阅读说明：本技术 一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法 (Condensation water taking control method for evaporator of all-condition air water making machine ) 是由 王伟 张连军 魏超 徐垚 毛韦明 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法,是基于蒸气压缩制冷原理上的一种特殊控制,利用控制器采集环境干球温度T<Sub>1</Sub>、环境露点温度T<Sub>1露</Sub>和蒸发器翅片温度T<Sub>2</Sub>,并与控制器预设的环境最低干球温度T<Sub>1min</Sub>、环境最高干球温度T<Sub>1max</Sub>、环境最低露点温度T<Sub>1露min</Sub>、环境最高露点温度T<Sub>1露max</Sub>、蒸发器翅片温度第一下偏值△T<Sub>1</Sub>、蒸发器翅片温度第二下偏值△T<Sub>2</Sub>进行比较,再通过控制蒸发风机实现对蒸发器取水控制。本发明通过实时检测环境温湿度,得到不同的蒸发器翅片温度控制目标,保持蒸发器在规定温湿度范围内始终处于结露状态。(The invention discloses a condensation water taking control method for an evaporator of an all-condition air water making machine, which is a special control based on a vapor compression refrigeration principle and is used for collecting the ambient dry bulb temperature T by using a controller 1 Ambient dew point temperature T 1 distillate And evaporator fin temperature T 2 And the lowest ambient dry bulb temperature T preset by the controller 1min The highest dry bulb temperature T of the environment 1max Environment minimum dew point temperature T 1 dew min Environment maximum dew point temperature T 1 Lumax First lower deviation △ T of evaporator fin temperature 1 A second lower deviation △ T of evaporator fin temperature 2 And comparing, and controlling the evaporator to take water by controlling the evaporation fan. The invention obtains different evaporator fin temperature control by detecting the environmental temperature and humidity in real timeThe object is to keep the evaporator in a dew condensation state at all times within a predetermined temperature and humidity range.)

一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法

技术领域

本发明涉及空气制水机控制方法领域，具体是一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法。

背景技术

随着人们生活水平和健康意识的不断提高，空气制水机（又称空气取水）已成为当今的一种高端消费品，在市场上不断涌现。目前，主流的空气制水机采用的是蒸发压缩式制冷原理，即由压缩机、蒸发器、冷凝器、节流元件等通过管路连接构成制冷剂循环回路，蒸发器配置有蒸发风机，冷凝器配置有冷凝风机，空气在蒸发风机作用下从蒸发器进风侧流入，经过蒸发器后再从蒸发器出风侧流出，压缩机中低温低压的液态制冷剂在蒸发器管内进行气化相变，从而使蒸发器外表面的空气得以冷却并形成冷凝水，通过收集这些冷凝水形成空气制水机的水源。在现有技术中，由于蒸发器、冷凝器和压缩机等随产品系统设计而固化，面对复杂和恶劣环境条件的变化，其适应能力表现不够优秀。

例如，一般民用空气制水机环境干球温度范围为18℃～43℃，湿球温度范围为35%～95%。同时，空气制水机不同于空调有室内、室外两个工况进行测试评价，而是在同一个环境温湿度条件下进行测试，如一些生产厂家将干球温度27℃，相对湿度60%定为额定测试工况等。在这种相对稳定的工况下，可以较好的进行产品设计，以得到理想的蒸发温度，满足蒸发器的凝露出水。但随着环境温湿度的变化，蒸发器表面有时不凝露或某些地方不再凝露，造成出水效果变差。当环境干球温度范围扩大到5℃～55℃，湿球温度范围扩大到10%～95%时，特别湿度低时，其蒸发器表面不凝露现象会越来越严重，无法达到要求范围内的出水量，甚至引起高温保护等。

蒸发器翅片表面温度只要低于周围空气的露点温度就会产生冷凝水，这是一种物理现象。当然，若将蒸发温度若设计很低（如−10℃），可以满足各工况下均结露。但这种设计对于蒸气压缩式制冷来说，会造成系统能效低下，无法满足未来对节能的需求。面对不同的环境温湿度，在蒸发器无法改变体积或换热面积的情况下，需要一种动态的蒸发器翅片温度控制办法，以使蒸发器能够有效结露。

发明内容

本发明的目的是提供一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，以解决现有技术空气制水机中蒸发器表面容易出现不凝露的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，蒸发器为制冷功能的翅片式换热器，其特征在于：在蒸发器的进风方向上设置温度传感器分别测量环境露点温度T_1露、环境干球温度T₁，在蒸发器翅片表面设置温度传感器测量蒸发器翅片温度T₂，并设置控制器，所述控制器分别与压缩机、蒸发器配置的蒸发风机控制连接，各个温度传感器分别与控制器信号传递连接，所述方法包括以下步骤：

（1）、在控制器中预设环境最低干球温度T_1min、环境最高干球温度T_1max、环境最低露点温度T_1露min、环境最高露点温度T_1露max、蒸发器翅片温度第一下偏值△T₁、蒸发器翅片温度第二下偏值△T₂，其中△T₁﹤△T₂；

（2）、控制器通过各个温度传感器分别采集环境露点温度T_1露、环境干球温度T₁、蒸发器翅片温度T₂；

（3）、控制器中将环境干球温度T₁分别与环境最低干球温度T_1min、环境最高干球温度T_1max比较，同时将环境露点温度T_1露与环境最低露点温度T_1露min比较，若满足条件T_1min≤T₁≤T_1max且T_1露≥T_1露min，则控制器启动压缩机和蒸发风机，使蒸发器翅片温度下降，进而使蒸发器翅片表面凝露实现正常取水；

（4）、在步骤（3）取水过程中，控制器将环境露点温度T_1露与环境最高露点温度T_1露max进行比较，并基于比较结果通过调节蒸发风机使蒸发器翅片温度T₂维持在一定温度范围，具体过程如下：

若T_1露﹤T_1露max，则控制器调节蒸发风机，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露－△T₂≤T₂≤T_1露－△T₁；

若T_1露≥T_1露max，则控制器调节蒸发风机，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露max－△T₂≤T₂≤T_1露max－△T₁。

所述的一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，其特征在于：T₂≤0℃且T₂﹤T_1露max－△T₂，蒸发器翅片表面结霜且霜层厚度达到要求时，进入化霜取水模式，化霜取水时蒸发风机停止工作，同时采用压缩机逆向除霜、热气旁通除霜或电热除霜等方式之一，完成化霜取水后，压缩机和蒸发风机等恢复之前状态，即进入间歇式取水状态。

所述的一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，其特征在于：所述步骤（1）中，环境最低干球温度T_1min、环境最高干球温度T_1max、环境最低露点温度T_1露min和环境最高露点温度T_1露max是依据设计输入来确定，其中，T_1露min以工作温度范围内的最低干球温度T_1min对应的露点温度限值和最高干球温度T_1max对应的露点温度限值，两者中取较小值；环境最高露点温度T_1露max不仅是依据环境所能遇到的最高露点温度，而且要兼顾压缩机的工作能力，当压缩机所能承受的最高蒸发温度，对应到蒸发器翅片最高温度T_2max≤T_1露max时，环境最高露点温度T_1露max按T_2max取值。

所述的一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，其特征在于：所述步骤（1）中，蒸发器翅片温度第一下偏值△T₁、蒸发器翅片温度第二下偏值△T₂分别依据凝露效果和波动范围而设立，且△T₁取1～3℃，△T₂比△T₁大1～3℃。

所述的一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，其特征在于：所述蒸发风机为能够进行无级调速的风机，如EC风机、变频风机或调压调速风机等。所述步骤（4）中控制器通过对蒸发风机进行无级调节，使蒸发器翅片温度T₂维持在一定温度范围。

所述的一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，其特征在于：所述节流元件为可电控的电子膨胀阀或者热力膨胀阀，以满足蒸发器过热度调节，确保压缩机不液击。

与现有技术相比，本发明优点为：

1、本发明通过实时检测环境温湿度，得到不同的蒸发器翅片温度控制目标，保持蒸发器在规定温湿度范围内始终处于结露状态，凝结析水效果好。

2、本发明能够将空气焓湿状态划分2个区域，非取水区和取水区仅受产品的最低露点温度影响，工作范围变宽，区分清晰。

3、本发明可在原有制水机基础上进行改造升级，有较强的推广性。

4、本发明技术成熟、流程清晰、实现容易。

附图说明

图1是本发明控制器的控制原理图。

图2是本发明流程框图。

图3是本发明工作时空气焓湿状态图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种全工况空气制水机蒸发器凝露取水控制方法，如图1所示，在蒸发器的进风方向上设置温度传感器1.2和1.1分别对应测量环境露点温度T_1露、环境干球温度T₁，在蒸发器4翅片表面设置温度传感器1.3测量蒸发器翅片温度T₂，并设置控制器1，控制器1分别与压缩机、蒸发器4配置的蒸发风机2控制连接，各个温度传感器1.1、1.2、1.3分别与控制器信号传递连接。

如图2所示，本发明方法包括以下步骤：

（1）、在控制器中预设环境最低干球温度T_1min、环境最高干球温度T_1max、环境最低露点温度T_1露min、环境最高露点温度T_1露max、蒸发器翅片温度第一下偏值△T₁、蒸发器翅片温度第二下偏值△T₂，其中△T₁﹤△T₂；

本发明中，所述环境最低干球温度T_1min、环境最高干球温度T_1max、环境最低露点温度T_1露min和环境最高露点温度T_1露max是依据设计输入来确定，其中，T_1露min以工作温度范围内的最低干球温度T_1min对应的露点温度限值和最高干球温度T_1max对应的露点温度限值，两者中取较小值；环境最高露点温度T_1露max不仅是依据环境所能遇到的最高露点温度，而且要兼顾压缩机的工作能力，当压缩机所能承受的最高蒸发温度，对应到蒸发器翅片最高温度T_2max≤T_1露max时，环境最高露点温度T_1露max按T_2max取值。如，T_2max＝25℃，T_1露max＝30℃，则T_1露max＝25℃。

本发明中，蒸发器翅片温度第一下偏值△T₁、蒸发器翅片温度第二下偏值△T₂分别依据凝露效果和波动范围而设立，且△T₁取1～3℃，△T₂比△T₁大1～3℃。

（2）、控制器通过各个温度传感器分别采集环境露点温度T_1露、环境干球温度T₁、蒸发器翅片温度T₂；

（3）、控制器中将环境干球温度T₁分别与环境最低干球温度T_1min、环境最高干球温度T_1max比较，同时将环境露点温度T_1露与环境最低露点温度T_1露min比较，若满足条件T_1min≤T₁≤T_1max且T_1露≥T_1露min，则控制器启动压缩机和蒸发风机，使蒸发器翅片温度下降，进而使蒸发器翅片表面凝露实现正常取水；

（4）、在步骤（3）取水过程中，控制器将环境露点温度T_1露与环境最高露点温度T_1露max进行比较，并基于比较结果通过调节蒸发风机使蒸发器翅片温度T₂维持在一定温度范围，具体过程如下：

若T_1露﹤T_1露max，则控制器调节蒸发风机，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露－△T₂≤T₂≤T_1露－△T₁；

若T_1露≥T_1露max，则控制器调节蒸发风机，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露max－△T₂≤T₂≤T_1露max－△T₁。

本发明中，蒸发风机2为能够进行无级调速的风机，控制器1通过对蒸发风机2进行无级调节，使蒸发器4翅片温度T₂维持在一定温度范围。

如图1所示，制冷循环回路中还包括节流元件3，节流元件3为可电控的电子膨胀阀或者热力膨胀阀，以满足蒸发器过热度调节，确保压缩机不液击。控制器1中判断T₂≤0℃且T₂﹤T_1露max－△T₂，蒸发器翅片表面结霜且霜层厚度达到要求时，进入化霜取水模式，化霜取水时蒸发风机停止工作，同时采用压缩机逆向除霜、热气旁通除霜或电热除霜等方式之一，完成化霜取水后，压缩机和蒸发风机等恢复之前状态，即进入间歇式取水状态。

具体实例如下：

在控制器中设定环境最低干球温度T_1min＝5℃，环境最高干球温度T_1max＝55℃，环境最低露点温度T_1露min＝−7℃，环境最高露点温度T_1露max＝25℃，△T₁＝2℃，△T₂＝3℃。

当控制器采集到环境干球温度T₁＝5℃，环境露点温度T_1露＝4℃（相对湿度86%），此时T_1露﹤T_1露max，则控制器对蒸发风机实施无级调节，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露－△T₂≤T₂≤T_1露－△T₁，即１℃≤T₂≤2℃。

当控制器采集到环境干球温度T₁＝5℃，环境露点温度T_1露＝0℃（相对湿度33%），此时T_1露﹤T_1露max，则控制器对蒸发风机实施无级调节，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露－△T₂≤T₂≤T_1露－△T₁，即−3℃≤T₂≤−2℃；此时当霜开始产生，蒸发器翅片温度T₂调节将受限而低于−3℃，蒸发器翅片表面结霜越来越多且霜层厚度达到要求时，进入化霜取水模式，化霜取水时蒸发风机停止工作，同时采用压缩机逆向除霜、热气旁通除霜或电热除霜等方式之一，完成化霜取水后，压缩机和蒸发风机等恢复之前状态，即进入间歇式取水状态。

当控制器采集到环境干球温度T₁＝55℃，环境露点温度T_1露＝32℃（相对湿度30%），此时T_1露≥T_1露max，且压缩机所能承受的最高蒸发温度，对应到蒸发器翅片最高温度T_2max＝25℃，则T_1露max＝25℃。控制器对蒸发风机实施无级调节，使蒸发器翅片温度T₂的范围维持在T_1露max－△T₂≤T₂≤T_1露max－△T₁，即22℃≤T₂≤23℃。

从案例可知，本发明在不同环境温湿度下，具有不同蒸发器翅片温度控制。

如图3所示，为本发明在焓湿图上的位置示意图。图3中划分为非取水区和取水区，以制水机设计的最低露点温度为界线。其中，最低露点温度T_1露min以工作温度范围内的最低干球温度T_1min对应的露点温度限值和最高干球温度T_1max对应的露点温度限值，两者中取较小值。如最低工作温度5℃、相对湿度限值38.2%（露点温度-7℃），最高工作温度55℃、相对湿度限值10%（露点温度13.81℃），则T_1露min＝-7℃作为界线值。此时，55℃环境温度下，理论上相对湿度可扩大到2.1%。从图可知，与一般空气制水机的环境区域（18℃～43℃）相比更为广泛，而且取水区无盲区。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施方式，但本发明不限于上述实施方式，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都属于本发明的构思和所附权利要求的保护范围。