[發(fā)明專利]無霜空氣處理機組及其比例-積分-微分控制方法

無效

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• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103216981A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 鹿世化;董云達;黃虎;張忠斌;李克成;張敬坤;田光建;林福建
• 申請（專利權）人: 寧波沃弗圣龍環(huán)境技術有限公司;南京師范大學
• 主分類號: F25B47/02
• 分類號: F25B47/02;F25B49/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發(fā)明屬于空調技術領域，涉及一種無霜空氣處理機組及其比例-積分-微分控制方法。

背景技術

焓差法制冷空調性能試驗裝置，往往需要空氣處理機組來控制試驗環(huán)境的溫度和濕度，滿足被試機組的運行工況要求。比如風冷冷風單元式空氣調節(jié)機進行名義制冷性能試驗的時候，室外側試驗環(huán)境間的干濕球溫度要控制在35℃/24℃，而室內側試驗環(huán)境間的干濕球溫度要控制在27℃/19℃，無論室外還是室內側試驗環(huán)境間的干濕球溫度控制都是通過空氣處理機組實現(xiàn)的。

按照功能段劃分空氣處理機組可以分為初效過濾段、蒸發(fā)盤管段、加熱盤管段、加濕盤管段和風機段等等。當被試機組需要進行融霜工況等濕度極端的條件下，空氣處理機組往往會發(fā)生結霜現(xiàn)象。即當蒸發(fā)器翅片表面溫度低于0℃且低于空氣露點溫度時，翅片表面將會結霜。結霜不僅增加換熱器與空氣的傳熱熱阻，而且增加了空氣側阻力，導致空氣流量減小，使空氣處理機組制冷量大幅度降低，嚴重時將導致機組無法正常運行，引起電機燒毀等故障。

目前針對空氣處理機組常用的除霜方法有電加熱法、熱氣旁通法和備用機組的方法。電加熱法通過電加熱的方式融霜，簡單易行，但需要消耗高品位的電能，不符合節(jié)能環(huán)保理念；熱氣旁通法是指壓縮機排出的高溫高壓氣體通過旁通管旁通一部分至室蒸發(fā)器（外側換熱器）進行融霜，缺點是除霜時間較長，且會降低機組出力；所謂備用機組方法，是指當一臺空氣處理機組結霜嚴重的時候，開啟另外一臺空氣處理機組，兩臺機組交替使用。由于試驗環(huán)境間的溫濕度條件沒有發(fā)生明顯改變，備用機組結霜后也是難以融霜的，所以這種方法其實也是一種權宜之計。

美國橡樹嶺國家實驗室在“The?Development?of?a?Fross-Less?Heat?Pump”論文中認為向氣液分離器中的制冷劑加入適量的熱量，可以升高壓縮機的吸氣溫度和吸氣壓力，進而可以提高室外蒸發(fā)器盤管表面溫度，降低室外蒸發(fā)器盤管上霜形成和堆積的速度。但是蒸發(fā)器表面溫度的升高會降低與空氣之間的傳熱溫差，制冷劑從空氣中吸收的熱量減少，設置完全吸收不到熱量而變成完全電加熱；向氣液分離器中加入適量的熱量，并沒有確切的數(shù)值表達，沒有實用價值，而且電加熱器功率不可調節(jié)，不能隨室外溫度的變化加以調節(jié)，有可能在室外溫度調節(jié)不是很惡劣時導致壓縮機排氣溫度過高，影響壓縮機的正常運行，并且有可能導致室內送風溫度過高，反而降低室內熱舒適性。

綜上，現(xiàn)有的技術都只是片面地關注了空氣處理機組的結霜和融霜問題，在系統(tǒng)外部間斷地進行除霜，因而不能保證機組以及壓縮機的平穩(wěn)連續(xù)運行，長期使用會影響機組的使用壽命。

發(fā)明內容

技術問題：針對現(xiàn)有空氣處理機組運行效率不高，被試機組融霜等高濕工況結霜，系統(tǒng)壽命短等缺陷，本發(fā)明提供一種運行效率高，監(jiān)測控制精確，在低溫高濕的環(huán)境下能連續(xù)運行，電加熱器功率可根據(jù)室外氣象條件調節(jié)以降低能耗，能保證壓縮機安全運行，系統(tǒng)壽命長的無霜空氣處理機組，同時還提供了一種該機組的比例-積分-微分控制方法。

技術方案：為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的無霜空氣處理機組，包括沿制冷劑流向依次連接的壓縮機組件、冷凝器、電子膨脹閥和蒸發(fā)器總成構成的循環(huán)工作回路，以及可控硅功率調整器。

蒸發(fā)器總成包括風機、多支路蒸發(fā)盤管、過熱盤管、溫濕度傳感器、第一溫度傳感器、第一壓力傳感器和計算控制器，過熱盤管設置在蒸發(fā)器總成中換熱效果最差的位置并與多支路蒸發(fā)盤管平行。多支路蒸發(fā)盤管的制熱出口和過熱盤管的制熱進口連接，溫濕度傳感器和第一壓力傳感器設置在蒸發(fā)器總成的進風口處，第一溫度傳感器設置在多支路蒸發(fā)盤管的迎風前排中換熱最差管路的管壁上，計算控制器采用裝載有露點溫度計算和溫度比較程序的芯片，通過數(shù)據(jù)連接線分別與溫濕度傳感器、第一溫度傳感器、第一壓力傳感器和電子膨脹閥連接。

壓縮機組件包括壓縮機、高壓開關、油分離器、氣液分離器、低壓開關、可控功率電加熱器、第二溫度傳感器和第二壓力傳感器，氣液分離器的出口經(jīng)低壓開關與壓縮機的吸氣口連接，壓縮機的排氣口依次通過第一單向閥和高壓開關后與油分離器的進口連接，低壓開關與壓縮機吸氣口之間的管路上設置有一開口，開口與油分離器的潤滑油出口連接，可控功率電加熱器設置在氣液分離器中，第二溫度傳感器和第二壓力傳感器分別設置在壓縮機的吸氣管管壁上和吸氣口處；氣液分離器的進口即壓縮機組件的吸氣端，油分離器的制冷劑出口即壓縮機組件的排氣端，可控硅功率調整器通過數(shù)據(jù)線分別與第二溫度傳感器、第二壓力傳感器和可控功率電加熱器連接。