CN101608819B - 一种节能型中央空调 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种节能型中央空调，包括一次热回收转轮处理装置、送风管、空调冷却塔、空调冷却塔节能控制中心和控制装置；一次热回收转轮处理装置通过送风管连接空调冷却塔；空调冷却塔节能控制中心与控制装置连接；空调冷却塔的导风涡壳体是圆柱型壳体；螺旋导风槽是在导风涡壳体内表面的由下而上的螺旋上升型凹槽；入风口位于螺旋导风槽入口端口，螺旋导风槽入口端口位于螺旋导风槽的底部，螺旋导风槽出口位于导风涡壳体顶部，空调排风从入风口进入螺旋导风槽，在螺旋导风槽的引导下均匀扩散。空调排风的温度比大气温度低出许多，本发明将中央空调系统中直接排向大气的空调排风进行冷量回收，实现提高冷却效率、降低风机耗能，节能的目标。

Description

一种节能型中央空调

技术领域

本发明涉及中央空调，特别是涉及一种节能型中央空调。

背景技术

传统中央空调是由主机，节流装置，蒸发器，冷凝器，冷却塔等部件组成，它们之间通过各种装置的管道(如风管、水管及冷媒管)和阀件来连接的。其中运动设备(如水泵、风机及压缩机)驱动流体在管道中流动在各种型式的热交换器(如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)中进行热量或冷量交换。传统中央空调的冷却塔是利用环境新风(热风)对从冷凝器出来的冷却热水进行冷却的(被冷却了的冷却水再回冷凝器冷却制冷剂)，冷却效率低、风机耗能大。而中央空调为保证空调空间空气的清新，不得不要设独立排风系统进行空调排风，以对空调空间进行换气。空调排风的温度比大气温度低出许多，直接排向大气是能量大损失，即使使用现有的热回收转轮处理装置进行能量回收，最后排风的温度仍比大气温度低出不少，若将此空调排风引导用于传统中央空调的冷却塔，将使中央空调实现新的节能。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的不足之处，提供一种利用回收排风冷量来提高制冷效果的节能型中央空调。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种节能型中央空调，包括一次热回收转轮处理装置、送风管、空调冷却塔、空调冷却塔节能控制中心和控制装置；一次热回收转轮处理装置通过送风管连接空调冷却塔；空调冷却塔节能控制中心包括MCS-51单片机；MCS-51单片机与控制装置连接；

所述热回收转轮处理装置包括排风机、新风空气过滤器、回风空气过滤器、全热回收转轮、空调降温盘管和送风机。全热回收转轮位于热回收转轮处理装置1的中部，新风空气过滤器和排风机在全热回收转轮的一侧，回风空气过滤器、空调降温盘管和送风机位于全热回收转轮的另一侧，全热回收转轮分别通过管道与新风空气过滤器、排风机、空调降温盘管和回风空气过滤器连接；空调降温盘管与送风机连接；

所述空调冷却塔的导风涡壳体是圆柱型壳体；螺旋导风槽是在导风涡壳体内表面的由下而上的螺旋上升型凹槽；入风口位于螺旋导风槽入口端口，螺旋导风槽入口端口位于螺旋导风槽的底部，螺旋导风槽出口位于导风涡壳体顶部，空调排风从入风口进入螺旋导风槽，在螺旋导风槽的引导下均匀扩散；

所述控制装置包括空气流速传感器、空气温度传感器、空调冷却塔节能控制中心、风扇变频电机、风量控制装置和冷却水温度传感器；风量控制装置设置在中央空调的所述导风涡壳体上，调节风口是导风涡壳体表面的一个开口，调节风门为可关闭调节风口的活动门；风门导轨是固定在导风涡壳体外表面的滑动导轨，风门导轨支撑和引导调节风门沿导轨的方向做往复运动；步进电动机固定在调节风门上；齿圈固定在导风涡壳体的上边沿；步进电动机通过输出轴与电机齿轮连接，电机齿轮与齿圈啮合；空气流速传感器、空气温度传感器、风扇变频电机、步进电机和冷却水温度传感器分别通过传感导线与空调冷却塔节能控制中心连接；步进电动机通过电机齿轮与齿圈的啮合带动自身与调节风门沿着风门导轨在导风涡壳体左右移动，控制调节风门对调节风口的开口大小；空气流速传感器与空气温度传感器分别位于冷却塔顶部排气出口处，分别用于收集出口处排气的流速和温度数据；风扇变频电机位于冷却塔顶部，与风扇连接，控制风扇转速；冷却水温度传感器位于冷却塔底部的回水盘处，收集回水盘处冷却水温度数据。

为进一步实现本发明目的，所述的空气温度传感器和冷却水温度传感器为热电偶温度传感器。

所述的空气流速传感器为体积流量传感器。

所述的风门导轨固定在导风涡壳体的外表面的中部。

所述的螺旋导风槽为矩形凹槽。

所述的矩形凹槽深度优选为30～50毫米，宽度优选为200～300毫米。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

节能型中央空调对冷却塔经过改进后，可以将中央空调系统中直接排向大气的空调排风进行冷量回收，同时因为空调排风的温度比大气温度低出许多，所以节能型中央空调可以提高冷却效率、降低风机耗能，达到节能的要求。

附图说明

图1为节能型中央空调结构示意图。

图2为用于中央空调节能新系统的导风涡壳结构示意图。

图3为用于中央空调冷却塔的冷却风量控制装置结构示意图。

图4为空调冷却塔节能控制中心原理图。

图5为用于中央空调的控制装置控制流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明专利作进一步说明，但本发明专利要求保护的范围并不局限于实施方式表述的范围。

如图1所示，本发明节能型中央空调包括一次热回收转轮处理装置1、送风管2、空调冷却塔4、空调冷却塔节能控制中心3和控制装置。一次热回收转轮处理装置1通过送风管2连接空调冷却塔4；室内回风(即排风)和室外新风在热回收转轮处理装置1处进行一次热回收处理后，排风(温度仍比大气温度低不少)从室外排气口排出，由送风管2引导至中央空调的冷却塔4处，在空气导流涡壳体9上的空气导流壳6导风槽的引导下，从空调冷却塔圆周方向进入冷却塔，对冷却水进行更有效的降温处理。当进入空调的排风量不足时，空调冷却塔节能控制中心(ECU)控制风量控制装置5，让空气导流涡壳体9外空气从调节风口进入，补充冷却风量。风量控制装置5的动作由空调冷却塔节能控制中心3控制；由于排风温度比大气温度低，因此大大加强了空调冷却塔的冷却效果，使冷却水温度降低从而明显增大制冷量；或降低冷却塔风机的转速从而可明显节电。空调冷却塔节能控制中心3包括MCS-51单片机、第一数模转换模块D/A1和第二数模转换D/A2；第一数模转换模块D/A1和第二数模转换D/A2分别与MCS-51单片机信号连接。

热回收转轮处理装置1包括排风机、新风空气过滤器、回风空气过滤器、全热回收转轮、空调降温盘管和送风机。全热回收转轮位于热回收转轮处理装置1的中部，新风空气过滤器和排风机在全热回收转轮的一侧，回风空气过滤器、空调降温盘管和送风机位于全热回收转轮的另一侧，全热回收转轮分别通过管道与新风空气过滤器、排风机、空调降温盘管和回风空气过滤器连接；空调降温盘管与送风机连接。全热回收转轮优选为日本西部技研或德国克林根堡生产的转轮换热器。室外新风经新风空气过滤器过滤后通过管道送入全热回收转轮处降温，然后降温后的空气经空调降温盘管进行再降温处理，达到空调工程的要求，再通过管道送入送风机，从送风机送入室内；空调房室内回风(即排风)通过回风空气过滤器过滤后通过管道送入全热回收转轮进行热回收处理，处理后的排风通过管道进入排风风机，由排风机排到送风管2处，再送到空调冷却塔中和冷却水进行冷量交换，实现节能目的。

如图2所示，导风涡壳体9是圆柱型壳体，将现有中央空调冷却塔4的空气进口围封起来；螺旋导风槽6是在导风涡壳体9内表面的由下而上的螺旋上升型凹槽；螺旋导风槽6的尺寸由冷却塔大小和中央空调排风量确定，螺旋导风槽6的凹槽优选为矩形凹槽，矩形凹槽深度范围是30～50毫米、宽度大致范围是200～300毫米，入风口8位于螺旋导风槽6入口端口，螺旋导风槽6入口端口位于螺旋导风槽6的底部，螺旋导风槽6出口位于导风涡壳体9顶部，空调排风从入风口8进入螺旋导风槽6，在螺旋导风槽6的引导下均匀扩散，从而与冷却水水滴充分接触进行冷量交换；调节风口7是导风涡壳体表面的一个缺口，当空调排风流量不足以供应冷却塔冷量交换要求时，可以调节空气新风从调节风口7进入冷却塔交换系统，补充冷却塔所需冷量交换风量。螺旋导风槽6是内冲压出由下而上的螺旋上升结构，引导从入风口导入的气流既能从空调冷却塔圆周方向进入，又有一种带动空调排风盘旋而上的作用；因为冷却水水滴是从上往下运动，这样空调排风向上运动符合逆流换热，螺旋上升则可以让空调排风均匀扩散，和水滴充分接触。

如图3所示，风量控制装置5设置在中央空调的导风涡壳体9上，包括齿圈11、电机齿轮12、步进电动机13、调节风口7、调节风门10和风门导轨14。调节风口7是导风涡壳体9表面的一个开口，调节风门10为可关闭调节风口7的活动门；风门导轨14是固定在导风涡壳体9外表面的滑动导轨，风门导轨14支撑和引导调节风门10沿导轨的方向做往复运动；步进电动机13固定在调节风门10上；齿圈11固定在导风涡壳体9的上边沿；步进电动机13通过输出轴与电机齿轮12连接，电机齿轮12与齿圈11啮合；空气流速传感器21、空气温度传感器22、风扇变频电机15、步进电机13和冷却水温度传感器23分别通过传感导线与空调冷却塔节能控制中心3连接。步进电动机13通过电机齿轮12与齿圈11的啮合带动自身与调节风门10沿着风门导轨14在导风涡壳体9左右移动，控制调节风门10对调节风口7的开口大小。风门导轨14优选固定在导风涡壳体的外表面的中部。

如图1所示，本发明专利节能型中央空调还包括控制装置，控制装置包括空气流速传感器21、空气温度传感器22、空调冷却塔节能控制中心3、风扇变频电机15、风量控制装置5和冷却水温度传感器23。空气流速传感器21与空气温度传感器22分别位于冷却塔顶部排气出口处，分别用于收集出口处排气的流速和温度数据；风扇变频电机15位于冷却塔顶部，与风扇连接，控制风扇转速；冷却水温度传感器23位于冷却塔底部的回水盘处，收集回水盘处冷却水温度数据。

空气温度传感器22和冷却水温度传感器23都是热电偶温度传感器；空气流速传感器21是体积流量传感器；空气流速传感器21和空气温度传感器22收集到的冷却塔顶部排气的流速和温度信号以及冷却水温度传感器23收集的冷却水温度的信号分别通过传感导线传给MCS-51单片机，经MCS-51单片机处理后，通过第一数模转换模块D/A1指令空气流量控制装置5的步进电动机13对空气流量进行调整，让调节风门10打开或关闭，打开是让塔外空气进入(冷却塔内的“空调排风”流量不够)，关闭是让冷却塔仅是使用“空调排风”流量工作)等；当冷却塔冷却效果过大时通过第二数模转换模块D/A2指令冷却塔顶风扇电机15控制风扇降低转速，节省电能。如图5所示，A为空气温度传感器22测得值，即为冷却塔排风温度；B为温度传感器23测得值，即为回水盘处冷却水温度；C为空气流速传感器21测得值，C与出口面积的乘积为冷却塔排风流量；A0为冷却塔出口排气温度标准值，B0为冷却水标准进水温度，B0取值一般为32℃；C0为预设回收的空调排风量，A0和C0分别与冷却塔规模和回收风量大小以及当地气候等条件相关，A0标准值范围是32℃～37℃。(1)当空气流速低，空气温度高，冷却水温度高于设定值即，A.＞A0，B.＞B0，C.＜C0时，是冷却塔内空调排风流量不够，即令P1接口数字量加1，即指令步进电动机13启动，让滑门打开以让塔外空气进入，加大风量；(2)否则让滑门关闭，冷却塔仅是使用塔内的“空调排风”量工作。当冷却水温度低，空气温度低，即B＜B0，A＜A0时，即令P2接口数字量减1，指令冷却塔风扇电机2转速下降(节能)。

本发明通过对中央空调冷却塔冷量交换进行智能控制，保证冷却塔处于最佳的运行状态。同时由于回收的空调排风比大气温度低，使得中央空调的热回收效率更高，节能优势更明显。

Claims (6)

1.一种节能型中央空调，其特征在于：包括一次热回收转轮处理装置、送风管、空调冷却塔、空调冷却塔节能控制中心和控制装置；一次热回收转轮处理装置通过送风管连接空调冷却塔；空调冷却塔节能控制中心包括MCS-51单片机；MCS-51单片机与控制装置连接；

所述热回收转轮处理装置包括排风机、新风空气过滤器、回风空气过滤器、全热回收转轮、空调降温盘管和送风机；全热回收转轮位于热回收转轮处理装置的中部，新风空气过滤器和排风机在全热回收转轮的一侧，回风空气过滤器、空调降温盘管和送风机位于全热回收转轮的另一侧，全热回收转轮分别通过管道与新风空气过滤器、排风机、空调降温盘管和回风空气过滤器连接；空调降温盘管与送风机连接；

所述空调冷却塔的导风涡壳体是圆柱型壳体；螺旋导风槽是在导风涡壳体内表面的由下而上的螺旋上升型凹槽；入风口位于螺旋导风槽入口端口，螺旋导风槽入口端口位于螺旋导风槽的底部，螺旋导风槽出口位于导风涡壳体顶部，空调排风从入风口进入螺旋导风槽，在螺旋导风槽的引导下均匀扩散；

所述控制装置包括空气流速传感器、空气温度传感器、空调冷却塔节能控制中心、风扇变频电机、风量控制装置和冷却水温度传感器；风量控制装置设置在中央空调的所述导风涡壳体上，调节风口是导风涡壳体表面的一个开口，调节风门为可关闭调节风口的活动门；风门导轨是固定在导风涡壳体外表面的滑动导轨，风门导轨支撑和引导调节风门沿导轨的方向做往复运动；步进电动机固定在调节风门上；齿圈固定在导风涡壳体的上边沿；步进电动机通过输出轴与电机齿轮连接，电机齿轮与齿圈啮合；空气流速传感器、空气温度传感器、风扇变频电机、步进电机和冷却水温度传感器分别通过传感导线与空调冷却塔节能控制中心连接；步进电动机通过电机齿轮与齿圈的啮合带动自身与调节风门沿着风门导轨在导风涡壳体左右移动，控制调节风门对调节风口的开口大小；空气流速传感器与空气温度传感器分别位于冷却塔顶部排气出口处，分别用于收集出口处排气的流速和温度数据；风扇变频电机位于冷却塔顶部，与风扇连接，控制风扇转速；冷却水温度传感器位于冷却塔底部的回水盘处，收集回水盘处冷却水温度数据。

2.根据权利要求1所述的一种节能型中央空调，其特征在于：所述的空气温度传感器和冷却水温度传感器为热电偶温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种节能型中央空调，其特征在于：所述的空气流速传感器 为体积流量传感器。

4.根据权利要求1所述的一种节能型中央空调，其特征在于：所述的风门导轨固定在导风涡壳体的外表面的中部。

5.根据权利要求1所述的一种节能型中央空调，其特征在于：所述的螺旋导风槽为矩形凹槽。

6.根据权利要求5所述的一种节能型中央空调，其特征在于：所述的矩形凹槽深度为30～50毫米，宽度为200～300毫米。 

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