CN101694315B - 一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置 - Google Patents

Abstract

一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，包含压缩机、冷凝器、再热冷凝器、蒸发器、节流装置、四通阀和加湿器。本发明利用四通阀和阀门来实现蒸气压缩式制冷、热泵和自然冷却之间的功能切换，能够实现除湿降温、等湿降温、等湿升温、加湿升温等多种热力过程，即可以实现夏季供冷、除湿和冬季供热、加湿功能。同时，对于在过渡季或者冬季仍需供冷的场合，可以通过制冷剂自然循环实现自然冷却功能，充分利用自然冷源，实现节能。本发明还可加设制冷剂泵，提高制冷剂自然循环运行的可靠性，同时还可以取消蒸发器和冷凝器之间的位置和高差限制。该装置适用于全年供冷时间长，且对送风温、湿度要求较为严格的工业空调系统和舒适性空调系统。

Description

一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置

技术领域

本发明涉及一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，适用于全年供冷时间长，且对送风温、湿度要求较为严格的工业空调系统和舒适性空调系统，属于制冷空调设备领域。 

背景技术

在我国目前的工业能耗中，空调系统占据了较大的比例。如在卷烟厂的全年能耗中，空调系统能耗占30％以上。如此高的空调系统能耗一方面提高了生产成本，更重要的是，能耗的居高不下给能源系统造成了巨大的压力，在能源形势日趋紧张的今天，这个问题变得更加严峻。 

不同的生产工艺决定了空调对象不同的热湿负荷特性和温湿度要求，其中有许多生产工艺对送风的温湿度要求严格。以卷烟厂为例，大多数卷烟厂全年供冷时间长，夏季需要实现制冷除湿，过渡季节和初冬需要制冷，而在冬季，还有部分时间需要供热，有时需要加湿。为了保证送风参数在要求范围内，被处理空气在降温除湿后普遍存在再热问题，目前应用较多的再热方式为蒸汽再热和电加热，这些再热方式均存在冷热抵消现象，既浪费冷量又浪费热量，能源浪费严重。 

在对温湿度要求较高的舒适性空调系统中，也存在一些问题。例如舒适性要求较高的建筑内区，全年供冷时间长，由于空气处理装置供冷模式的单一性，导致在过渡季节和冬季无法利用室外自然冷源等，间接造成了能源的浪费，该问题同样也存在于工业空调系统中。 

因此，如何根据生产和生活需求，构造出能够满足空调对象温湿度要求、适应复杂多变气象的高效空气处理装置，使装置能够利用较少的能量投入满足空调对象的不同需求，最大程度地实现节能当前面临的一个重要问题。 

发明内容

鉴于以上这些问题，本发明提出一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，该装置可以实现夏季降温除湿、冷凝热再热，冬季供热、加湿，在过渡季节和冬季需要供冷时，可以运行自然冷却模式，有效地利用室外自然冷源，降低空调能耗。 

本发明的技术方案如下： 

方案一：一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：包含压缩机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6；所述压缩机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6通过管道连接构成蒸汽压缩式制冷循环回路；四通阀8的进气口与压缩机7的排气口相连，出气口与压缩机7的吸气口相连；在所述四通阀8的常闭端口和冷凝器1的连接管道上加设热泵阀门10，在四通阀8的 常开端口与冷凝器1的连接管路上加设热管阀门9，所述的热泵阀门10与热管阀门9并联；在所述节流装置4的两端并联旁通阀门5；所述冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和热管阀门9通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路；所述蒸发器6和再热冷凝器3处在空气处理箱11内，待处理的空气先经过蒸发器6，再经过再热冷凝器3；所述冷凝器1的位置高于蒸发器6。 

方案二：一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：包含压缩机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6；所述压缩机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6通过管道连接构成蒸汽压缩式制冷循环回路；四通阀8的进气口与压缩机7的排气口相连，出气口与压缩机7的吸气口相连；在所述四通阀8的常闭端口和冷凝器1的连接管道上加设热泵阀门10，在四通阀8的常开端口与冷凝器1的连接管路上加设热管阀门9，所述的热泵阀门10与热管阀门9并联；在所述节流装置4的两端并联旁通阀门5；所述冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和热管阀门9通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路，在该制冷剂自然循环回路中，在冷凝器1的出口和蒸发器6的入口之间设置制冷剂泵13，并在所述制冷剂泵13的两端并联阀门14；所述蒸发器6和再热冷凝器3处在空气处理箱11内；待处理的空气先经过蒸发器6，再经过再热冷凝器3。 

在上述两个方案中，所述旁通阀门5、热管阀门9、热泵阀门10和阀门14为电磁阀或电动阀；所述节流装置4为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或这些节流装置的组合；所述冷凝器1为风冷式、水冷式或蒸发冷却式换热器；所述三通阀2为电动三通调节阀或电磁三通调节阀；在再热冷凝器3后加设加湿装置12。 

通过以上技术方案，本装置实现了除湿降温、等湿降温、加湿升温等空气处理过程，充分地满足了空调对象不同季节的不同需求。在过渡季节和冬季，该装置可以充分利用自然冷源，通过制冷剂自然循环实现自然冷却功能，实现了以较低的能源输入将室内多余热量向室外的转移。该方案适用于全年供冷时间长，且对送风温湿度要求较为严格的工业空调系统和舒适性空调系统。 

附图说明

图1为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一的原理结构图。 

图2为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式一的运行原理图。 

图3为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式二的运行原理图。 

图4为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式三 的运行原理图。 

图5为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式四的运行原理图。 

图6为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例二的原理结构图。 

图中：1-冷凝器；2-三通阀；3-再热冷凝器；4-节流装置；5-旁通阀门；6-蒸发器；7-压缩机；8-四通阀；9-热管阀门；10-热泵阀门；11-空气处理箱；12-加湿装置；13-制冷剂泵；14-阀门。 

具体实施方式

图1为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一的原理结构图，一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：包含压缩机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6；所述压缩机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6通过管道连接构成蒸汽压缩式制冷循环回路；四通阀8的进气口与压缩机7的排气口相连，出气口与压缩机7的吸气口相连；在所述四通阀8的常闭端口和冷凝器1的连接管道上加设热泵阀门10，在四通阀8的常开端口与冷凝器1的连接管路上加设热管阀门9，所述的热泵阀门10与热管阀门9并联；在所述节流装置4的两端并联旁通阀门5；所述冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和热管阀门9通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路；所述蒸发器6和再热冷凝器3处在空气处理箱11内，待处理的空气先经过蒸发器6，再经过再热冷凝器3；所述冷凝器1的位置高于蒸发器6。 

在上述方案中，所述旁通阀门5、热管阀门9、热泵阀门10和阀门14为电磁阀或电动阀；所述节流装置4为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或这些节流装置的组合；所述冷凝器1为风冷式、水冷式或蒸发冷却式换热器；所述三通阀2为电动三通调节阀或电磁三通调节阀；在再热冷凝器3后加设加湿装置12。 

在本方案中，共有四种运行模式： 

模式一：图2为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式一的运行原理图，在该模式下，四通阀的进气口与常闭口连通，常开端口与出气口连通，处于断电制冷模式，旁通阀门5与热管阀门9关闭，热泵阀门10开启，再热冷凝器3不工作，加湿装置12关闭，压缩机7、四通阀8、热泵阀门10、冷凝器1、三通阀2、节流装置4和蒸发器6构成蒸汽压缩式制冷循环，实现制冷模式。 

模式二：图3为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式二的运行原理图，在该模式下，四通阀的进气口与常闭口连通，常开端口与出气口连通，处于断电制冷模式，旁通阀门5与热管阀门9关闭，热泵阀门10开启，再热冷凝器3工 作，实现再热，加湿装置12关闭，压缩机7、四通阀8、热泵阀门10、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6构成蒸汽压缩式制冷循环，待处理的空气先经过蒸发器6降温除湿，再经过再热冷凝器3再热，实现除湿、再热模式。 

模式三：图4为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式三的运行原理图，在该模式下，四通阀的进气口与常开端口连通，常闭端口与出气口连通，处于通电制热模式，旁通阀门5与热管阀门9关闭，热泵阀门10开启，再热冷凝器3不工作，压缩机7、四通阀8、蒸发器6、节流装置4、三通阀2、冷凝器1和热泵阀门10构成蒸汽压缩式制冷循环，加湿装置12关闭，实现升温模式，加湿装置12开启，实现升温加湿模式。 

模式四：图5为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例一中模式四的运行原理图，在该模式下，旁通阀门5和热管阀门9开启，热泵阀门10关闭，压缩机7、四通阀8、再热冷凝器3和节流装置4不工作，冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和热管阀门9构成一个制冷剂自然循环回路，实现自然冷却模式。 

图6为本发明公开的“一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置”实施例二的原理结构图，该实施例的结构与实施例一的结构基本相同，区别在于，本实施例中，在制冷剂自然循环回路中，在冷凝器1的出口和蒸发器6的入口之间设置制冷剂泵13，并在制冷剂泵13两端并联阀门14，因此消除了冷凝器1和蒸发器6之间的高差限制。运行模式与实施例一基本相同，区别在于，在自然冷却模式下，制冷剂泵13工作，阀门14关闭，在其他模式下，制冷剂泵13不工作，阀门14开启。 

Claims (6)

1.一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：包含压缩机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)；所述压缩机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)通过管道连接构成蒸汽压缩式制冷循环回路；所述四通阀(8)的进气口与压缩机(7)的排气口相连，出气口与压缩机(7)的吸气口相连；在所述四通阀(8)的常闭端口和冷凝器(1)的连接管道上加设热泵阀门(10)，在所述四通阀(8)的常开端口与冷凝器(1)的连接管路上加设热管阀门(9)，所述的热泵阀门(10)与热管阀门(9)并联；在所述节流装置(4)的两端并联旁通阀门(5)；所述冷凝器(1)、三通阀(2)、旁通阀门(5)、蒸发器(6)和热管阀门(9)通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路；所述蒸发器(6)和再热冷凝器(3)处在空气处理箱(11)内，待处理的空气先经过蒸发器(6)，再经过再热冷凝器(3)；所述冷凝器(1)的位置高于蒸发器(6)。

2.一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：包含压缩机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)；所述压缩机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)通过管道连接构成蒸汽压缩式制冷循环回路；四通阀(8)的进气口与压缩机(7)的排气口相连，出气口与压缩机(7)的吸气口相连；在所述四通阀(8)的常闭端口和冷凝器(1)的连接管道上加设热泵阀门(10)，在四通阀(8)的常开端口与冷凝器(1)的连接管路上加设热管阀门(9)，所述的热泵阀门(10)与热管阀门(9)并联；在所述节流装置(4)的两端并联旁通阀门(5)；所述冷凝器(1)、三通阀(2)、旁通阀门(5)、蒸发器(6)和热管阀门(9)通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路，在该制冷剂自然循环回路中，在冷凝器(1)的出口和蒸发器(6)的入口之间设置制冷剂泵(13)，并在所述制冷剂泵(13)的两端并联阀门(14)；所述蒸发器(6)和再热冷凝器(3)处在空气处理箱(11)内；待处理的空气先经过蒸发器(6)，再经过再热冷凝器(3)。

3.根据权利要求书1或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：所述旁通阀门(5)、热管阀门(9)、热泵阀门(10)和阀门(14)为电磁阀或电动阀；所述节流装置(4)为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或这些节流装置的组合。

4.根据权利要求书1或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：所述冷凝器(1)为风冷式、水冷式或蒸发冷却式换热器。

5.根据权利要求书1或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：所述三通阀(2)为电动三通调节阀或电磁三通调节阀。

6.根据权利要求书1或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于：在再热冷凝器(3)后加设加湿装置(12)。

Images