部分冷却塔系统补充；采暖时优先启动地源系统，不足部分锅炉系统补充；

制冷时，按下空调系统启动键，地源热泵系统将会根据负荷侧回水温度自动加载或减载：

1)1台热泵机组自动投入运行，监测到负荷侧回水温度高于设定温度时，第二台热泵机组自动投入运行；

2)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时，第三台热泵机组自动投入运行；

3)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时，第一台单冷机组自动投入运行；

4)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时，第二台单冷机组自动投入运行；

5)减载逻辑关系与加载逻辑关系相反。

可选择的，采暖时，则判断负荷侧回水温度是否低于设定温度，并采用采暖锅炉作为补充，具体为：

采暖时，按下空调系统启动键，地源热泵系统将会根据负荷侧回水温度自动加载或减载：

1)1台热泵机组自动投入运行，监测到负荷侧回水温度低于设定温度时，第二台热泵机组自动投入运行；

2)当监测到负荷侧回水温度仍低于设定温度时，第三台热泵机组自动投入运行；

3)当监测到负荷侧回水温度仍低于设定温度时，第一台采暖锅炉自动投入运行；

4)当监测到负荷侧回水温度仍高于设定温度时，第二台采暖锅炉自动投入运行；

5)减载逻辑关系与加载逻辑关系相反。

可选择的，置换新风系统能够将经过热湿处理后的室外新风通过空气分布器直接送入活动区下部，较冷的新鲜空气沿着地面扩散，从而形成较薄的空气层，采用传热铝箔进行新风、废气热量的交换。

可选择的，置换新风系统夏季运行模式分为节能模式和舒适模式：节能模式：新风经冷却器冷却除湿，当冷却器段后温度T1＞设定温度时，送风、排风机根据温度信号进行变频调节，减少送、排风量，使冷却器段后温度T1＜设定温度，送、排风量调节下限为额定工况的80％；若送、排风达到下限后仍然满足不了T1≤设定温度的要求，则直膨段压缩机启动工作；舒适模式：新风经冷却器冷却除湿，当冷却器段后温度T1＞设定温度时，则直膨段压缩机启动工作，当直膨段后温度T2＞设定温度时，送风、排风机根据温度信号进行变频调节，减少送、排风量，使直膨段后温度T2≤设定温度，送、排风量调节下限为额定工况的80％。

可选择的，置换新风系统过渡季节运行模式为通风模式：只开启送、排风，新风量为额定风量的80％-100％。

可选择的，置换新风系统送风采用下送上回的置换送风方式。

实施例3是一种空调控制方法，对空调系统进行控制，其可采用上述内容中任一/几种步骤的组合，还可根据实际加以配置。

实施例4是一种包括地源热泵系统的能源系统，采用地源热泵系统+冷水机组+燃气锅炉形式，热泵空调与常规空调配置比6∶4。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种空调系统，包括能源系统和用户末端；能源系统夏季利用地源热泵系统和冷水机组作为高温冷源，冬季利用地源热泵系统和锅炉系统作为低温热源；用户末端包括毛细管网系统和置换新风系统；其特征在于：

该空调系统分为湿度控制系统和温度控制系统：湿度控制系统包括新风机组、置换通风口和个性化送风口，能够控制室内湿度和二氧化碳浓度，利用高压柱塞泵将水压提高到4～7Mpa，然后用加压后的专业喷嘴将其雾化；温度控制系统包括高温冷源、低温热源、辐射板、干式风机盘管等，能够控制室内温度。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，毛细管网系统包括毛细管网前端换热器、循环水泵、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，置换新风系统包括主风管、防火调节阀、地埋风管、送风静压箱、送风口。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，置换新风系统采用传热铝箔进行热量回收。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，置换新风系统采用三级过滤装置。

6.如权利要求1-5任一所述空调系统的控制方法，其特征在于，

当新风机组送风相对湿度下降至40％时，加湿器开始为新风加湿，相对湿度达到55％时，加湿结束；当环境湿度超过70％则开始除湿，夏季采用冷却除湿，正常工况下，采用冷冻水进行除湿，在极端天气情况下，启动直膨段进行深度除湿。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，能源系统制冷时优先启动地源系统，不足部分冷却塔系统补充；采暖时优先启动地源系统，不足部分锅炉系统补充；

5)减载逻辑关系与加载逻辑关系相反。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采暖时，则判断负荷侧回水温度是否低于设定温度，并采用采暖锅炉作为补充。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，置换新风系统能够将经过热湿处理后的室外新风通过空气分布器直接送入活动区下部，较冷的新鲜空气沿着地面扩散，从而形成较薄的空气层，采用传热铝箔进行新风、废气热量的交换。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，置换新风系统夏季运行模式分为节能模式和舒适模式：节能模式：新风经冷却器冷却除湿，当冷却器段后温度T1＞设定温度时，送风、排风机根据温度信号进行变频调节，减少送、排风量，使冷却器段后温度T1＜设定温度，送、排风量调节下限为额定工况的80％；若送、排风达到下限后仍然满足不了T1≤设定温度的要求，则直膨段压缩机启动工作；舒适模式：新风经冷却器冷却除湿，当冷却器段后温度T1＞设定温度时，则直膨段压缩机启动工作，当直膨段后温度T2＞设定温度时，送风、排风机根据温度信号进行变频调节，减少送、排风量，使直膨段后温度T2≤设定温度，送、排风量调节下限为额定工况的80％；冬季运行模式为：设备定风量运行，风量根据人员卫生需求进行设定；根据回风湿度控制加湿器的启停；根据送风温度控制冷却器的开启程度。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，置换新风系统过渡季节运行模式为通风模式：只开启送、排风，新风量为额定风量的80％-100％。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，置换新风系统送风采用下送上回的置换送风方式。