雙循環兩段式高精度冰水控溫系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，包括第一冰水槽和第二冰水槽，第一冰水槽的進水口與系統的進水管道連接，第一冰水槽的出水口與第二冰水槽的進水口連接，第二冰水槽的出水口與系統的出水管道連接，第一冰水槽中的熱交換管道通過一組冰水進水管道、冰水出水管道和泵與工頻冰機連接，第二冰水槽的熱交換管道通過另一組冰水進水管道、冰水出水管道和泵與變頻冰機連接。本發明以兩個冰機分兩段的形式不經過PEX熱交換板直接產生恒溫冰水，簡化了設備建置與簡易的控制模式，除掉熱交換板材料，直接以工頻冰機和變頻冰機冷卻冰水來達到連續性控溫與高精準的恒溫效果，提高了能源使用效率。
【專利說明】
雙循環兩段式高精度冰水控溫系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，屬于冰水恒溫控制系統。
【背景技術】
[0002]目前，制造大用量的恒溫冰水，大都采用獨立冰機供應冷卻水PEX熱交換板系統，如圖1所示。
[0003]獨立冰機產生冷卻水，再透過熱交換板來降低進水溫度，來達到出水的恒溫效果。系統的控溫方式分兩部份。
[0004](— )獨立冰機采用溫度回差控制系統產生冷卻水，控制方式是當冷卻水溫度超過設定值的5%時，獨立冰機的壓縮機啟動工作。當冷卻水溫度低過設定值的5 %時，獨立冰機的壓縮機停止工作。
[0005](二)熱交換板的進水溫度在波動時，為了達到恒溫效果，采用的是控制獨立冰機產生之冷卻水流入熱交換板的流量，當進水溫度波動大過調節的能力時，需進一步的調整冰機冷卻水的設定溫。冷卻水的流量控制方法主要有兩種:a、是在水管中加裝步進馬達調節機械閥，b、是在水管中加裝變頻冷卻水栗。
[0006]現有技術中，PEX熱交換板的溫度簡易模型:
T’2=T’1-( ΔΗ/Var c)
其中，Τ’I為進水溫，Τ’2為出水溫，
Δ H為單位時間經PEX熱交換板被帶走的能量，
Vm為進水的流量，
C為水的比熱容量。
[0007]ΔΗ=Κ.(Τ，3-Τ，1) -V雜
其中，Τ’3為獨立冰機產生冷卻水的溫度，
K為PEX熱交換板的熱交換系數，
Vy鄉^ PEX熱交換板冷卻水的流量。
[0008]Τ’2=Τ’1-( Κ.(Τ’3_Τ’1).V雜)/(V雕.C)
現有系統的控制參數為Vrn詠和T ’ 3。
[0009]其控溫的精度為(K/(V雕.C )) (%?.Δ T ’ 3 +T ’ 3.Δ %?)
仔細分析，不難發現目前的系統存在如下缺點:
Vm詠控制，不論是步進馬達調節機械閥或是變頻冷卻水栗都是在改變水壓來達到水流的調節。流量與水壓平方成正比，因此在局限其調節能力，而且在調節的過程易產生溫度的波動。
[0010]Τ’3采用溫度回差控制，在回差值設定上，一般都在±5%，如果為了提高精度而降低回差值時，會造成冰機的壓縮機頻繁啟動，降低壓縮機的壽命和耗能。同時回差控制無法達到連續性控溫的效果。
[0011 ]當進水溫度和流量在大波動，超出了V;^詠控制的調節能力時，只能進一步調整Τ3的門限值。因此在進水溫度和流量存在大波動的情況下，會造成增加恒溫控制難度和減低控溫精度。目前國內可做到的控溫精度在± 1°。
[0012]PEX熱交換板材料存在效率衰減事實，讓能源使用效率降低。
【發明內容】
[0013]本發明的目的在于提供雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，以簡化控制，達到連續性控溫與高精準的恒溫結果，提高能源使用效率，除掉熱交換板材料存在的問題。
[0014]為了達成上述目的，本發明的解決方案是:
雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，包括第一冰水槽和第二冰水槽，第一冰水槽的進水口與系統的進水管道連接，第一冰水槽的出水口與第二冰水槽的進水口連接，第二冰水槽的出水口與系統的出水管道連接，第一冰水槽中的熱交換管道通過一組冰水進水管道、冰水出水管道和栗與工頻冰機連接，第二冰水槽的熱交換管道通過另一組冰水進水管道、冰水出水管道和栗與變頻冰機連接。
[0015]所述變頻冰機采用溫度PID變頻壓縮機。
[0016]采用上述方案后，本發明以兩個冰機分兩段的形式不經過PEX熱交換板直接產生恒溫冰水，簡化了設備建置與簡易的控制模式，除掉熱交換板材料，直接以工頻冰機和變頻冰機冷卻冰水來達到連續性控溫與高精準的恒溫效果，提高了能源使用效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是現有恒溫冰水系統示意圖；
圖2是本發明冰水控溫系統示意圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖2所示，本發明揭示的雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，包括第一冰水槽I和第二冰水槽2，第一冰水槽I的進水口與系統的進水管道連接，第一冰水槽I的出水口與第二冰水槽2的進水口連接，第二冰水槽2的出水口與系統的出水管道連接，第一冰水槽I中內置的熱交換管道通過一組冰水進水管道、冰水出水管道和栗5與工頻冰機3連接，第二冰水槽2內置的熱交換管道通過另一組冰水進水管道、冰水出水管道和栗6與變頻冰機4連接。
[0019]工作時，系統進水流入第一冰水槽I，先由工頻冰機3按第一階段的溫度回差模式做初步調節控制，讓冰水先達到溫度T3(T3>T4)，再由進入第二冰水槽2，由變頻冰機4做溫度微調精控到Τ4。此系統簡化設備建置與簡易的控制模式，直接以工頻冰機3和變頻冰機4冷卻冰水來達到恒溫效果。
[0020]此設計的溫度模型:
Τ2=Τ4，
Τ2為出水溫，Τ4為變頻冰機4的門限設定溫度。
[0021]溫度控制參數為Τ3和Τ4，
最終的控溫精度為ΔΤ4，
此設計的出水恒溫精度最終取決于變頻冰機4的控溫精度。
[0022]第一階段溫度控制: 當系統的進水溫度Tl流入第一冰水槽I，工頻冰機3利用栗5和對應的冰水進水管道、冰水出水管道配合第一冰水槽I內置的熱交換管道做循環，把第一冰水槽I的水冷卻至T3 ο工頻冰機3采用溫度回差控制模式，門限值T3，T3>T4，回差值5%。當第一冰水槽I的溫度達到1.05Τ3時，工頻冰機3的壓縮機啟動工作。第一冰水槽I的溫度冷卻到0.95Τ3時，工頻冰機3的壓縮機停止工作。這一段主要目的是把水溫的變化控制在一區間，系統的進水溫度和流量的波動時，都能縮小在± I。或±5%。
[0023]第二階段溫度控制:
第一冰水槽I流入第二冰水槽2，變頻冰機4利用栗6和對應的冰水進水管道、冰水出水管道配合第二冰水槽2內置的熱交換管道做循環，把第二冰水槽2水冷卻至Τ4=Τ2(目標溫度)，變頻冰機4采用溫度PID變頻壓縮機，這樣可以達到連續控溫的標準，同時提高能源的利用率。
[0024]第一冰水槽I的冰水經過工頻冰機3的調節，使溫度波動控制在一個有效的小區間內，而變頻冰機4只需要對這小區間做溫度調控，這樣可以降低了頻率的突變撓動的情況和提高溫度的控溫精度，溫度的控制精度只受限于各別感測元件。
[0025]此系統的控溫精度最終可達到±0.15°。能源使用效率提高了10%。
[0026]本發明改變了現有技術利用熱交換板的間接控溫，以兩段控溫手法來達到恒溫的目的。以第一段溫度回差控制把溫度的波動控制到一個小范圍內，第二段以PID變頻控制到精確溫度。
【主權項】
1.雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，其特征在于:包括第一冰水槽和第二冰水槽，第一冰水槽的進水口與系統的進水管道連接，第一冰水槽的出水口與第二冰水槽的進水口連接，第二冰水槽的出水口與系統的出水管道連接，第一冰水槽中的熱交換管道通過一組冰水進水管道、冰水出水管道和栗與工頻冰機連接，第二冰水槽的熱交換管道通過另一組冰水進水管道、冰水出水管道和栗與變頻冰機連接。2.如權利要求1所述的雙循環兩段式高精度冰水控溫系統，其特征在于:所述變頻冰機采用溫度PID變頻壓縮機。
【文檔編號】F28F27/02GK105841546SQ201610352397
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】葉宏倫, 鐘其龍
【申請人】廈門潤晶光電集團有限公司