一種毛細管網空調系統和調節方法
【專利摘要】本發明涉及一種毛細管網空調及其控制方法，屬溫濕度獨立控制領域，該空調系統包括能源系統和用戶末端，該空調系統分為濕度控制系統和溫度控制系統，不僅節能環保，而且可靠性、舒適性高，壽命長。
【專利說明】
一種毛細管網空調系統和調節方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種毛細管網空調系統和調節方法，屬于溫濕度獨立控制領域。
【背景技術】
[0002]目前空調系統常用的溫濕度控制方法是利用常規空氣冷卻器對空氣進行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內，實現排熱排濕的目的。常規溫濕度混合處理的空調方式存在如下問題:
[0003]I)能源消耗大:常規空調系統的耗電量都是KW級別以上，需要耗費相當多的電能；隨著能源問題的日益嚴重，以低品位熱能作為夏季空調動力成為迫切需要。目前有些地區經常因為夏季空調使用量增大，導致用電量劇增，用電負荷加重導致的停電、斷電問題，如何實現節能則成為空調使用當中存在的問題。
[0004]2)難以適應熱濕比的變化:通過冷凝方式對空氣進行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內變化，而建筑物實際需要的熱濕比卻在較大的范圍內變化。
[0005]3)造成室內空氣品質下降，滋生和傳播霉菌等污染:大多數空調依靠空氣通過冷表面對空氣進行降溫除濕，這就容易導致冷表面成為潮濕表面甚至產生積水，空調停機后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的理想場所。
[0006]4)傳統的室內末端裝置有局限性:強風、噪聲、占空間，一般要投資空調和采暖兩套系統。
[0007]綜上所述，現有空調系統存在的環境、能耗、安全、舒適性問題對目前空調的溫濕度控制方式提出了挑戰。
【發明內容】
[0008]本發明提供一種節能環保安全的空調系統。
[0009]—種毛細輻射空調系統，包括能源系統和用戶末端，該空調系統分為濕度控制系統和溫度控制系統；
[0010]濕度控制系統包括新風處理機組、置換送風口和無組織回風口，能夠控制室內濕度和二氧化碳濃度;利用高壓柱塞栗將水壓提高到4?7Mpa，然后用加壓后的專業噴嘴將其霧化，高壓微霧噴霧嘴每秒能產生50億個霧滴，霧滴的直徑僅為3?ΙΟμπι，使其能夠迅速從空氣中吸收熱量完成汽化并擴散，從而完成空氣加濕、降溫的目的。當新風機組送風相對濕度下降至40 %時，加濕器開始為新風加濕，相對濕度達到55 %時，加濕結束；當環境濕度超過70%則開始除濕，夏季采用冷卻除濕，正常工況下，采用冷凍水進行除濕，在極端天氣情況下，啟動直膨段進行深度除濕，除濕效果需達到8g/kg。
[0011]溫度控制系統包括高溫冷源、低溫熱源、輻射板、干式風機盤管，毛細管網能夠控制室內溫度。
[0012]能源系統夏季可利用地源熱栗系統和冷水機組作為高溫冷源，冬季可利用地源熱栗系統和鍋爐系統作為低溫熱源。夏季制冷時，將室內熱量通過封閉水循環排放到土壤中，空調節能30%-40% ;冬季采暖，從地下換熱管中提取熱量送到室內，冬季I度電能產生3度以上的能量。另外，夏季提取室內的熱量制備生活熱水，其他季節從地下換熱管中提取熱量加熱生活熱水。
[0013]能源系統制冷時優先啟動地源系統，不足部分冷卻塔系統補充;采暖時優先啟動地源系統，不足部分鍋爐系統補充。能源系統的運行控制策略與室外大氣溫度、末端功能房間使用情況、末端空調運行狀態等因素有關，管理人員必須對整個系統的控制靈活掌握，及時滿足用戶要求。因此，需要根據現場運行經驗和周圍環境狀態手動選擇相應的運行工況，按照各個工況的運行策略啟停設備和閥門，以達到經濟合理的運行，以下給出制冷、制熱工況下各個能源系統運行策略。
[0014]以制冷為例，按下空調系統啟動鍵，地源熱栗系統將會根據負荷側回水溫度自動加載或減載:
[0015]1)1臺熱栗機組自動投入運行，監測到負荷側回水溫度高于設定溫度時(末端負荷增大)，第二臺熱栗機組自動投入運行。
[0016]2)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時(末端負荷增大)，第三臺熱栗機組自動投入運行。
[0017]3)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時(末端負荷增大)，第一臺單冷機組自動投入運行。
[0018]4)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時(末端負荷增大)，第二臺單冷機組自動投入運行。
[0019]5)減載邏輯關系與加載邏輯關系相反。
[0020]當采暖時，則判斷負荷側回水溫度是否低于設定溫度，并采用采暖鍋爐作為補充。
[0021]用戶末端包括毛細管網和置換新風系統。
[0022]采用毛細管網和置換新風系統，優點如下:溫度濕度獨立控制，輻射供冷及供熱，無吹風感，舒適性好;沒有冷凝水盤、不存在細菌滋生源，空氣質量好、過濾pm2.5。溫濕度獨立控制;沒有室內運動部件，不會產生任何室內噪音;能平均分配負荷，不存在冷熱不均的現象;基本不占用室內空間；毛細管末端無需要任何維護費用，系統簡單，可靠性高;毛細管系統運行平穩，實際壽命長達50年左右;空調機房與輻射末端可單獨控制，之間無須連線，互相不受影響；相對常規系統，能節省15?30%的運行費用。
[0023]毛細管網系統是利用水作為介質的一種輻射式空調末端系統，主要是通過輻射方式進行換熱。毛細管網系統包括毛細管網前端換熱器、循環水栗、壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器。
[0024]置換新風系統能夠將經過熱濕處理后的室外新風通過空氣分布器直接送入活動區下部，較冷的新鮮空氣沿著地面擴散，從而形成較薄的空氣層。室內人員及設備等熱源在浮力的作用下，形成向上的對流氣流，新鮮空氣隨對流氣流向室內上部區域流動，形成室內空氣運動的主導氣流，熱濁的污染空氣則由設置于房間頂部的排風口排出。為了更有效利用廢氣熱量，采用傳熱鋁箔進行新風、廢氣熱量的交換，在實現廢氣熱量回收的同時，也能夠有效避免病毒擴散。隨著霧霾問題的日益突出，為新風系統加裝過濾器越來越成為一種必要的措施，初效過濾器適用于空調系統的初級過濾，主要用于過濾5wii以上塵埃粒子。初效過濾器有板式、折疊式、袋式三種樣式。過濾材料有無紡布、尼龍網、活性碳濾材、金屬孔網等。中效過濾器適用于空調系統的中級過濾，主要用于過濾Ιμπι以上塵埃粒子。中效過濾器靜電、袋式和非袋式三種樣式。過濾材料有不銹鋼絲、特殊無紡布或玻璃纖維。
[0025]置換新風系統夏季運行模式分為節能模式和舒適模式:節能模式:新風經表冷器冷卻除濕，當表冷段后溫度T1>11.3°C (設定溫度，可調)時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量(風機根據溫度信號自動升頻)，使表冷段后溫度T1<11.3°C，送、排風量調節下限為額定工況的80%;若送、排風達到下限后仍然滿足不了Tl彡11.3°C(可調)的要求，則直膨段壓縮機啟動工作，兩臺壓縮機啟停溫差為0.5-1.5(設定值，可調)。(T設定值參考回風濕度確定設定值)；舒適模式:新風經表冷器冷卻除濕，當表冷段后溫度T1>11.3°C (可調)時，則直膨段壓縮機啟動工作，兩臺壓縮機啟停溫差為0.5-1.5(可調)，(T設定值參考回風濕度確定設定值)。當直膨段后溫度T2> 11.3°C (可調)時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量(風機根據溫度信號自動升頻)，使直膨段后溫度T2S11.3°C，送、排風量調節下限為額定工況的80%。
[0026]置換新風系統冬季運行模式為:設備定風量運行，風量根據人員衛生需求進行設定(建議冬季新風量為額定風量的60%);根據回風濕度控制加濕器的啟停，建議控制設定值為相對濕度40 % (可調)；根據送風溫度控制水閥的開啟程度。
[0027]置換新風系統過渡季節運行模式為通風模式:只開啟送、排風，新風量為額定風量的 80%-100%
[0028]置換新風系統送風采用下送上回的置換送風方式，送風采用地板送風系統。系統由主風管、防火調節閥、地埋風管、送風靜壓箱、送風口等組成;排風采用上回，在各封閉的空調房間門頭正上方安裝圓形靜壓消聲回風口。
[0029]采用上述方式的空調系統具有以下優點:高舒適性;最為安靜的空調系統;沒有冷凝水盤、不存在細菌滋生源;節能效果顯著;較強的蓄冷能力;較強的自調節平衡能力;毛細管末端占用建筑凈空小，節省建筑空間。
【附圖說明】
[0030]圖1是毛細管網空調系統結構圖。
【具體實施方式】
[0031]實施例1是一種毛細輻射空調系統，其包括能源系統和用戶末端，該空調系統分為濕度控制系統和溫度控制系統;濕度控制系統包括新風處理機組、置換通風口和個性化送風口，能夠控制室內濕度和二氧化碳濃度;利用高壓柱塞栗將水壓提高到4?7Mpa，然后用加壓后的專業噴嘴將其霧化，高壓微霧噴霧嘴每秒能產生50億個霧滴，霧滴的直徑僅為3?ΙΟμπι，使其能夠迅速從空氣中吸收熱量完成汽化并擴散，從而完成空氣加濕、降溫的目的。當新風機組送風相對濕度下降至40 %時，加濕器開始為新風加濕，相對濕度達到55 %時，加濕結束；當環境濕度超過70%則開始除濕，夏季采用冷卻除濕，正常工況下，采用冷凍水進行除濕，在極端天氣情況下，啟動直膨段進行深度除濕，除濕效果需達到8g/kg。溫度控制系統包括高溫冷源、低溫熱源、輻射板、干式風機盤管，能夠控制室內溫度。
[0032]能源系統夏季可利用地源熱栗系統和冷水機組作為高溫冷源，冬季可利用地源熱栗系統和鍋爐系統作為低溫熱源。夏季制冷時，將室內熱量通過封閉水循環排放到土壤中，空調節能30%-40% ;冬季采暖，從地下換熱管中提取熱量送到室內，冬季I度電能產生3度以上的能量。另外，夏季提取室內的熱量制備生活熱水，其他季節從地下換熱管中提取熱量加熱生活熱水。
[0033]能源系統制冷時優先啟動地源系統，不足部分冷卻塔系統補充;采暖時優先啟動地源系統，不足部分鍋爐系統補充。能源系統的運行控制策略與室外大氣溫度、末端功能房間使用情況、末端空調運行狀態等因素有關，管理人員必須對整個系統的控制靈活掌握，及時滿足用戶要求。因此，需要根據現場運行經驗和周圍環境狀態手動選擇相應的運行工況，按照各個工況的運行策略啟停設備和閥門，以達到經濟合理的運行，以下給出制冷、制熱工況下各個能源系統運行策略。
[0034]以制冷為例，按下空調系統啟動鍵，地源熱栗系統將會根據負荷側回水溫度自動加載或減載:
[0035]1)1臺熱栗機組自動投入運行，監測到負荷側回水溫度高于設定溫度時(末端負荷增大)，第二臺熱栗機組自動投入運行。
[0036]2)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時(末端負荷增大)，第三臺熱栗機組自動投入運行。
[0037]3)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時(末端負荷增大)，第一臺單冷機組自動投入運行。
[0038]4)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時(末端負荷增大)，第二臺單冷機組自動投入運行。
[0039]5)減載邏輯關系與加載邏輯關系相反。
[0040]當采暖時，則判斷負荷側回水溫度是否低于設定溫度，并采用采暖鍋爐作為補充。
[0041]用戶末端包括毛細管網和置換新風系統。
[0042]毛細管網系統是利用水作為介質的一種輻射式空調末端系統，主要是通過輻射方式進行換熱。毛細管網系統包括毛細管網前端換熱器、循環水栗、壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器。
[0043]置換新風系統能夠將經過熱濕處理后的室外新風通過空氣分布器直接送入活動區下部，較冷的新鮮空氣沿著地面擴散，從而形成較薄的空氣層。室內人員及設備等熱源在浮力的作用下，形成向上的對流氣流，新鮮空氣隨對流氣流向室內上部區域流動，形成室內空氣運動的主導氣流，熱濁的污染空氣則由設置于房間頂部的排風口排出。為了更有效利用廢氣熱量，采用傳熱鋁箔進行新風、廢氣熱量的交換，在實現廢氣熱量回收的同時，也能夠有效避免病毒擴散。隨著霧霾問題的日益突出，為新風系統加裝過濾器越來越成為一種必要的措施，初效過濾器適用于空調系統的初級過濾，主要用于過濾5wii以上塵埃粒子。初效過濾器有板式、折疊式、袋式三種樣式。過濾材料有無紡布、尼龍網、活性碳濾材、金屬孔網等。中效過濾器適用于空調系統的中級過濾，主要用于過濾Ιμπι以上塵埃粒子。中效過濾器有袋式和非袋式兩種樣式。過濾材料有特殊無紡布或玻璃纖維。
[0044]置換新風系統夏季運行模式分為節能模式和舒適模式:節能模式:新風經表冷器冷卻除濕，當表冷段后溫度T1>11.3°C (設定溫度，可調)時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量(風機根據溫度信號自動升頻)，使表冷段后溫度T1<11.3°C，送、排風量調節下限為額定工況的80%;若送、排風達到下限后仍然滿足不了Tl彡11.3°C(可調)的要求，則直膨段壓縮機啟動工作，兩臺壓縮機啟停溫差為0.5-1.5(設定值，可調)。(T設定值參考回風濕度確定設定值)；舒適模式:新風經表冷器冷卻除濕，當表冷段后溫度T1>11.3°C (可調)時，則直膨段壓縮機啟動工作，兩臺壓縮機啟停溫差為0.5-1.5(可調)，(T設定值參考回風濕度確定設定值)。當直膨段后溫度T2> 11.3°C (可調)時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量(風機根據溫度信號自動升頻)，使直膨段后溫度T2S11.3°C，送、排風量調節下限為額定工況的80%。
[0045]置換新風系統冬季運行模式為:設備定風量運行，風量根據人員衛生需求進行設定(建議冬季新風量為額定風量的60%);根據回風濕度控制加濕器的啟停，建議控制設定值為相對濕度40 % (可調)；根據送風溫度控制水閥的開啟程度。
[0046]置換新風系統過渡季節運行模式為通風模式:只開啟送、排風，新風量為額定風量的 80%-100%
[0047]置換新風系統送風采用下送上回的置換送風方式，送風采用地板送風系統。系統由主風管、防火調節閥、地埋風管、送風靜壓箱、送風口等組成;排風采用上回，在各封閉的空調房間門頭正上方安裝圓形靜壓消聲回風口。
[0048]實施例2是一種毛細輻射空調系統控制方法，當新風機組送風相對濕度下降至40 %時，加濕器開始為新風加濕，相對濕度達到55 %時，加濕結束；當環境濕度超過70 %則開始除濕，夏季采用冷卻除濕，正常工況下，采用冷凍水進行除濕，在極端天氣情況下，啟動直膨段進行深度除濕。
[0049]可選擇的，能源系統制冷時優先啟動地源系統，不足部分冷卻塔系統補充;采暖時優先啟動地源系統，不足部分鍋爐系統補充；
[0050]制冷時，按下空調系統啟動鍵，地源熱栗系統將會根據負荷側回水溫度自動加載或減載:
[0051]1)1臺熱栗機組自動投入運行，監測到負荷側回水溫度高于設定溫度時，第二臺熱栗機組自動投入運行；
[0052]2)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第三臺熱栗機組自動投入運行；
[0053]3)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第一臺單冷機組自動投入運行；
[0054]4)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第二臺單冷機組自動投入運行；
[0055]5)減載邏輯關系與加載邏輯關系相反。
[0056]可選擇的，采暖時，則判斷負荷側回水溫度是否低于設定溫度，并采用采暖鍋爐作為補充，具體為:
[0057]采暖時，按下空調系統啟動鍵，地源熱栗系統將會根據負荷側回水溫度自動加載或減載:
[0058]1)1臺熱栗機組自動投入運行，監測到負荷側回水溫度低于設定溫度時，第二臺熱栗機組自動投入運行；
[0059]2)當監測到負荷側回水溫度仍低于設定溫度時，第三臺熱栗機組自動投入運行；
[0060]3)當監測到負荷側回水溫度仍低于設定溫度時，第一臺采暖鍋爐自動投入運行；
[0061]4)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第二臺采暖鍋爐自動投入運行；
[0062]5)減載邏輯關系與加載邏輯關系相反。
[0063]可選擇的，置換新風系統能夠將經過熱濕處理后的室外新風通過空氣分布器直接送入活動區下部，較冷的新鮮空氣沿著地面擴散，從而形成較薄的空氣層，采用傳熱鋁箔進行新風、廢氣熱量的交換。
[0064]可選擇的，置換新風系統夏季運行模式分為節能模式和舒適模式:節能模式:新風經冷卻器冷卻除濕，當冷卻器段后溫度Tl>設定溫度時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量，使冷卻器段后溫度Tl<設定溫度，送、排風量調節下限為額定工況的80%;若送、排風達到下限后仍然滿足不了 Tl彡設定溫度的要求，則直膨段壓縮機啟動工作；舒適模式:新風經冷卻器冷卻除濕，當冷卻器段后溫度Tl>設定溫度時，則直膨段壓縮機啟動工作，當直膨段后溫度Τ2>設定溫度時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量，使直膨段后溫度T2S設定溫度，送、排風量調節下限為額定工況的80%。
[0065]可選擇的，置換新風系統過渡季節運行模式為通風模式:只開啟送、排風，新風量為額定風量的80%-100 %。
[0066]可選擇的，置換新風系統送風采用下送上回的置換送風方式。
[0067]實施例3是一種空調控制方法，對空調系統進行控制，其可采用上述內容中任一/幾種步驟的組合，還可根據實際加以配置。
[0068]實施例4是一種包括地源熱栗系統的能源系統，采用地源熱栗系統+冷水機組+燃氣鍋爐形式，熱栗空調與常規空調配置比6:4。
[0069]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種空調系統，包括能源系統和用戶末端；能源系統夏季利用地源熱栗系統和冷水機組作為高溫冷源，冬季利用地源熱栗系統和鍋爐系統作為低溫熱源；用戶末端包括毛細管網系統和置換新風系統;其特征在于: 該空調系統分為濕度控制系統和溫度控制系統:濕度控制系統包括新風機組、置換通風口和個性化送風口，能夠控制室內濕度和二氧化碳濃度，利用高壓柱塞栗將水壓提高到4?7Mpa，然后用加壓后的專業噴嘴將其霧化;溫度控制系統包括高溫冷源、低溫熱源、輻射板、干式風機盤管等，能夠控制室內溫度。2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，毛細管網系統包括毛細管網前端換熱器、循環水栗、壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器。3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，置換新風系統包括主風管、防火調節閥、地埋風管、送風靜壓箱、送風口。4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，置換新風系統采用傳熱鋁箔進行熱量回收。5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，置換新風系統采用三級過濾裝置。6.如權利要求1-5任一所述空調系統的控制方法，其特征在于， 當新風機組送風相對濕度下降至40 %時，加濕器開始為新風加濕，相對濕度達到55 %時，加濕結束；當環境濕度超過70%則開始除濕，夏季采用冷卻除濕，正常工況下，采用冷凍水進行除濕，在極端天氣情況下，啟動直膨段進行深度除濕。7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，能源系統制冷時優先啟動地源系統，不足部分冷卻塔系統補充;采暖時優先啟動地源系統，不足部分鍋爐系統補充； 制冷時，按下空調系統啟動鍵，地源熱栗系統將會根據負荷側回水溫度自動加載或減載: 1)1臺熱栗機組自動投入運行，監測到負荷側回水溫度高于設定溫度時，第二臺熱栗機組自動投入運行； 2)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第三臺熱栗機組自動投入運行； 3)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第一臺單冷機組自動投入運行； 4)當監測到負荷側回水溫度仍高于設定溫度時，第二臺單冷機組自動投入運行； 5)減載邏輯關系與加載邏輯關系相反。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，采暖時，則判斷負荷側回水溫度是否低于設定溫度，并采用采暖鍋爐作為補充。9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，置換新風系統能夠將經過熱濕處理后的室外新風通過空氣分布器直接送入活動區下部，較冷的新鮮空氣沿著地面擴散，從而形成較薄的空氣層，采用傳熱鋁箔進行新風、廢氣熱量的交換。10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，置換新風系統夏季運行模式分為節能模式和舒適模式:節能模式:新風經冷卻器冷卻除濕，當冷卻器段后溫度Tl >設定溫度時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量，使冷卻器段后溫度Tl <設定溫度，送、排風量調節下限為額定工況的80%;若送、排風達到下限后仍然滿足不了 Tl彡設定溫度的要求，則直膨段壓縮機啟動工作;舒適模式:新風經冷卻器冷卻除濕，當冷卻器段后溫度Tl>設定溫度時，則直膨段壓縮機啟動工作，當直膨段后溫度T2>設定溫度時，送風、排風機根據溫度信號進行變頻調節，減少送、排風量，使直膨段后溫度Τ2彡設定溫度，送、排風量調節下限為額定工況的80 冬季運行模式為:設備定風量運行，風量根據人員衛生需求進行設定;根據回風濕度控制加濕器的啟停;根據送風溫度控制冷卻器的開啟程度。11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，置換新風系統過渡季節運行模式為通風模式:只開啟送、排風，新風量為額定風量的80%-100%。12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，置換新風系統送風采用下送上回的置換送風方式。
【文檔編號】F24F13/30GK105928132SQ201610221777
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】李俊
【申請人】北京方興拓贏房地產開發有限公司