一种空调系统节能方法及装置
技术领域
本发明涉及一种由制冷主机、制热主机、水泵、风机以及换热盘管等设备组成的空调系统的节能方法以及实现该方法的恒定进出水温度差水流量调节阀。
背景技术
由于换热盘管可简单地通过调节风量或水量实现能量调节，故换热盘管被广泛应用于空调系统中。有些场合在换热盘管水系统中配套使用通断型电动二通阀和室内温度控制器，换热盘管无论是高风量还是低风量运行，电动二通阀只有通和断两种状态，即在需要供冷或供热时完全打开和不需要供冷或供热时完全关闭，美国霍尼韦尔(Honeywell)公司在《建筑设备自动化控制系统应用手册》(2007版)中对此有详细介绍。电动二通阀完全打开时换热盘管的水流量是不变的，这样势必造成在高风量时换热盘管的进出水温度差大，低风量时进出水温度差小，而无论是换热盘管还是制冷、制热主机都是按供冷时进出水温度差为5-9℃、供热时进出水温度差为10℃-20℃进行设计和选型的，故当换热盘管在低风量运行时，进出水温度差小于设计温度差，整个空调系统偏离系统的最佳设计工况，导致制冷主机、制热主机效率下降，水泵能耗居高不下，只有当换热盘管停止供冷或供热并关闭电动二通阀时，水泵能耗才能降低。当然还有些空调系统中未使用通断型的电动二通阀，水泵能耗总是长期保持在最高值，当换热盘管停止供冷或供热时其风量为0，进出水温度差也几乎为0，系统的温差更小，制冷、制热主机在部份负荷时的效率也无法改善。
由于空调系统在设计时过于保守，即换热盘管、水泵选型偏大，导致即使在最大负荷时仍然存在大流量小温差的现象。还有换热盘管水路阻力不平衡，为保证最不利环路的供冷或供热效果，只有提高整个空调系统的供回水压力，这样也会造成水系统大流量小温差的现象。
另外由于换热盘管随着使用时间的增加，其空气侧和水侧的污垢系数也在增加，这必然影响到传热效果，导致大流量小温差的现象加剧。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有空调系统中当换热盘管进行风量调节时，其水量无法相应自动调整，导致系统出现大流量小温差的现象，提供一种节省水泵能耗和改善制冷、制热主机效率的方法。此外本发明另一个要解决的技术问题是提供一种能恒定换热盘管进出水温度差的水流量调节阀来实现以上方法。
为了解决以上技术问题，本发明通过在空调系统换热盘管的进水或出水管处安装恒定进出水温度差水流量调节阀，来实现当换热盘管空气侧的空气流量、空气温度发生变化时其水量也相应自动调整，从而保持进出水温度差恒定在空调系统设计所要求的最佳温差值上，达到减小系统水流量、提高制冷主机的进水温度或降低制热主机的进水温度、节省水泵能耗、改善主机效率的目的。
恒定进出水温度差水流量调节阀由换热盘管水路温度传感器、控制器、水流量调节阀、调节阀驱动器组成；控制器分别与水路温度传感器、调节阀驱动器相连接，调节阀驱动器与水流量调节阀相连接。当换热盘管空气侧的空气流量、温度发生变化时，控制器根据获得的进、出水水温计算出进出水温度差，并和其内部予置的温差值进行比较后，输出信号给调节阀驱动器来调节阀门开度改变水流量，从而保证进出水温度差值保持不变，并与其内部予置的温差值相同。
控制器能根据获得的不同进水温度选择内部予置相应的温差值来调节阀门的开度。
控制器还可与换热盘管的室内温度控制器相连接，在接收其输出的关闭信号后完全关闭水流量调节阀切断水流，换热盘管的室内温度控制器同时根据进水或出水温度自动判断供冷、供热模式。
附图说明
图1为由制冷主机、制热主机、水泵、风机以及换热盘管等设备组成的空调系统示意图；
图2是恒定进出水温度差水流量调节阀第一个实施例的示意图。
图3是恒定进出水温度差水流量调节阀第二个实施例的示意图。
图4是恒定进出水温度差水流量调节阀第三个实施例的示意图。
图5是恒定进出水温度差水流量调节阀第四个实施例的示意图。
图6是恒定进出水温度差水流量调节阀第五个实施例的示意图。
图7是恒定进出水温度差水流量调节阀第六个实施例的示意图。
图8是恒定进出水温度差水流量调节阀第七个实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1为由制冷主机8、制热主机9、水泵7、风机11以及换热盘管6等设备组成的空调系统示意图，通过水泵的作用，水在系统中循环流动，当流经制冷主机8或制热主机9时水被冷却或加热，随后水被输送到换热盘管6中去冷却或加热室内空气，换热盘管6通过风量或风温的调节来满足室内负荷的变化，在换热盘管6的进水管或出水管处安装能恒定进出水温度差的水流量调节阀以保证进出水温度差始终维持在最佳值，避免水系统出现大流量小温差的现象，从而可以节省水泵能耗和改善制冷、制热主机效率。
图2是恒定进出水温度差水流量调节阀的示意图，温度传感器1、温度传感器2分别安装在换热盘管6的出水管和进水管上并与控制器3相连接，控制器3出厂时内部予置温差值，一般供冷时为5-9℃，供热时为10℃-20℃，控制器3是根据空调系统换热盘管运行时的实际进水温度来选择温差值的，即控制器3先根据进水或出水温度判断是供冷还是供热状态后再选择内部予置的温差值，通常进水温度在供冷时越低或供热时越高所选择的温差值越大，反之所选择的温差值越小，特殊要求的空调系统，控制器3出厂时内部予置固定温差值；控制器3通过比较所选择的温差值和实测到的进出水温度差值后，输出信号给调节阀驱动器4驱动水流量调节阀5来调节水流量，从而实现换热盘管进出水温度差保持恒定，并与控制器3所选择的温差值相同。
当换热盘管空气侧空气流量为0时，水与空气的换热量降到最低，这时控制器3调节阀门开度将水流量降到最小，如果换热盘管采用室内温度控制器10，如图3所示，则在换热盘管空气侧空气流量为0时或室内温度达到要求后停止供冷或供热时，换热盘管的室内温度控制器10可输出信号给控制器3来关闭水流量调节阀5切断水流。当然控制器3可置于水流量调节阀的驱动器4中，如图4所示；也可置于换热盘管的室内温度控制器10中，如图5所示；进水温度传感器或出水温度传感器中的任何一个可置于水流量调节阀5的阀体中，如图6所示。
在常见的实际工程中可按图6所示，温度传感器1置于水流量调节阀5的阀体中，控制器3置于水流量调节阀的驱动器4中，换热盘管的室内温度控制器10可输出信号给控制器3来关闭水流量调节阀5，控制器3将检测到的进水温度或出水温度传给换热盘管的室内温度控制器10，换热盘管的室内温度控制器10用进水温度或出水温度与室内温度进行比较后决定按供冷还是供热模式运行；控制器3也可根据检测到的进水温度或出水温度判断是供冷还是供热状态，并将此状态传给换热盘管的室内温度控制器10，这样换热盘管的室内温度控制器10就不再需要人工选择供冷、供热模式。
如果换热盘管的室内温度控制器10通过通讯方式进行集中控制，可按图8所示，不安装进水温度传感器，出水温度传感器1置于水流量调节阀5的阀体中，控制器3可置于水流量调节阀的驱动器4中，中央控制器12通过其它设备采集到空调系统的实际供水温度，然后再通过通讯方式将实际供水温度发送给换热盘管室内温度控制器10，实际供水温度近似等于换热盘管的实际进水温度，控制器3就可从换热盘管的室内温度控制器10得到给定的实际进水温度。当然控制器3也可与中央控制器12相连接，并通过通讯方式直接得到给定的实际进水温度。
还有两种更简单的方式，可按图7所示，不安装进水温度传感器，出水温度传感器1置于水流量调节阀5的阀体中，控制器3可置于水流量调节阀的驱动器4中，供冷、供热时换热盘管的进水温度按照空调系统的实际供水温度值通过手动置入换热盘管的室内温度控制器10中，再由换热盘管的室内温度控制器10通过比较室内温度和控制器3检测到的出水温度来决定是供冷还是供热工况后，将相应的手动置入的进水温度传给控制器3；或换热盘管的室内温度控制器10将手动置入的进水温度传给控制器3，控制器3根据出水温度来决定是供冷还是供热工况后选择相应的进水温度，但这种方式仅适用于换热盘管供冷、供热时的进水温度是相对固定的空调系统，如果供冷、供热时的进水温度有改变，可重新手动置入进水温度。如果换热盘管供冷、供热时的进水温度是固定不变的，控制器3出厂时内部予置固定的供冷、供热时进水温度值，控制器3根据检测到的出水温度来决定是供冷还是供热工况后，再选择相应的内部予置的进水温度值来进行阀门调节，但这种方式仅适用于换热盘管供冷、供热时的进水温度是固定不变的空调系统。