空调喷雾节能控制系统设计

胡雨凡,魏昌洲 叶小芳

无锡职业技术学院 江苏省无锡市 21400

摘要：空调喷雾节能控制系统是用于空调外机，对空调外机起到喷雾冷却，定期清洗的功能，智能控制系统能够感知室外环境的变化，及时开始喷雾，保证空调运行，降低成本，防止跳机。

关键词：空调喷雾节能控制系统 喷雾降温

1研究的背景及意义

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。各国都在采取积极有效的措施改善环境，减少污染；这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施。随着社会的不断发展，人们的生活水平也在不断的提高，空调几乎成了家家户户必备的居家电子设备，但使用空调需要耗费大量的电能，且当电网不稳定时，空调容易出现跳机的现象。

针对上述的问题，提出了一种空调哦喷雾节能控制系统，该系统采用高速旋转的电机，将水变成水雾随空气进入空调外机，水雾经过外机的加热汽化变成水蒸气，从而带出热气起到降温效果。在此期间，水雾由不饱和水到饱和水到蒸汽到过热蒸汽，吸收了空调外机向外释放的热量，保证了空调外机的正常工作，提高了冷却效果。

2设计方案

设计方案如图1所示。

图1 设计方案

此图的工作原理为通过水处理设备将水中杂质进行过滤消化处理，然后进入储水箱中储藏，满足条件时通过水泵将储水箱中水抽出，进入喷雾装置，进行喷雾处理，最后完成整体工作。

对于上图的设计方案，我们要从三个控制方面来考虑。

1. 温度控制：对于空调外机来说温度是一个十分重要的方面，我们需要考虑要何时启动喷雾装置是合适的，因此一旦温度到达一定值时，我们就要控制系统开启喷雾。一般性空调外机是不耐高温的，所以温度的设定值应该在30摄氏度左右，所以设计一旦高于此值时就开始喷雾，低于时便停止。
2. 湿度控制：空调外机由于一直暴露在外部环境，所以要对其进行湿度的监控，湿度过高时，空调外机就会自己吸收外部的水汽，进行自动降温，不必启动喷雾装置，来降低成本消耗。所以要对湿度进行一定的监控并调整喷雾的时机，湿度是否过高就通过湿度控制板来监控，一旦湿度高于85%就停止喷雾。
3. 断水保护：由于喷雾装置的水是由水处理设备处理进储水箱里的，一旦储水箱中的水用光，喷雾装置还在进行中，就会导致空转，从而导致跳闸，为了避免此种现象，我们就要对储水箱进行监控，对储水箱进行设置，一旦水位低于一定时就要停止喷雾。我们对此值进行设定，大概为30%。

2.1具体方案

对于控制系统，我们采用plc的方式来实施，plc对于其余的方式来说有以下的优点：1.可靠性高，抗干扰能力强2.配套齐全，功能完善，适用性强3.体积小，重量轻，能耗低。

2.1.1温度控制

对于温度控制我们采用温度传感器来实现。温度传感器可以实时感应热度的变换，做出相应的反馈，可以更好与plc相结合。

温度控制plc程序如图2所示。

图2温度控制

如上图所示，我们用计数器来代表温度控制器，实际上应该是温度控制器直接度数输出到MW2。然后通过数字函数sr进行输出，一旦MW2到达30摄氏度时就开始喷雾，小于30摄氏度时喷雾装置就不会打开。

2.1.2湿度控制

在湿度控制中，我们运用湿度控制器来进行控制。控制器作用在空调外机之上，通过用户的设定实时反馈信号，开启喷雾系统。

湿度控制如图3所示。

图3 湿度控制

湿度控制的plc程序图基本与温度控制一致。程序图中计数器实际处理中要用湿度控制器进行替换，计数器起到了模拟的作用，把读出的数字输出到mw1中，然后经过rs变量进行输出处理，最后决定是否喷雾。此图中的rs变量与图3中sr变量是不同的，因为温度与湿度的条件是不同的，温度是一步步往上提高，所以在没有到达设定值时是常闭的，而湿度由于常年晴天多云，所以是保持常开的状态。

2.1.3断水保护

在喷雾控制系统中，我们还需要对储水池进行断水保护，具体来说即是在储水池中添加一个接触器，一旦水淹没接触器就说明满足喷雾需求，接触器便会接通，就会开始喷雾。

断水保护如图4所示。

图4 断水保护

2.1.4总体结构

由上述条件得到控制的流程图如图5所示。

图5控制流程图

根据上述的条件，我们可以得到如图6所示的plc程序段。

图6 整体程序

在整体结构中，我们运用计数器代替温度控制器与湿度控制器，在整体通电的情况下，当我们按下I1.1时，温度就开始增加，当温度增加到30摄氏度时，满足条件1，但是条件2和储水池的接触器没有满足，无法喷雾。当按下I1.3时，湿度增加，当湿度小于80%时，满足条件2，当此时按下储水池接触器I0.3时，就满足所有条件，喷雾开始。不按下I0.3时，就会往储水池中添水，直到满足条件。

2.1.5整体仿真

如图7所示，当温度与湿度达到定值时，但储水池没有达到水位，那么添水灯会一直常亮，喷雾灯不亮。

图7 仿真1

如图8所示，当湿度达标，储水池也到达水位，但温度没有达到定值时，喷雾灯不会亮起，添水灯不亮。

图8 仿真2

如图9所示，当温度与湿度达标时，储水池也达到定值，此时喷雾灯亮起。

图9仿真3

3创新及应用

本次设计具有以下几个特点：

1. 模块独立运行,无需改变现有设备，不影响现有的空调运行。
2. 通过plc控制智能节能系统的启停，自动化好，运行成本低。
3. 提高制冷效率，延长使用寿命，减少调机故障。
4. 安装方便，节能效果好。

目前，全国有数千万台中央空调正在使用，耗能巨大，随着世界节能意识的不断增长，空调节能喷雾系统还有巨大的成长空间。该设计的投入，能够带来良好的经济效应，为世界节约能源，带动产业发展。

参考文献

[1]吴占臣,冷凝温度变化对制冷性能的影响.化工装备技能，2013

[2]刘秋升，喷雾雾化特性及热特性的数值模拟研究.华北电力大学，2016