一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法专利目的

《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》要解决的技术问题是提供一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法，该空调系统不仅可对空调房间提供舒适的温湿度，还能在线监测空调房间中空气的温湿度，并以此为依据动态优化调节冷冻机组提供的冷冻水温度，尽可能提高冷水机组的冷冻水出水温度，从而极大提高机组效率、降低使用能耗，实现高效节能之目的。

一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法技术方案

《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》公开一种温湿度独立控制的高效节能空调系统，包括：系统控制单元以及由冷水机组、新风机组、回风机组及其管路组成的冷冻水循环系统，还包括温湿度采集单元；所述冷冻水循环系统由冷水机组、冷冻水泵、新风机组进水管路、新风机组、新风机组出水管路、回风机组进水管路、回风机组、回风机组出水管路以及冷冻水回水管路依次首尾顺序连接而成；所述回风机组进水管路与回风机组出水管路之间跨接有旁通管道，所述回风机组出水管路和旁通管路上分别设置有第一调节阀门和第二调节阀门；所述新风机组的表冷器包含多组换热单元，具有在中温冷冻水通过状态下深度除湿的能力；所述温湿度采集单元包括安装在空调房内的温度传感器和湿度传感器，用于在线监测空调房内空气的温度和湿度并反馈给所述系统控制单元；所述系统控制单元用于根据所述温度传感器和湿度传感器采集的空调房内空气的温度和湿度与系统预先设定的温度和湿度之间的偏差值，适时对所述第一调节阀门或第二调节阀门的开度及所述冷水机组提供的冷冻水出水温度进行调节。

优选地，所述新风机组的表冷器被划分成多组独立工作的换热单元，所述多组独立工作的换热单元相互串联，第二组换热单元至第n组换热单元的出水口通过一个共同管道连接至第一组换热单元，其中，n≥3，所述第一组换热单元连接所述新风机组出水管路。

所述第一组换热单元用于对新风进行预冷却，所述第二组换热单元、第三组换热单元及之后的各组换热单元用于对空气进行降温及深度除湿；新风首先通过所述第一组换热单元，进行预冷却，然后依次通过所述第二组换热单元、第三组换热单元及之后的各组换热单元，进行降温及深度除湿；冷冻水首先并联进入所述第二组换热单元、第三组换热单元及之后的各组换热单元，然后从各组换热单元的出水口汇集进入所述第一组换热单元。

所述系统控制单元包括：温度控制器、湿度控制器、信号选择器和机组冷水温度控制器；所述温度控制器用于接收所述温度传感器和湿度传感器采集的空调房内空气的温度，并根据空调房内空气的温度和系统预先设定的温度之间的偏差值，输出对所述第一调节阀门的控制信号或向所述信号选择器输出温度调节信号；所述湿度控制器用于接收所述湿度传感器采集的空调房内空气的湿度，并根据空调房内空气的湿度和系统预先设定的湿度之间的偏差值，输出对所述第二调节阀门的控制信号或向所述信号选择器输出温度调节信号；所述机组冷水温度控制器根据信号选择器的输出信号发出调节所述冷水机组出水温度的调节信号。

所述信号选择器的信号输入端连接所述温度控制器和湿度控制器的信号输出端，所述机组冷水温度控制器用于在收到接收信号选择器的输出信号后发出调节冷水机组出水温度的温度调节信号。

《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》还公开一种如上所述温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，该调节方法包括如下步骤：

步骤A. 通过温度传感器和湿度传感器对空调房内的空气参数进行在线监测；

步骤B. 系统控制单元根据所述温度传感器、湿度传感器监测的空气参数动态调整冷水机组提供的冷冻水温度。

所述步骤A包括：所述温度传感器和湿度传感器分别采集空调房内空气的温度信号T和湿度信号RH，所述温度信号T和湿度信号RH作为输入信号分别传递给所述系统控制单元的温度控制器和湿度控制器。

所述步骤B包括：

步骤B1：所述温度控制器接收所述温度传感器采集的所述空调房内空气的温度信号T，并将该温度信号T与系统预先设定的温度信号T₀进行对比，根据两者的偏差值发出相应的阀门控制信号和温度调节信号；

步骤B2：所述湿度控制器接收所述湿度传感器采集的所述空调房内空气的湿度信号RH，并将该湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀进行对比，根据两者的偏差值发出相应的阀门控制信号和温度调节信号；

步骤B3：所述第一调节阀门根据所述温度控制器输出的阀门调节信号调节阀门开度，实现对所述回风机组中冷冻水流量的控制；

步骤B4：所述第二调节阀门根据所述湿度控制器输出的阀门调节信号调节阀门开度，实现对所述新风机组冷冻水流量的控制；

步骤B5：所述系统控制单元的信号选择器对所述温度控制器及所述湿度控制器发出的温度调节信号进行判断，并选择其中的一个温度调节信号发送给机组冷水温度控制器；

步骤B6：所述机组冷水温度控制器将收到的温度调节信号发送给所述冷水机组，所述冷水机组对应做出上调冷冻水出水温度或下调冷冻水出水温度的动作。

在所述步骤B1中：

若所述空调房内空气的温度信号T小于系统预先设定的温度信号T₀并且两者差值的绝对值大于一个给定值a时，检测所述第一调节阀门的开度；当所述第一调节阀门的开度大于预设的最低门限开度时所述温度控制器向所述第一调节阀门发出阀门开度关小的阀门控制信号，否则向所述信号选择器发出水温上调的温度调节信号T_TU；

若所述空调房内空气的温度信号T大于系统预先设定的温度信号T₀并且两者差值的绝对值大于一个给定值a时，检测所述第一调节阀门的开度；当所述第一调节阀门的开度小于预设的最高门限开度时所述温度控制器向所述第一调节阀门发出阀门开度调大的阀门控制信号，否则向所述信号选择器发出水温下调的温度调节信号T_TD。

在所述步骤B2中，首先判断所述空调房内空气的温度信号T是否大于系统预先设定的温度信号T₀，若是则跳过将空调房内空气的湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀进行对比的步骤，不启动对所述第二调节阀门的调节，否则进入以下步骤：

若所述空调房内空气的湿度信号RH小于系统预先设定的湿度信号RH₀并且两者差值的绝对值大于一个给定数值b时，检测所述第二调节阀门的开度；当所述第二调节阀门的开度大于预设的最低门限开度时所述湿度控制器向所述第二调节阀门发出阀门开度关小的阀门控制信号，否则向所述信号选择器发出水温上调的温度调节信号T_HU；

若所述空调房内空气的湿度信号RH大于系统预先设定的湿度信号RH₀并且两者差值的绝对值大于一个给定数值b时，检测所述第二调节阀门的开度；当所述第二调节阀门的开度小于预设的最高门限开度时所述湿度控制器向所述第二调节阀门发出阀门开度调大的阀门控制信号，否则向所述信号选择器发出水温下调的温度调节信号T_HD。

所述步骤B3包括：

若所述第一调节阀门收到阀门开度关小的阀门控制信号，则将所述第一调节阀门的开度逐渐关小至预设的最低门限开度；若所述第一调节阀门收到阀门开度调大的阀门控制信号，则将所述第一调节阀门的开度逐渐调大至预设的最高门限开度。

所述步骤B4包括：

若所述第二调节阀门收到阀门开度关小的阀门控制信号，则将所述第二调节阀门的开度逐渐关小至预设的最低门限开度；若所述第二调节阀门收到阀门开度调大的阀门控制信号，则将所述第二调节阀门的开度逐渐调大至预设的最高门限开度。

所述步骤B5包括：

所述信号选择器判断是否存在冷冻水水温下调或上调的温度调节信号，当所述温度控制器及所述湿度控制器同时发出冷冻水水温上调信号时，所述信号选择器向所述机组冷水温度控制器发出冷冻水水温上调信号；当所述温度控制器及所述湿度控制器中的任一个发出冷冻水水温下调信号时，所述信号选择器向所述机组冷水温度控制器发出冷冻水水温下调信号。

一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法改善效果

与2011年之前的技术相比，《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》具有如下有益效果：1）不仅可以为空调房间提供舒适的温度和湿度，还可以利用温度传感器和湿度传感器对空调房内的空气温、湿度参数进行在线监测，应用运行优化控制程序，动态调节冷水机组提供的供水温度，实现冷水机组的变水温运行，从而提高机组的工作效率，减少能源消耗，降低使用成本；2）所述新风机组的表面式换热盘管被划分成多组独立工作的换热单元，其中第一组换热单元用来对新风进行预冷却，第二组换热单元及之后的各组换热单元用于对空气进行降温及深度除湿。

温湿度独立控制空调系统是一种新型空调系统，它可以实现对空调房间的温度和湿度的独立控制。2011年之前的的温湿度独立控制空调系统主要通过两种方法对新风机组中的新风进行除湿：一种是利用表面式冷却器对新风进行除湿处理，例如使用典型的独立新风系统（Dedicated Outdoor Air Systems，简称DOAS），一种是利用液体或固体吸湿剂对新风进行除湿处理。

DOAS系统将传统的冷冻水并联形式改为串联形式，所谓串联形式即冷水机组供应的低温冷冻水（约4～5℃）首先通过新风机组，对新风进行降温和深度除湿，待水温上升到约15～18℃后再通过末端显冷设备（例如干盘管或冷辐射吊顶）对室内空气进行降温处理。该系统末端显冷设备不承担系统湿负荷，系统湿负荷由新风机组来承担，所以运行过程中无凝水现象，空调房间可以达到卫生干净、温度舒适的效果。然而这种系统通过新风机组对新风进行除湿的过程中，要求冷水机组提供较低温度的冷冻水（约4～5℃），导致机组的运行效率下降、能耗增加，使用成本增大。

为了解决DOAS系统新风机组和回风机组对冷冻水温度的不同要求，清华同方公开了一种用于空调系统的双温冷水机组（专利号：ZL200410009292.1），该双温冷水机组既能提供7℃左右的低温冷水用于新风机组的降温除湿，又能提供18℃左右的中温冷水用于末端显冷设备的室内降温。然而这种双温冷水机组应用在DOAS系统中，对提高机组的运行效率效果并不明显，也无法根据室内温湿度的变化自动调节机组的冷冻水温度。

将液体或固体吸湿剂应用到空调系统中可以达到新风除湿的目的，然而这种空调系统在运行过程中，其液体或固体吸湿剂都需要再生，再生过程能耗较大。此外，由于液体吸湿剂一般为盐溶液，对空气进行除湿处理时还存在盐雾向空气中飘逸的问题，污染了室内环境，不符合健康要求。

图1是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统的结构及管道连接示意图；

图2是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统中新风机组1的结构示意图；

图3是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统的温湿度优化调节的原理方框图；

图4是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统的系统控制单元的工作原理图；

图5是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法的软件流程图；

图6是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法中步骤S2的具体软件流程图；

附图中各标号的说明如下：1为新风机组，2为回风机组，3、4分别为第二、第一调节阀门，5为冷水机组，6为冷冻水泵，7为温度传感器，8为湿度传感器，9为新风机组进水管路，10为冷冻水回水管路，11为新风机组出水管路，12为回风机组进水管路，13为回风机组出水管路，14为旁通管路，15为第一组换热单元，16为第二组换热单元，17为第三组换热单元，18为表冷器，101为温度控制器、102为湿度控制器、103为信号选择器，104为机组冷水温度控制器。

《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》涉及空调系统及其调节方法，尤其涉及一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法。

1.一种温湿度独立控制的高效节能空调系统，包括：系统控制单元以及由冷水机组（5）、新风机组（1）、回风机组（2）及其管路组成的冷冻水循环系统，其特征在于：还包括温湿度采集单元；所述冷冻水循环系统由冷水机组（5）、冷冻水泵（6）、新风机组进水管路（9）、新风机组（1）、新风机组出水管路（11）、回风机组进水管路（12）、回风机组（2）、回风机组出水管路（13）以及冷冻水回水管路（10）依次首尾顺序连接而成；所述回风机组进水管路（12）与回风机组出水管路（13）之间跨接有旁通管道（14），所述回风机组出水管路（13）和旁通管路（14）上分别设置有第一调节阀门（4）和第二调节阀门（3）；所述新风机组（1）的表冷器包含多组换热单元，用于在中温冷冻水通过状态下深度除湿；所述温湿度采集单元包括安装在空调房内的温度传感器（7）和湿度传感器（8），用于在线监测空调房内空气的温度和湿度；所述系统控制单元用于根据所述温度传感器（7）和湿度传感器（8）采集的空调房内空气的温度和湿度与系统预先设定的温度和湿度之间的偏差值，适时对所述第一调节阀门（4）或第二调节阀门（3）的开度及所述冷水机组（5）提供的冷冻水出水温度进行调节。

2.根据权利要求1所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统，其特征在于：所述新风机组（1）的表冷器（18）被划分成多组独立工作的换热单元，所述多组独立工作的换热单元相互串联，第二组换热单元（16）至第n组换热单元的出水口通过一个共同管道连接至第一组换热单元（15），其中，n≥3，所述第一组换热单元（15）连接所述新风机组出水管路（11）。

3.根据权利要求2所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统，其特征在于：所述第一组换热单元（15）用于对新风进行预冷却，所述第二组换热单元（16）、第三组换热单元（17）及之后的各组换热单元用于对空气进行降温及深度除湿；新风首先通过所述第一组换热单元（15），进行预冷却，然后依次通过所述第二组换热单元（16）、第三组换热单元（17）及之后的各组换热单元，进行降温及深度除湿；冷冻水首先并联进入所述第二组换热单元（16）、第三组换热单元（17）及之后的各组换热单元，然后从各组换热单元的出水口汇集进入所述第一组换热单元（15）。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统，其特征在于：所述系统控制单元包括：温度控制器（101）、湿度控制器（102）、信号选择器（103）和机组冷水温度控制器（104）；所述温度控制器（101）用于接收所述温度传感器（7）采集的空调房内空气的温度，并根据空调房内空气的温度和系统预先设定的温度之间的偏差值，输出对所述第一调节阀门（4）的控制信号，并向所述信号选择器（103）输出冷冻水温度调节信号；所述湿度控制器（102）用于接收所述湿度传感器（8）采集的空调房内空气的湿度，并根据空调房内空气的湿度和系统预先设定的湿度之间的偏差值，输出对所述第二调节阀门（3）的控制信号，并向所述信号选择器（103）输出冷冻水温度调节信号；所述机组冷水温度控制器（104）根据信号选择器（103）的输出信号发出调节所述冷水机组（5）冷冻水出水温度的调节信号。

5.一种如权利要求1所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，其特征在于：该调节方法包括如下步骤：步骤A：通过温度传感器（7）和湿度传感器（8）对空调房内的空气参数进行在线监测；步骤B：系统控制单元根据所述温度传感器（7）和湿度传感器（8）监测的空气参数动态调整冷水机组（5）的冷冻水出水温度。

6.根据权利要求5所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，其特征在于，所述步骤A包括：所述温度传感器（7）和湿度传感器（8）分别采集空调房内空气的温度信号T和湿度信号RH，所述温度信号T和湿度信号RH作为输入信号分别传递给所述系统控制单元的温度控制器（101）和湿度控制器（102）。

7.根据权利要求5所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，其特征在于，所述步骤B包括：

步骤B1：所述温度控制器（101）接收所述温度传感器（7）采集的空调房内空气的温度信号T，并将该温度信号T与系统预先设定的温度信号T₀进行对比，根据两者的偏差值发出相应的阀门控制信号和冷冻水温度调节信号；

步骤B2：所述湿度控制器（102）接收所述湿度传感器（8）采集的空调房内空气的湿度信号RH，并将该湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀进行对比，根据两者的偏差值发出相应的阀门控制信号和冷冻水温度调节信号；

步骤B3：所述第一调节阀门（4）根据所述温度控制器（101）输出的阀门调节信号调节阀门开度，实现对所述回风机组（2）中冷冻水流量的控制；

步骤B4：所述第二调节阀门（3）根据所述湿度控制器（102）输出的阀门调节信号调节阀门开度，实现对所述新风机组（1）冷冻水流量的控制；

步骤B5：所述系统控制单元的信号选择器（103）从所述温度控制器（101）及所述湿度控制器（102）发出的冷冻水温度调节信号中选择一个冷冻水温度调节信号，并发送给机组冷水温度控制器（104）；

步骤B6：所述机组冷水温度控制器（104）将收到的冷冻水温度调节信号发送给所述冷水机组（5），所述冷水机组（5）对应做出上调冷冻水出水温度或下调冷冻水出水温度的动作。

8.根据权利要求7所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，其特征在于：在所述步骤B1中，若所述空调房内空气的温度信号T小于系统预先设定的温度信号T₀并且两者差值的绝对值大于一个给定值a时，检测所述第一调节阀门（4）的开度；当所述第一调节阀门（4）的开度大于预设的最低门限开度时所述温度控制器（101）向所述第一调节阀门（4）发出阀门开度关小的阀门控制信号，否则向所述信号选择器（103）发出水温上调的温度调节信号T_TU；若所述空调房内空气的温度信号T大于系统预先设定的温度信号T₀并且两者差值的绝对值大于一个给定值a时，检测所述第一调节阀门（4）的开度；当所述第一调节阀门（4）的开度小于预设的最高门限开度时所述温度控制器（101）向所述第一调节阀门（4）发出阀门开度调大的阀门控制信号，否则向所述信号选择器（103）发出水温下调的温度调节信号T_TD。

9.根据权利要求7所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，其特征在于：在所述步骤B2中，首先判断所述空调房内空气的温度信号T是否大于系统预先设定的温度信号T₀，若是则跳过将空调房内空气的湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀进行对比的步骤，不启动对所述第二调节阀门（3）的调节，否则进入以下步骤：若所述空调房内空气的湿度信号RH小于系统预先设定的湿度信号RH₀并且两者差值的绝对值大于一个给定数值b时，检测所述第二调节阀门（3）的开度；当所述第二调节阀门（3）的开度大于预设的最低门限开度时所述湿度控制器（102）向所述第二调节阀门（3）发出阀门开度关小的阀门控制信号，否则向所述信号选择器（103）发出水温上调的温度调节信号T_HU；若所述空调房内空气的湿度信号RH大于系统预先设定的湿度信号RH₀并且两者差值的绝对值大于一个给定数值b时，检测所述第二调节阀门（3）的开度；当所述第二调节阀门（3）的开度小于预设的最高门限开度时所述湿度控制器（102）向所述第二调节阀门（3）发出阀门开度调大的阀门控制信号，否则向所述信号选择器（103）发出水温下调的温度调节信号T_HD。

10.根据权利要求8或9所述的温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法，其特征在于，所述步骤B5包括：所述信号选择器（103）判断是否存在一个冷冻水水温下调或上调的温度调节信号，当所述温度控制器（101）及所述湿度控制器（102）同时发出冷冻水水温上调信号时，所述信号选择器（103）向所述机组冷水温度控制器（104）发出冷冻水水温上调信号；当所述温度控制器（101）及所述湿度控制器（102）中的任一个发出冷冻水水温下调信号时，所述信号选择器（103）向所述机组冷水温度控制器（104）发出冷冻水水温下调信号。

如图1所示，《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统包括：

由冷水机组5、冷冻水泵6、新风机组进水管路9、新风机组1、新风机组出水管路11、回风机组进水管路12、回风机组2、回风机组出水管路13以及冷冻水回水管路10依次首尾顺序连接构成的冷冻水循环系统，用于将冷水机组5产生的冷冻水在新风机组1、回风机组2以及各个管路之间循环输送；所述回风机组进水管路12与回风机组出水管路13之间跨接有旁通管道14，所述回风机组出水管路13和旁通管路14上分别设置有第一调节阀门4和第二调节阀门3；

由安装在空调房内的温度传感器7和湿度传感器8组成的温湿度采集单元，用于在线监测空调房内的温度和湿度；系统控制单元，包括温度控制器101、湿度控制器102、信号选择器103和机组冷水温度控制器104，用于根据所述温度传感器7和湿度传感器8采集的空调房内空气的温度和湿度与系统预先设定的温度和湿度之间的偏差值，适时对所述第一调节阀门4或第二调节阀门3的开度及冷水机组5提供的冷冻水出水温度进行调节。

下面结合图1介绍《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》高效节能空调系统降温除湿的具体工作过程。空调系统工作时，所述冷水机组5供应的冷冻水会先从所述新风机组进水管路9进入所述新风机组1，对所述新风机组1中的新风进行降温除湿，将新风的含湿量降至低于空调房间要求的含湿量，然后送入空调房间；冷冻水通过所述新风机组1之后会经由所述新风机组出水管路11、回风机组进水管路12进入所述回风机组2，对所述回风机组2中的回风进行降温处理，然后送入空调房间。所述回风机组2的冷冻水经由回风机组出水管路13、冷冻水回水管路10最终会流回所述冷水机组5，实现降温除湿的循环反复过程。

《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》在所述回风机组进水管路12与回风机组出水管路13之间跨接有旁通管路14，从而从新风机组出水管路11中流出的冷冻水不仅可以被输送到回风机组进水管路12中，还可以部分直接分流到回风机组出水管路13中。所述回风机组出水管路13和旁通管路14上分别设置有第一调节阀门4和第二调节阀门3，通过该发明的系统控制单元可以对所述第一调节阀门4和第二调节阀门3的开度进行调节，从而实现对进入新风机组1和回风机组2的冷冻水流量及冷水机组5提供的冷冻水出水温度进行动态调节和优化配置，使空调房内的温度和湿度保持在系统设定的区间范围内。

图2是《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》高效节能空调系统的新风机组1的结构示意图。如图2所示，所述新风机组1的表冷器18包含多组独立工作的换热单元，所述多组独立工作的换热单元相互串联，第二组换热单元16至第n组换热单元的出水口通过一个共同管道连接至第一组换热单元15，其中，n≥3，所述第一组换热单元15连接所述新风机组出水管路11。所述多组独立工作的换热单元中，第一组换热单元15用于对新风进行预冷却，第二组换热单元16、第三组换热单元17及之后的各组换热单元主要用来对空气降温及深度除湿。空调系统工作时，冷冻水并联进入所述第二组换热单元16、第三组换热单元17及其后的各组换热单元，完成空气除湿及深度除湿，之后各组换热单元流出的冷冻水集中后再进入所述第一组换热单元15，完成新风预冷却的工作，经过新风机组1处理的新风含湿量低于室内空气设计状态下的含湿量。

以下结合图3和图4对《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》高效节能空调系统的系统控制单元的结构和工作原理进行详细说明。如图3所示，所述系统控制单元包括：温度控制器101、湿度控制器102、信号选择器103和机组冷水温度控制器104。

所述温度控制器101用于接收所述温度传感器7采集的空调房内空气的温度，并根据空调房内空气的温度和系统预先设定的温度之间的偏差值，输出对所述第一调节阀门4的控制信号或向所述信号选择器103输出温度调节信号。如图4，所述温度控制器101的控制过程为：1）当空调房内空气的温度低于系统预先设定的温度并且两者差值的绝对值大于一个给定值a（即空调房内温度偏低）时，所述温度控制器101检测所述第一调节阀门4的开度，若检测后发现所述第一调节阀门4的开度大于预设的最低门限开度则所述温度控制器101向所述第一调节阀门4发出阀门开度关小的阀门控制信号，若检测后发现所述第一调节阀门4的开度小于或等于预设的最低门限开度则所述温度控制器101向所述信号选择器103发出水温上调的温度调节信号T_TU；2）当空调房内空气的温度高于系统预先设定的温度并且两者差值的绝对值大于一个给定值a（即空调房内温度偏高）时，所述温度控制器101检测所述第一调节阀门4的开度，若检测后发现所述第一调节阀门4的开度小于预设的最高门限开度则所述温度控制器101向所述第一调节阀门4发出阀门开度调大的阀门控制信号，若检测后发现所述第一调节阀门4的开度大于或等于预设的最高门限开度则所述温度控制器101向所述信号选择器103发出水温下调的温度调节信号T_TD。而所述第一调节阀门4收到阀门开度关小的阀门控制信号后，会将所述第一调节阀门4的开度逐渐关小至预设的最低门限开度，从而可以使进入回风机组2的冷冻水流量变小，空调房间内的温度便可逐渐升高。同理，若所述第一调节阀门4收到阀门开度调大的阀门控制信号后，会将所述第一调节阀门4的开度逐渐调大至预设的最高门限开度，从而可以使进入回风机组2的冷冻水流量变大，空调房间内的温度便可逐渐降低。

所述湿度控制器102用于接收所述湿度传感器8采集的空调房内空气的湿度，并根据空调房内空气的湿度和系统预先设定的湿度之间的偏差值，输出对所述第二调节阀门3的控制信号或向所述信号选择器103输出温度调节信号。如图4，所述湿度控制器102的控制过程为：首先判断所述空调房内空气的温度信号T是否大于系统预先设定的温度信号T₀，若是则不启动对所述第二调节阀3的调节，否则进入以下步骤：1）当空调房内空气的（相对）湿度低于系统预先设定的湿度并且两者差值的绝对值大于一个给定值b（即空调房内湿度偏低）时，所述湿度控制器102检测所述第三调节阀门3的开度，若检测后发现所述第二调节阀门3的开度大于预设的最低门限开度则所述湿度控制器102向所述第二调节阀门3发出阀门开度关小的阀门控制信号，若检测后发现所述第二调节阀门3的开度小于或等于预设的最低门限开度则所述湿度控制器102向所述信号选择器103发出水温上调的温度调节信号T_HU；2）当空调房内空气的（相对）湿度高于系统预先设定的湿度并且两者差值的绝对值大于一个给定值b（即空调房内湿度偏高）时，所述湿度控制器102检测所述第二调节阀门3的开度，若检测后发现所述第二调节阀门3的开度小于预设的最高门限开度则所述湿度控制器102向所述第二调节阀门3发出阀门开度调大的阀门控制信号，若检测后发现所述第二调节阀门3的开度大于或等于预设的最高门限开度则所述湿度控制器102向所述信号选择器103发出水温下调的温度调节信号T_HD。而所述第二调节阀门3收到阀门开度关小的阀门控制信号后，会将所述第二调节阀门3的开度逐渐关小至预设的最低门限开度，从而可以使进入新风机组1的冷冻水流量变小，空调房间内的（相对）湿度便可逐渐升高。同理，若所述第二调节阀门3收到阀门开度调大的阀门控制信号后，会将所述第二调节阀门3的开度逐渐调大至预设的最高门限开度，从而可以使进入新风机组1的冷冻水流量变大，空调房间内的（相对）湿度便可逐渐降低。

以上描述的控制过程中，给定值a可以是一个正数，如0.5℃，1℃等，表示空调房内空气的温度可以在系统设定的温度周围一个正负较小的区间内波动，超过了这个区间则需要调节第一调节阀门4或冷冻水出水温度。给定值b也是一个正数，如3%，5%等，表示空调房间内空气的湿度可以在系统设定的湿度周围一个正负较小的区间内波动，超过了这个区间则需要调节第二调节阀门3或冷冻水出水温度。

如图3，所述信号选择器103的信号输入端连接所述温度控制器101和湿度控制器102的信号输出端，所述信号选择器103的信号输出端连接所述机组冷水温度控制器104。前已述及，如果湿度控制器102检测发现第一阀门4或第二阀门3的开度已经达到最高或最低门限开度时，即已经无法通过调节阀门开度的方式来调节空调房内温度或湿度的情况下，会发出温度调节信号。这时温度调节信号被输入所述信号选择器103，所述信号选择器103会选择一个上调水温或下调水温信号发送给所述机组冷水温度控制器104，所述机组冷水温度控制器104于是发出调节冷水机组5出水温度的控制信号，从而可实现动态调节冷水机组5的冷冻水温度，极大减少能耗，提高机组效率的目的。

应当理解，《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》在回风机组进水管路12与回风机组出水管路13之间安装一个旁通管路14，并在该旁通管路14上设置一个第二调节阀门3，具有很大的作用。因为回风机组2和新风机组1所需的冷冻水流量可能会出现不匹配的情况，例如当空调房内的温度偏低、湿度偏高时，所述回风机组2所需的冷冻水流量需要调小，而所述新风机组1所需的冷冻水流量却需要调大，假如没有安装旁通管路14和第三调节阀门3，那么在关小第一调节阀门4、满足回风机组2所需冷冻水流量的情况下，冷冻水便无法大量返回冷冻水回水管路10，从而无法为新风机组1提高大流量的冷冻水。安装了旁通管路14和第二调节阀门3后，即使在关小第一调节阀门4、满足回风机组2所需冷冻水流量的情况下，仍可以通过开大第二调节阀门3的开度，使冷冻水大量返回冷冻水回水管路10，从而为新风机组1提高大流量的冷冻水，降低空调房内的湿度，由此实现了温度和湿度的独立控制。

如图5所示，《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统的调节方法包括以下步骤：

步骤S1：通过温度传感器7和湿度传感器8对空调房内的空气参数进行在线监测。

所述温度传感器7和湿度传感器8设置于空调房间内，用于采集空调房间内空气的温度信号T和湿度信号RH，并将所述温度信号T和湿度信号RH作为输入信号分别传递系统控制单元的温度控制器101和湿度控制器102。

步骤S2:系统控制单元根据所述温度传感器7和湿度传感器8采集的空调房内空气的温度和湿度动态调整冷水机组5提供的冷冻水温度。

如图6所示，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S201：所述温度控制器101接收所述温度传感器7采集的空调房内的温度信号T，并将该温度信号T与系统预先设定的温度信号T₀进行对比，根据空调房内的温度信号T与系统预先设定的温度信号T₀的偏差值发出相应的阀门控制信号和冷冻水温度调节信号。

在步骤S201中，所述温度控制器101根据对比结果发出相应的阀门控制信号和冷冻水温度调节信号，具体包括以下操作步骤：

若所述空调房内空气的温度信号T小于系统预先设定的温度信号T₀并且两者差值的绝对值大于一个给定值a时，检测所述第一调节阀门4的开度；当所述第一调节阀门4的开度大于预设的最低门限开度时所述温度控制器101向所述第一调节阀门4发出阀门开度关小的阀门控制信号，否则所述温度控制器101向所述信号选择器103发出水温上调的温度调节信号T_TU；

若所述空调房内空气的温度信号T大于系统预先设定的温度信号T₀并且两者差值的绝对值大于一个给定值a时，检测所述第一调节阀门4的开度；当所述第一调节阀门4的开度小于预设的最高门限开度时所述温度控制器101向所述第一调节阀门4发出阀门开度调大的阀门控制信号，否则所述温度控制器101向所述信号选择器103发出水温下调的温度调节信号T_TD。

以上描述中，给定值a可以是一个较小的正数，如0.5℃，1℃等，表示空调房内空气的温度可以在系统设定的温度周围一个正负较小的区间内波动，超过了这个区间则需要调节第一调节阀门4或冷冻水出水温度。

步骤S202：所述湿度控制器102接收所述湿度传感器8采集的空调房内的湿度信号RH，并将该湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀进行对比，根据空调房内的湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀的偏差值发出相应的阀门控制信号和冷冻水温度调节信号。

在步骤S202中，首先判断所述空调房内空气的温度信号T是否大于系统预先设定的温度信号T₀，若是则跳过将空调房内空气的湿度信号RH与系统预先设定的湿度信号RH₀进行对比的步骤，不启动对所述第二调节阀门3的调节，否则进入以下步骤：

若所述空调房内空气的湿度信号RH小于系统预先设定的湿度信号RH₀并且两者差值的绝对值大于一个给定数值b时，检测所述第二调节阀门3的开度；当所述第二调节阀门3的开度大于预设的最低门限开度时所述湿度控制器102向所述第二调节阀门3发出阀门开度关小的阀门控制信号，否则所述湿度控制器102向所述信号选择器103发出水温上调的温度调节信号T_HU；

若所述空调房内空气的湿度信号RH大于系统预先设定的湿度信号RH₀并且两者差值的绝对值大于一个给定数值b时，检测所述第二调节阀门3的开度；当所述第二调节阀门3的开度小于预设的最高门限开度时所述湿度控制器102向所述第二调节阀门3发出阀门开度调大的阀门控制信号，否则所述湿度控制器102向所述信号选择器103发出水温下调的温度调节信号T_HD。

以上描述中，给定值b也是一个较小的正数，如3%，5%等，表示空调房间内空气的湿度可以在系统设定的湿度周围一个正负较小的区间内波动，超过了这个区间则需要调节第二调节阀门3、或冷冻水出水温度。

步骤S203：所述第一调节阀门4根据所述温度控制器101输出的阀门调节信号调节阀门开度，实现对所述回风机组2中冷冻水流量的控制；具体包括：

若所述第一调节阀门4收到阀门开度关小的阀门控制信号，则将所述第一调节阀门4的开度逐渐关小至预设的最低门限开度；若所述第一调节阀门4收到阀门开度调大的阀门控制信号，则将所述第一调节阀门4的开度逐渐调大至预设的最高门限开度。

步骤S204：所述第二调节阀门3根据所述湿度控制器102输出的阀门调节信号调节阀门开度，实现对所述新风机组1冷冻水流量的控制；具体包括：

若所述第二调节阀门3收到阀门开度关小的阀门控制信号，则将所述第二调节阀门3的开度逐渐关小至预设的最低门限开度；若所述第二调节阀门3收到阀门开度调大的阀门控制信号，则将所述第二调节阀门3的开度逐渐调大至预设的最高门限开度。

步骤S205：所述系统控制单元的信号选择器103从所述温度控制器101及所述湿度控制器102发出的冷冻水温度调节信号中选择一个冷冻水温度调节信号发送给机组冷水温度控制器104。

在步骤S205中，所述信号选择器103判断是否存在一个水温下调或上调的温度调节信号：

当所述温度控制器101及所述湿度控制器102同时发出冷冻水水温上调信号时，所述信号选择器103向所述机组冷水温度控制器104发出冷冻水水温上调信号；当所述温度控制器101及所述湿度控制器102中的任一个发出冷冻水水温下调信号时，所述信号选择器103向所述机组冷水温度控制器104发出冷冻水水温下调信号。

步骤S206：所述机组冷水温度控制器104将收到的温度调节信号发送给所述冷水机组5，所述冷水机组5对应做出上调冷冻水出水温度或下调冷冻水出水温度的动作。

在步骤S206中，所述冷水机组5收到温度调节信号后，相应做出上调冷冻水出水温度或下调冷冻水出水温度的水温调节动作，从而实现冷冻水温度的动态调节，减少能耗，提高机组的工作效率。

综上所述，《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法，不仅可以为空调房间提供舒适的温度和湿度，还可以利用温度传感器和湿度传感器对空调房内的空气温、湿度参数进行在线监测，应用运行优化控制程序，动态调节冷水机组提供的供水温度，实现冷水机组的变水温运行，提高机组的工作效率，减少能源消耗，降低使用成本。所述新风机组1的表冷器18被划分成多组独立工作的换热单元，具有在中温冷冻水通过状态下深度除湿的能力，其中第一组换热单元15用于对新风进行预冷却，第二组换热单元16、第三组换热单元17及之后的各组换热单元用于对空气进行降温及深度除湿。

2020年7月14日，《一种温湿度独立控制的高效节能空调系统及其调节方法》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。 2100433B

一种变频空调系统及其控制方法专利目的

《一种变频空调系统及其控制方法》主要是提供一种变频空调系统及其控制方法，能高效、可靠运行。

一种变频空调系统及其控制方法技术方案

《一种变频空调系统及其控制方法》的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种变频空调系统，包括主冷媒回路，所述主冷媒回路上设置有压缩机、四通换向阀、室外换热器和室内换热器，还包括控制器降温回路，所述控制器降温回路一端与所述室外换热器的出口相连通，另一端与所述压缩器的吸气口相连通。

作为优选，所述控制器降温回路上设置有用于给控制器散热的变频散热器，所述变频散热器包括变频控制器热交换器、以及与所述变频控制器热交换器相配的变频控制器风机。

作为优选，所述控制器降温回路上还设置有用于控制所述控制器降温回路的节流装置。节流装置用于控制控制器降温回路的通断。

作为优选，所述节流装置为电磁节流阀。

作为优选，所述变频空调系统包括有检测变频散热器盘管温度的散热器传感器、以及检测所述变频散热器的出口温度的散热器出口传感器。

作为优选，所述室外换热器和室内换热器之间连接有第一节流阀，所述第一节流阀的出口还与所述控制器降温回路相连通。即控制器降温回路一端分两路与主冷媒回路连接，一路连接在室外换热器和第一节流阀之间的管路上，另一路连接在第一节流阀和室内换热器之间的管路上，从而可同时在制冷和制热模式下保证控制器降温回路的作用。

作为优选，所述控制器降温回路与所述室外换热器之间设置有第二单向阀，所述第一节流阀的出口与所述控制器降温回路之间设置有第三单向阀。

作为优选，所述第一节流阀两端分别连接有第一过滤器和第二过滤器。

作为优选，所述变频空调系统包括检测压缩机排气温度的排气传感器、检测压缩机回气温度的回气传感器、检测室外环境温度的室外传感器、检测室外换热器盘管温度的室外盘管传感器、检测室内换热器进口温度的室内换热器进口传感器、检测室内换热器盘管温度的室内换热器盘管传感器、检测室内环境温度的室内传感器和检测室内换热器出口温度的室内换热器出口传感器。

一种如权利要求1所述变频空调系统的控制方法，所述控制器降温回路上设置有用于给控制器散热的变频散热器，所述变频散热器包括变频控制器热交换器和变频控制器风机，其特征在于，包括以下步骤：

（1）温度、频率检测步骤：检测所述变频控制器热交换器的盘管温度TA、压缩机实际运行频率f0；

（2）控制器降温回路降温步骤：

当85摄氏度≤TA≤90摄氏度且f0＜当前压缩机设定频率fa时，所述控制器降温回路关闭，所述变频控制器风机通电运行；

当90摄氏度＜TA≤95摄氏度，且f0＜fa时，所述控制器降温回路开启，控制器降温回路接入所述主冷媒回路，所述变频控制器风机断电；

作为优选，所述步骤2中当TA＞95摄氏度或压缩机排气温度TB＞105摄氏度时，控制器限频运行。

作为优选，所述步骤2中：当TA下降至83摄氏度时，停止所述控制器回路降温步骤。

作为优选，所述步骤2中当TA＜85摄氏度且f0≥fa时，所述控制器降温回路为关闭状态，所述变频控制器风机为断电状态。

作为优选，制冷运行时，根据室内换热器进口端和出口端两端的温度差来调节设置在室内换热器和室外换热器之间的节流阀的开度，并根据室内室内换热器出口端和压缩机吸气端的温度差来进行过热度修正。

作为优选，制热运行时，根据室内室内换热器进口端和出口端两端的温度差来调节设置在室内换热器和室外换热器之间的节流阀的开度，并根据室外室外换热器的盘管温度和压缩机吸气端温度的温度差来进行过热度修正。

作为优选，当室外环境温度TC≤-15摄氏度时，所述控制器降温回路开启，所述变频控制器风机通电运行。

作为优选，当TD-TE＜2摄氏度时，增大所述控制器降温回路上节流阀的开度；

当TD-TE＞4摄氏度时，减小所述控制器降温回路上节流阀的开度；

当2摄氏度≤TD-TE≤4摄氏度时，所述控制器降温回路上节流阀的开度不变。

上述TD为变频散热器的出口端温度，TE为压缩机进气端温度。

作为优选，排气传感器TB＞102摄氏度时，所述控制器降温回路开启。

一种变频空调系统及其控制方法有益效果

《一种变频空调系统及其控制方法》制冷时进行电机降温或喷液冷却控制器，来降低控制器温度，实现机组高温环境制冷运行；低温制热时，进行喷气，提高进气量来提升制热量，使得控制器可靠、高效运行；《一种变频空调系统及其控制方法》自动调节控制器温度，有效提高控制器可靠性，实现高环境温度下制冷、制热高频率运行，提高了高温制冷量和低温制热量，使得房间快速回温。

《一种变频空调系统及其控制方法》属于空调器领域，尤其涉及一种变频空调系统及其控制方法。

附图1是《一种变频空调系统及其控制方法》的一种结构示意图；

附图2是《一种变频空调系统及其控制方法》制冷运行时的一种结构示意图；

附图3是《一种变频空调系统及其控制方法》制热运行时的一种结构示意图。

标号说明：1、压缩机；2、四通换向阀；3、室外换热器；4、室外换热器风机；5、第一过滤器；6、第一节流阀；7、第二过滤器；8、室内换热器；9、第一单向阀；10、室内换热器风机；11、变频控制器风机；12、变频散热器；13、变频控制器热交换器；14、电磁节流阀；15、第二单向阀；16、第三单向阀；TP1、排气传感器；TP2、回气传感器；TP3、室外传感器；TP4、室外盘管传感器；TP5、室内换热器进口传感器；TP6、室内换热器盘管传感器；TP7、室内传感器；TP8、室内换热器出口传感器；TP9、散热器出口传感器；TP10、散热器传感器。