基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝置，通過在風機盤管回風入口處設置溫度傳感器，控制器根據溫度傳感器測量值確定室內溫度，將其與控制面板端人為輸入的環境溫度設定值比較，得到室內溫度與設定溫度的偏差值，利用PID運算得到電動水閥開度數據和風機轉速數據，轉為控制信號同時發送到電動水閥和風機變頻器，使二者同步動作，構成根據室內溫度和溫度設定值的偏差自動調節風機轉速和電動水閥開度的風機盤管溫度控制結構；電動水閥在自動調節過程中始終受到開度限位的限制，開度限位由風機盤管與水管管徑的匹配關系確定。本實用新型可提高傳統風機盤管末端支路的水換熱溫差穩定性，具有節能高效、換熱穩定和自動調節的特點。
【專利說明】
基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝置
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，屬于暖通空調技術領域。
【背景技術】
[0002] 風機盤管是中央空調的末端產品，由熱交換器、水管、過濾器、風扇、接水盤、排氣 閥和支架等組成，其工作原理是機組內不斷的再循環所在房間的空氣，使空氣通過冷水(熱 水)盤管后被冷卻(加熱），W保持房間溫度的恒定。
[0003] 隨著風機盤管技術的不斷發展，運用的領域也隨之變大，現主要運用在辦公室、醫 院、科研機構等一些場所。風機盤管主要是通過依靠風機的強制作用，通過表冷器的作用達 到預期的效果。
[0004] 現有技術中，集中空調系統的末端換熱性能對系統的運行情況有很大的影響。一 般的風機盤管，風量可人為調節，水路采用電動閥進行通斷控制。當空氣入口參數固定，風 量為設計風量時，只有當水量和冷量均為設計工況時，進出口溫差才是設計溫差。若水量減 少，則冷量減少，同時進出口溫差會大于設計溫差。若水量過大，則進出口溫差會小于設計 溫差。為了保證冷凍水系統的節能效果，就必須限制"大流量，小溫差"的現象，保證末端的 換熱效果和合理的水力平衡性能。
[0005] 風機盤管末端支路的冷凍水流量同時受風機盤管的水阻力、風機盤管進出水管的 水阻力和風機盤管的水路閥口阻力等的影響。其中，風機盤管進出水管的水阻力包括沿程 阻力和局部阻力的水阻力，沿程阻力主要受水管管徑和管長的影響。由于閥口的尺寸是根 據水管的管徑選取的，因此水路閥口水阻的大小也受到進出水管的管徑的影響。實際應用 中，當水管管徑相對于風機盤管的需要流量而言過大或過小時，閥口的開度就應該與水管 的管徑有關；否則，需要調節該段末端支路的換熱量時，若驟開驟關閥口，水路的阻力和該 末端支路的水換熱溫差也會忽升忽降，影響整個冷凍水系統的控制穩定性。
[0006] 現有技術的風機盤管結構，由于沒有設置根據風機盤管與其水管管徑匹配關系控 制水閥開度限位的結構，因此存在需要調節該段末端支路的換熱量時，驟開驟關閥口，造成 水路的阻力和該末端支路的水換熱溫差忽升忽降，影響整個冷凍水系統的控制穩定性的缺 陷。 【實用新型內容】
[0007] 本實用新型的目的，是為了解決現有風機盤管結構存在水路的阻力和該末端支路 的水換熱溫差忽升忽降、影響整個冷凍水系統的控制穩定性的問題，提供一種基于與水管 管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝置，該裝置通過控制電動水閥的最大開度和 根據室內溫度與設定溫度的偏差值進一步設定電動水閥的實際開度，具有準確調節風機盤 管水管流量、提高冷凍水系統的穩定性的特點。
[000引本實用新型的目的可通過W下的技術方案達到：
[0009] 基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝置，包括風機盤管、電 動水閥、控制器和控制面板，其結構特點在于：
[0010] 1)在風機盤管回風入口處設有回風溫度傳感器，在風機盤管內設有風機；電動水 閥安裝在風機盤管進水端，風機盤管的型號與水管管徑匹配W控制電動水閥開度的最大限 位，控制器控制電動水閥的開度調節在開度限位范圍內；構成根據風機盤管與水管管徑匹 配自動調節電動水閥開度的風機盤管溫度控制結構；
[0011] 2)風機盤管的型號為FC800下，在中檔風量時冷量為6550W，熱量為9260W，風機最 大風量為1360m 3 A，設計供回水溫差為5度;或者風機盤管型號為FC400，在中檔風量時冷量 為3290W，熱量為4530W，風機最大風量為680mVh，設計供回水溫差為5度;風機盤管1連接的 水管管徑為1英寸或W下時，電動水閥的開度限位可達到水閥開度的100%;當風機盤管連 接的水管管徑為1英寸W上而小于或等于1英寸半時，電動水閥的開度限位可達到水閥開度 的80%;當風機盤管1連接的水管管徑為大于1英寸時，電動水閥的開度限位是水閥開度的 60%。
[0012] 實際應用中，由控制器根據風機盤管的水管管徑匹配控制電動水閥開度的最大限 位，W控制電動水閥的開度調節在開度限位范圍內；控制器通過檢測回風溫度傳感器的輸 出信號，判斷室內溫度和設定溫度的偏差，W控制電動水閥的開度調節和風機轉速調節同 步進行;溫度設定由控制面板輸入并傳送到控制器，控制器根據回風溫度傳感器反饋的數 據確定室內溫度，并將獲得的溫度設定值和室內溫度數據進行比較處理，得到風機轉速控 制信號和電動水閥開度控制信號，構成根據風機盤管的水管管徑匹配自動調節電動水閥開 度的風機盤管溫度控制結構。
[0013] 本實用新型的目的還可通過W下的技術方案達到：
[0014] 進一步的，控制器設有多個I/O端口，其中，模擬量輸入端口AI包括回風溫度信號 輸入端、電動水閥開度反饋信號輸入端、風機轉速反饋信號輸入端，模擬量輸出端口 AO包括 電動水閥開度控制信號輸出端、風機轉速控制信號輸出端，數字量輸入端口 DI包括風機啟 停狀態信號輸入端、手動自動狀態信號輸入端、故障報警信號輸入端，數字量輸出端口 DO包 括風機啟停控制信號輸出端、手動自動轉換控制信號輸出端。
[0015] 進一步的，所述控制器的模擬量輸入端口AI及模擬量輸出端口AO的信號傳輸共同 構成了自動循環運行的信號傳輸結構。
[0016] 進一步的，控制器根據回風溫度傳感器反饋的數據確定室內溫度，并將獲得的溫 度設定值和室內溫度數據利用PID運算處理，得到風機轉速控制信號和電動水閥開度控制 信號。
[0017] 進一步的，所述的電動水閥為電動調節閥，閥口開度可通過電信號調節，其供電由 控制器電源直接供應，并可通過控制器的控制信號控制閥口開度。
[0018] 進一步的，所述水閥開度限位在裝置工作前寫入控制器中，控制器根據環境溫度 變化持續發送閥口開度控制信號，確保閥口開度變化率較低，閥口最大開度不大于開度限 位。
[0019] 進一步的，所述控制面板包括顯示屏及操作按鍵，可通過按鍵設定房間溫度，顯示 屏可顯示房間當前溫度、設定溫度、風機盤管啟停狀態、風量大小和電動水閥開度中的一個 或多個。
[0020] 進一步的，所述的風機為直流無刷風機或變頻風機，風機盤管正常工作時風機靜 壓為10-50Pa，風機靜壓最大不超過lOOPa。
[0021] 本實用新型具有W下突出的有益效果：
[0022] 1、本實用新型在風機盤管回風入口處設有回風溫度傳感器，在風機盤管內設有風 機；由控制器根據風機盤管的水管管徑匹配控制電動水閥開度的最大限位，W控制電動水 閥的開度調節在開度限位范圍內；控制器通過檢測回風溫度傳感器的輸出信號，判斷室內 溫度和設定溫度的偏差，W控制電動水閥的開度調節和風機轉速調節同步進行;溫度設定 由控制面板輸入并傳送到控制器，控制器根據回風溫度傳感器反饋的數據確定室內溫度， 并將獲得的溫度設定值和室內溫度數據進行比較處理，得到風機轉速控制信號和電動水閥 開度，構成根據室內溫度和溫度設定值的偏差自動調節風機轉速和電動水閥開度的風機盤 管溫度控制結構；因此能夠解決現有風機盤管結構存在水路的阻力和該末端支路的水換熱 溫差忽升忽降、影響整個冷凍水系統的控制穩定性的問題，具有準確調節風機盤管水管流 量、提高冷凍水系統的穩定性的有益效果。
[0023] 2、本實用新型通過對電動水閥設定最大開度限位，有效避免"大流量，小溫差"的 冷凍水現象，在保證提供需要的換熱量的同時，風機盤管的冷凍水流量較低，冷凍水系統節 能效果好。
[0024] 3、本實用新型在限定電動水閥最大開度的基礎上，控制器根據變化的環境溫度進 一步調整電動水閥開度和風機轉速，提高冷凍水系統的換熱溫差，而又避免了冷凍水流量 超出需求量，有效解決傳統的電動水閥驟開驟關造成的水換熱溫差忽升忽降，換熱性穩定， 冷凍水溫差較大，換熱性能高。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型的一個具體實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的實施方式作進一步的詳細說明。
[0027] 具體實施例1:
[00%]參照圖1，本實施例包括風機盤管1、電動水閥2、控制器3和控制面板4,在風機盤管 1回風入口處設有回風溫度傳感器5,在風機盤管1內設有風機;電動水閥2安裝在風機盤管1 進水端，風機盤管1的型號與水管管徑匹配W控制電動水閥2開度的最大限位，控制器3控制 電動水閥2的開度調節在開度限位范圍內；構成根據風機盤管1與水管管徑匹配自動調節電 動水閥2開度的風機盤管1溫度控制結構;風機盤管1的型號為FC800下，在中檔風量時冷量 為6550W，熱量為9260W，風機最大風量為1360m 3/h，設計供回水溫差為5度;風機盤管1連接 的水管管徑為1英寸或W下時，電動水閥2的開度限位可達到水閥開度的100%;當風機盤管 1連接的水管管徑為1英寸W上而小于或等于1英寸半時，電動水閥2的開度限位可達到水閥 開度的80%;當風機盤管1連接的水管管徑為大于1英寸時，電動水閥2的開度限位是水閥開 度的60 %。
[0029] 本實施例中：
[0030] 電動水閥2為電動調節閥，閥口開度可通過電信號調節，其供電由控制器3電源直 接供應，并可通過控制器3的控制信號控制閥口開度。所述控制器3的模擬量輸入端口 Al及 模擬量輸出端口 AO的信號傳輸共同構成了自動循環運行的信號傳輸結構。
[0031] 風機盤管1采用常規技術的風機盤管，電動水閥2采用常規技術中電動調節水閥， 控制器3采用常規技術的現場控制器或單片機控制器，控制面板4采用常規技術帶若干個功 能信號輸入按鍵的顯示屏構成。
[0032] 控制器3對各個部件的監控可顯示在控制面板4上，控制面板4由顯示屏及操作按 鍵構成，可通過操作按鍵設定溫度，亦可通過操作按鍵輸入控制信號，如對風機的啟停控 審IJ、手動自動切換控制等;顯示屏可同時顯示多個數據，如房間當前溫度、設定溫度、風機盤 管1啟停狀態、風量大小和電動水閥2開度，亦可設置僅顯示其中一項。
[0033] 控制器3帶多個信號傳輸端口，其中模擬量信號傳輸端口包括模擬量輸入端口AI 及模擬量輸出端口 AO兩種，回風溫度傳感器5信號輸出端、風機電機轉速信號輸出端和電動 水閥2開度信號輸出端連接控制器3AI信號輸入端口；風機電機變頻器控制信號輸入端和電 動水閥2開度控制輸入端連接控制器3A0信號輸出端口；
[0034] 數字量信號傳輸端口包括DI和DO兩種，風機啟停控制器3信號輸出端、手動自動切 換器信號輸出端和故障自動報警器信號輸出端連接控制器3DI信號輸入端;風機啟停控制 器3信號輸入端和手動自動切換器信號輸入端連接控制器3D0信號輸出端(注:為簡化實用 新型結構，附圖中未示出報警器、手動自動切換器等現有技術）；控制器3通過DI端口可監控 裝置的啟停狀態、手動自動控制狀態和故障自動報警器的運行狀態，可通過DO端口輸出控 制信號，對風機的啟動或停止、手動或自動進行控制切換。
[0035] 控制器3的模擬量輸入端口 AI及模擬量輸出端口 AO的信號傳輸共同構成了裝置自 動循環運行的信號傳輸結構。裝置自動循環運行的信號傳輸結構，為裝置在自動循環運行 和適應環境變化提供了持續的變化信號源，使裝置能根據變化信號自動調整自身運作狀 態。控制器3在計算風機轉速和電動水閥2開度時，根據回風溫度傳感器5反饋的數據確定室 內溫度，并利用室內環境溫度和設定溫度的偏差值通過PID運算得到。工作時回風溫度傳感 器5持續測量室內環境溫度并向控制器3反饋數據，當室內環境溫度發生變化時，控制器3重 新進行室內溫度與設定溫度偏差值的計算，并利用新的偏差值進行PID運算處理，得到新的 風機轉速控制信號和電動水閥2開度控制信號，重新調整風機轉速和電動水閥2的開度，達 到根據室內溫度變化自動調整裝置運作W提高冷凍水系統穩定性的效果。
[0036] 水閥開度限位在裝置工作前寫入控制器3中，控制器討良據環境溫度變化持續發送 閥口開度控制信號，由于環境溫度變化速度較慢，隨之變化的閥口開度也緩慢調整，確保閥 口開度變化率較低，有效避免閥口驟開驟關的情況發生，確保水管末端支路換熱溫差不會 忽升忽降，提高冷凍水系統的換熱穩定性，同時，閥口在調節開度時，閥口最大開度不大于 開度限位。
[0037] 風機盤管1中的風機為直流無刷風機或變頻風機，W便于控制器3對風機轉速的調 整，風機盤管1正常工作時風機靜壓為10-50Pa，風機靜壓最大不超過lOOPa。
[0038] 電動水閥2為電動調節閥，可通過電信號而改變閥口的開度，進而調節閥口的流通 能力，控制進入換熱盤管的水量。實際應用中，可W在電動水閥的出水口處設置流量檢測 頭，通過流量檢測頭檢測電動水閥的流量并送到控制器3的流量反饋輸入端，由控制器根據 流量判斷電動水閥2的開度。
[0039] 本實用新型應用在風機盤管I型號為FC800下，國標工況下中檔風量時冷量為 6550W，熱量為9260W。風機轉速可調，風機最大風量為1360m3/h。設計供回水溫差為5度。該 風機盤管1水閥開度限位關系表如下：
[0040]
[0041] 當風機盤管1連接的水管管徑為25mm或W下時，電動水閥2的開度限位可達到水閥 開度的100%;當風機盤管1連接的水管管徑為25mmW上而小于或等于40mm時，電動水閥2的 開度限位可達到水閥開度的80%;當風機盤管1連接的水管管徑為40mm或W上時，電動水閥 2的開度限位是水閥開度的60%。
[0042] 試驗表明：確定水管管徑大小，即確定水閥開度限位，在空調冷負荷范圍內，測定 各個設定溫度對風機盤管1換熱性能的影響，在各個溫度設定值下，室內溫度未達到設定溫 度時，控制器討良據當前的回風溫度和房間溫度設定值的偏差，利用PID運算處理后，將運算 結果轉換為控制信號發送給電動水閥和風機的變頻器，同時控制水閥開度和風機轉速，調 整室內溫度，在電動水閥2開度調節過程中，最大開度不大于開度限位，未發生"大流量，小 溫差"現象，水量冷量均達到設計工況。
[0043]
【申請人】實際使用表明：
[0044] 風機盤管供、回水溫差一定，供水溫度越高，制冷量減幅越大，除濕能力下降。風機 盤管風量一定，供水溫度一定，供水量變化時，制冷量隨供水量的變化而變化，根據部分風 機盤管產品性能統計，當供水溫度為rC，供水量減少到80 %時，制冷量為原來的92%左右， 說明當供水量變化時對制冷量的影響較為緩慢。
[0045] 風機盤管供、回水溫差一定，供水溫度升高時，制冷量隨著減少，據統計，供水溫度 升高TC時，制冷量減少10 %左右，供水溫度越高，減幅越大，除濕能力下降。
[0046] 供水條件一定，風機盤管風量改變時，制冷量和空氣處理洽差隨著變化，一般是制 冷量減少，洽差增大，單位制冷量風機耗電變化不大。
[0047] 風機盤管進、出水溫差增大時，水量減少，換熱盤管的傳熱系數隨著減小。另外，傳 熱溫差也發生了變化，因此，風機盤管的制冷量隨供回水溫差的增大而減少，據統計當供水 溫度為rc，供、回水溫差從5 °c提高到rc時，制冷量可減少17 %左右。
[004引熱環境條件是指物理參數對人體的熱舒適性所發生的綜合作用。運些物理參數中 主要包括空氣干球溫度、空氣的相對濕度，空氣流動速度、平均福射溫度、人體的代謝量及 衣著等六項。其中，空氣的溫度及流動速度是評價風機盤管所提供的熱環境舒適條件的重 要參數。
[0049] 具體實施例2:
[0050] 本實施例的特點是：風機盤管1型號為FC400,國標工況下中檔風量時冷量為 3290W，熱量為4530W。風機轉速可調，風機最大風量為680m3/h。設計供回水溫差為5度。該風 機盤管1水閥開度限位關系表如下： 「00511 L0052J 當風機強菅I連接的水菅菅爸為20mm或W下時，電動水閥2的開度限位可足到水閥 開度的100%;當風機盤管1連接的水管管徑為20mmW上而小于或等于40mm時，電動水閥2的 開度限位可達到水閥開度的80%;當風機盤管1連接的水管管徑為40mm或W上時，電動水閥 2的開度限位是水閥開度的60%。
[0053] 確定水管管徑大小，即確定水閥開度限位，在空調冷負荷范圍內，測定各個設定溫 度對風機盤管1換熱性能的影響，在各個溫度設定值下，室內溫度未達到設定溫度時，控制 器3根據當前的回風溫度和房間溫度設定值的偏差，利用PID運算處理后，將運算結果轉換 為控制信號發送給水閥和風機變頻器，同時控制水閥開度和風機轉速，調整室內溫度，電動 水閥2開度調節過程中，最大開度不大于開度限位，亦未發生"大流量，小溫差"現象，水量冷 量均達到設計工況。
[0054] 本實用新型在使用過程中，控制器3對電動水閥2的自動調整始終不超過開度限 位，有效控制風機盤管1進出水溫差，避免發生溫差過低的現象，并且在換熱量充足的情況 下，風機盤管1冷凍水流量不超出需要的流量，使實際進出水溫差等值于設計溫差，提高空 調系統的節能效果和換熱穩定性。
[0055] 上面是結合附圖和實施例對本實用新型的優選實施方式作出詳細說明，但是本實 用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，W等同替換 或改變等不脫離本實用新型宗旨作出的各種變化，都屬于本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1. 基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝置，包括風機盤管（1)、電 動水閥（2)、控制器(3)和控制面板(4)，其特征在于： 1) 在風機盤管（1)回風入口處設有回風溫度傳感器(5 )，在風機盤管（1)內設有風機;電 動水閥（2)安裝在風機盤管（1)進水端，風機盤管（1)的型號與水管管徑匹配以控制電動水 閥（2)開度的最大限位，控制器(3)控制電動水閥（2)的開度調節在開度限位范圍內；構成根 據風機盤管（1)與水管管徑匹配自動調節電動水閥（2)開度的風機盤管（1)溫度控制結構； 2) 風機盤管（1)的型號為FC800下，在中檔風量時冷量為6550W，熱量為9260W，風機最大 風量為1360m3/h，設計供回水溫差為5度;或者風機盤管（1)型號為FC400，在中檔風量時冷 量為3290W，熱量為4530W，風機最大風量為680m 3/h，設計供回水溫差為5度;風機盤管（1)連 接的水管管徑為1英寸或以下時，電動水閥（2)的開度限位可達到水閥開度的100%;當風機 盤管（1)連接的水管管徑為1英寸以上而小于或等于1英寸半時，電動水閥（2)的開度限位可 達到水閥開度的80%;當風機盤管（1)連接的水管管徑為大于1英寸時，電動水閥（2)的開度 限位是水閥開度的60%。2. 根據權利要求1所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:控制器(3)設有多個I/O端口，其中，模擬量輸入端口AI包括回風溫度信號 輸入端、電動水閥（2)開度反饋信號輸入端、風機轉速反饋信號輸入端，模擬量輸出端口 AO 包括電動水閥（2)開度控制信號輸出端、風機轉速控制信號輸出端，數字量輸入端口 DI包括 風機啟停狀態信號輸入端、手動自動狀態信號輸入端、故障報警信號輸入端，數字量輸出端 口 DO包括風機啟停控制信號輸出端、手動自動轉換控制信號輸出端。3. 根據權利要求2所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:所述控制器(3)的模擬量輸入端口 AI及模擬量輸出端口 A0的信號傳輸共同 構成了自動循環運行的信號傳輸結構。4. 根據權利要求1所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:控制器(3)根據回風溫度傳感器(5)反饋的數據確定室內溫度，并將獲得的 溫度設定值和室內溫度數據利用PID運算處理，得到風機轉速控制信號和電動水閥（2)開度 控制信號。5. 根據權利要求1所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:所述的電動水閥（2)為電動調節閥，閥門開度通過電信號調節，其供電由控 制器(3)電源直接供應，并通過控制器(3)的控制信號控制閥門開度。6. 根據權利要求1所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:所述水閥開度限位在裝置工作前寫入控制器(3)中，控制器(3)根據環境溫 度變化持續發送閥門開度控制信號，確保閥門開度變化率較低，閥門最大開度不大于開度 限位。7. 根據權利要求1所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:所述控制面板(4)包括顯示屏及操作按鍵，可通過按鍵設定房間溫度，顯示 屏可顯示房間當前溫度、設定溫度、風機盤管（1)啟停狀態、風量大小和電動水閥（2)開度中 的一個或多個。8. 根據權利要求1所述的基于與水管管徑匹配控制水閥開度的風機盤管溫度控制裝 置，其特征在于:所述的風機為直流無刷風機或變頻風機，風機盤管（1)正常工作時風機靜 壓為10-50Pa，風機靜壓最大不超過lOOPa。
【文檔編號】F24F11/00GK205425302SQ201620152577
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月28日
【發明人】屈國倫, 何恒釗
【申請人】廣州市設計院