[发明专利]无霜空气处理机组及其比例-积分-微分控制方法

说明书

技术领域

本发明属于空调技术领域，涉及一种无霜空气处理机组及其比例-积分-微分控制方法。

背景技术

焓差法制冷空调性能试验装置，往往需要空气处理机组来控制试验环境的温度和湿度，满足被试机组的运行工况要求。比如风冷冷风单元式空气调节机进行名义制冷性能试验的时候，室外侧试验环境间的干湿球温度要控制在35℃/24℃，而室内侧试验环境间的干湿球温度要控制在27℃/19℃，无论室外还是室内侧试验环境间的干湿球温度控制都是通过空气处理机组实现的。

按照功能段划分空气处理机组可以分为初效过滤段、蒸发盘管段、加热盘管段、加湿盘管段和风机段等等。当被试机组需要进行融霜工况等湿度极端的条件下，空气处理机组往往会发生结霜现象。即当蒸发器翅片表面温度低于0℃且低于空气露点温度时，翅片表面将会结霜。结霜不仅增加换热器与空气的传热热阻，而且增加了空气侧阻力，导致空气流量减小，使空气处理机组制冷量大幅度降低，严重时将导致机组无法正常运行，引起电机烧毁等故障。

目前针对空气处理机组常用的除霜方法有电加热法、热气旁通法和备用机组的方法。电加热法通过电加热的方式融霜，简单易行，但需要消耗高品位的电能，不符合节能环保理念；热气旁通法是指压缩机排出的高温高压气体通过旁通管旁通一部分至室蒸发器（外侧换热器）进行融霜，缺点是除霜时间较长，且会降低机组出力；所谓备用机组方法，是指当一台空气处理机组结霜严重的时候，开启另外一台空气处理机组，两台机组交替使用。由于试验环境间的温湿度条件没有发生明显改变，备用机组结霜后也是难以融霜的，所以这种方法其实也是一种权宜之计。

美国橡树岭国家实验室在“The Development of a Fross-Less Heat Pump”论文中认为向气液分离器中的制冷剂加入适量的热量，可以升高压缩机的吸气温度和吸气压力，进而可以提高室外蒸发器盘管表面温度，降低室外蒸发器盘管上霜形成和堆积的速度。但是蒸发器表面温度的升高会降低与空气之间的传热温差，制冷剂从空气中吸收的热量减少，设置完全吸收不到热量而变成完全电加热；向气液分离器中加入适量的热量，并没有确切的数值表达，没有实用价值，而且电加热器功率不可调节，不能随室外温度的变化加以调节，有可能在室外温度调节不是很恶劣时导致压缩机排气温度过高，影响压缩机的正常运行，并且有可能导致室内送风温度过高，反而降低室内热舒适性。

综上，现有的技术都只是片面地关注了空气处理机组的结霜和融霜问题，在系统外部间断地进行除霜，因而不能保证机组以及压缩机的平稳连续运行，长期使用会影响机组的使用寿命。

发明内容

技术问题：针对现有空气处理机组运行效率不高，被试机组融霜等高湿工况结霜，系统寿命短等缺陷，本发明提供一种运行效率高，监测控制精确，在低温高湿的环境下能连续运行，电加热器功率可根据室外气象条件调节以降低能耗，能保证压缩机安全运行，系统寿命长的无霜空气处理机组，同时还提供了一种该机组的比例-积分-微分控制方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的无霜空气处理机组，包括沿制冷剂流向依次连接的压缩机组件、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器总成构成的循环工作回路，以及可控硅功率调整器。

蒸发器总成包括风机、多支路蒸发盘管、过热盘管、温湿度传感器、第一温度传感器、第一压力传感器和计算控制器，过热盘管设置在蒸发器总成中换热效果最差的位置并与多支路蒸发盘管平行。多支路蒸发盘管的制热出口和过热盘管的制热进口连接，温湿度传感器和第一压力传感器设置在蒸发器总成的进风口处，第一温度传感器设置在多支路蒸发盘管的迎风前排中换热最差管路的管壁上，计算控制器采用装载有露点温度计算和温度比较程序的芯片，通过数据连接线分别与温湿度传感器、第一温度传感器、第一压力传感器和电子膨胀阀连接。

压缩机组件包括压缩机、高压开关、油分离器、气液分离器、低压开关、可控功率电加热器、第二温度传感器和第二压力传感器，气液分离器的出口经低压开关与压缩机的吸气口连接，压缩机的排气口依次通过第一单向阀和高压开关后与油分离器的进口连接，低压开关与压缩机吸气口之间的管路上设置有一开口，开口与油分离器的润滑油出口连接，可控功率电加热器设置在气液分离器中，第二温度传感器和第二压力传感器分别设置在压缩机的吸气管管壁上和吸气口处；气液分离器的进口即压缩机组件的吸气端，油分离器的制冷剂出口即压缩机组件的排气端，可控硅功率调整器通过数据线分别与第二温度传感器、第二压力传感器和可控功率电加热器连接。