CN101813343A - 一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机 - Google Patents

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刘隆川
徐俊新
黄沛文
黄荣填
郑泽顺
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Abstract

本发明涉及一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机。包括室外机和室内机，室外机设置冷凝器和冷凝风机，室内机包括蒸发器、热回收换热器、电加热器、加湿器和送风机，压缩机由定频压缩机和变频压缩机(或数码涡旋压缩机)并联连接构成，并设置在室内机中。由于系统采用变频技术或数码涡旋技术和电子膨胀阀技术，以及独特的分级蒸发器控制、冷凝器风机变频控制技术以及蒸发器无霜结构设计，拓宽了空调使用环境范围，室内温度控制环境(7℃～30℃)，相对湿度控制环境(35％～70％RH)，同时还可在室外45℃的高温环境下可靠运行，也提高了室内温湿度控制精度，适应于对温、湿度有严格要求以及环境温度变化较大的场所。

Description

一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机
技术领域：
本发明属于空调机技术领域，尤其是一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机。
背景技术：
现阶段，常规恒温恒湿空调机要比一般型的空调机更加耗能。一方面，常规的恒温恒湿空调机需要利用制冷来克服室内的热量和湿量；另一方面，要维持室内温、湿度必要的精度，则需要开启辅助的电加热器和加湿器来抵消过制冷量及过除湿量，通常这种再热量非常大，将近占到制冷量30％～40％。
再者，常规恒温恒湿空调机对于高精度的控制，只有通过辅助的加热器和加湿器，并依靠精确的控制手段(如可控硅PID调节)，来精确调节加热量和加湿量，进而达到室内温湿度的高精度控制。同时，常规恒温恒湿空调机还具有负荷适应性较差、控制精度较低、冷热量抵消严重、压缩机频繁启动对压缩机寿命的影响及电网的冲击较大等缺点。
最后，常规恒温恒湿空调机无论从室内温度的调节范围还是室外温度的适应范围都比较窄，往往对于不同的工程、不同的地域等都需要进行重新设计，同时其安装、拆卸以及维修也比较麻烦，机器的节能环保以及可靠性也有待于提高。
发明内容：
本发明，旨在拓广恒温恒湿空调机的适用范围，提高恒温恒湿空调机的控制精度、可靠性以及节能性，提出一种能够同时适应于室内常温以及特殊低温环境控制的能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机。
本发明，包括室外机和室内机，室外机设置冷凝器和冷凝风机，室内机设置进风口和出风口，冷凝器设有进气口、中间进气口和出气口，室内机自进风口至出风接口依次设置第一蒸发器、第二蒸发器、热回收换热器、电加热器、加湿器和送风机，压缩机设置在室内机中，压缩机的排气口分为两路，一路通过第二阀门与冷凝器的进气口连接，另一路通过第一阀门和第三电磁阀与热回收换热器连接，热回收换热器的出气口与冷凝器的中间进气口连接，冷凝器的出气口通过第三阀门、干燥过滤器和电子膨胀阀与第一蒸发器和第二蒸发器的进气口连接，第一蒸发器和第二蒸发器的出气口分别通过第一电磁阀和第二电磁阀与低压储液器连接，低压储液器再与压缩机的吸气口连接。
本发明，所述压缩机可由定频压缩机和数码涡旋压缩机并联连接构成。
本发明，所述压缩机可由定频压缩机和变频压缩机并联连接构成。
本发明，由于采用先进的矢量变频技术或数码涡旋技术以及电子膨胀阀技术，能够很好解决由于室内负荷的变化而导致的能源浪费、冷热量抵消以及压缩机的频繁启停，系统中采用的分阶段电子膨胀阀-变频压缩机同步自适应PID控制技术，打破了常规变频空调机电子膨胀阀和压缩机独立控制的方式，相对传统同步控制压缩机和电子膨胀阀，能够很好解决系统控制的延迟和超调现象，能够合理控制系统的供液量以及适度的过热度，使得系统能够长时间处于高效运行状态。其控制方式是：压缩机的频率和电子膨胀阀的开度都是由过热度和室内温、湿度作为控制目标来实现，也就是，电子膨胀阀的开度应该根据蒸发器的出口过热度和回风温、湿度来控制，一方面，把过热度及室内温、湿度转换成电子膨胀阀的开度信号；另一方面，把电子膨胀阀的开度信号转换成压缩机的频率信号，控制压缩机的转速，实现压缩机与电子膨胀阀的同步控制，减小因工况的变化导致系统运行产生的振荡。根据启动和正常运行时解决的问题不同，把系统控制分成启动控制(粗调阶段)和运行控制(细调阶段)。粗调是为了尽快缩小室内温、湿度与设定目标之间的差值；细调是为了尽量维持制冷剂的过热度在较小范围内波动，且尽量接近设定目标值，以保持室内换热器始终保持最佳供液量，提高系统的运行效率。
本发明，由于设置热回收装置，该设备能够部分回收原本排放到室外的冷凝废热。一方面，能够进行度热回收利用，减少了辅助电加热器的使用时间，节约了大部分的电能；另一方面，回收了部分冷凝废热，缓解了由于冷凝废热的排放而导致的环境热岛效应。独特的分级蒸发器控制、冷凝器风机变频控制技术以及蒸发器无霜结构设计，使得新机器能够在常规工况与低温工况转换时，都能具有很好的系统匹配特性，且在低温工况时，均能保证系统无霜运行。整机结构采用可移动式全金属材料设计，使用活动接头，具有快速安装、拆卸以及自动收氟等功能，能够适应各种突发事件场合。
本发明，具有如下特点：
1、一机多用，提高了设备的利用率，简化了恒温恒湿空调产品系列，能够完全替代传统的恒温恒湿空调机和低温恒温恒湿空调机；
2、采用矢量变频技术或数码涡旋技术和电子膨胀阀技术，以及独特的分级蒸发器控制、冷凝器风机变频控制技术以及蒸发器无霜结构设计，拓宽了空调使用环境范围，室内温度控制环境(7℃～30℃)，相对湿度控制环境(35％～70％RH)，同时还可在室外45℃的高温环境下可靠运行；
3、采用分阶段电子膨胀阀——变频压缩机同步自适应PID控制技术，大大提高了室内温湿度控制精度，缓解了控制上的延迟和超调现象。
4、由于设置热回收换热器，利用机组自身的冷凝热，回收了部分冷凝热量用于加热送风，一方面减少了电加热的耗电，另一方面减少了散发到室外的冷凝热量，缓解了室外环境的热污染程度，尽量少用电加热，节能效果明显。
附图说明：
图1为本发明的结构原理图。
图中，1、定频压缩机  2、数码涡旋压缩机/变频压缩机  3、低压储液器  4、室外冷凝器  51、第一蒸发器  52、第二蒸发器  6、电子膨胀阀  7、干燥过滤器  8、热回收换热器  9、电加热器  10、加湿器  11、送风机  12、冷凝器风机  131、第一阀门  132、第二阀门  133、第三阀门  141、第一电磁阀  142、第二电磁阀  143、第三电磁阀  15、进风口  16、出风口  A、室内机  B、室外机。
具体实施方式：
参照附图1，一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机，包括室外机B和室内机A，室外机设置冷凝器4和冷凝风机12，室内机A设置进风口15和出风口16，冷凝器4设有进气口41、中间进气口42和出气口43，室内机自进风口至出风接口依次设置第一蒸发器51、第二蒸发器52、热回收换热器8、电加热器9、加湿器10和送风机11，蒸发器采用两级分置(必要时也可三级)，送风机11和冷凝风机12均采用变频控制，压缩机由定频压缩机1和变频压缩机(或数码涡旋压缩机)2并联连接构成，并设置在室内机中，压缩机的排气口分为两路，一路通过第二阀门132与冷凝器4的进气口41连接，另一路通过第一阀门131和第三电磁阀143与热回收换热器8连接，热回收换热器8的出气口与冷凝器4的中间进气口42连接，冷凝器4的出气口43通过第三阀门133、干燥过滤器7和电子膨胀阀6与第一蒸发器51和第二蒸发器52的进气口连接，第一蒸发器51和第二蒸发器52的出气口分别通过第一电磁阀141和第二电磁阀142与低压储液器3连接，低压储液器3再与压缩机的吸气口连接。
系统运行时，由定频压缩机1和变频压缩机(或数码涡旋压缩机)2出来的高温高压制冷剂蒸汽，经过冷凝器4和热回收换热器8放热，进入电子膨胀阀6进行节流降压后，进入蒸发器对室内进行制冷除湿，最后通过低压储液器3回到定频压缩机1和变频压缩机(或数码涡旋压缩机)2，即完成一个制冷循环。同时，室内回风经蒸发器降温，再经过热回收换热器8、微调电加热器9和加湿器10升温加湿后，最后通过送风机11送入室内进行制冷除湿。
系统在运行过程中，变频压缩机(或数码涡旋压缩机)2与电子膨胀阀6能够根据室内的负荷或者室内控制环境的变化，自动调整压缩机的转速，调节制冷剂的流量，控制蒸发压力，以适应室内负荷以及工况的变化。根据系统的蒸发压力并通过电磁阀的启闭，多级分置的蒸发器可调节投入使用的面积，当压力高时，减少使用的级数，反之亦然。送风机11和冷凝风机12也可以根据室内外环境的变化，依据蒸发压力和冷凝压力，并通过调频器控制其转速。当系统处于低温工况运行时，送风机11转速增加，以避免低温蒸发器结霜；当系统处于室外高低温环境运行时，冷凝风机12转速增加，以避免冷凝压力过高而保护停机等等。同时，热回收换热器8能够回收系统的冷凝热量，作为控制室内环境温度的再热量，以减少辅助微调电加热器9运行时间，起到很好的节能作用。同时，微调加热器9和加湿器10，根据室内温、湿度控制精度要求，控制微调加热量和加湿量，使送风满足设计要求的温、湿度。

Claims (3)

1.一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机，包括室外机(B)和室内机(A)，室外机设置冷凝器(4)和冷凝风机(12)，室内机(A)设置进风口(15)和出风口(16)，其特征在于：冷凝器(4)设有进气口(41)、中间进气口(42)和出气口(43)，室内机自进风口至出风接口依次设置第一蒸发器(51)、第二蒸发器(52)、热回收换热器(8)、电加热器(9)、加湿器(10)和送风机(11)，压缩机设置在室内机中，压缩机的排气口分为两路，一路通过第二阀门(132)与冷凝器(4)的进气口(41)连接，另一路通过第一阀门(131)和第三电磁阀(143)与热回收换热器(8)连接，热回收换热器(8)的出气口与冷凝器(4)的中间进气口(42)连接，冷凝器(4)的出气口(43)通过第三阀门(133)、干燥过滤器(7)和电子膨胀阀(6)与第一蒸发器(51)和第二蒸发器(52)的进气口连接，第一蒸发器(51)和第二蒸发器(52)的出气口分别通过第一电磁阀(141)和第二电磁阀(142)与低压储液器(3)连接，低压储液器(3)再与压缩机的吸气口连接。
2.根据权利要求1所述的一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机，其特征在于：所述压缩机由定频压缩机(1)和数码涡旋压缩机(2)并联连接构成。
3.根据权利要求1所述的一种能在宽温范围内运行的高精度恒温恒湿空调机，其特征在于：所述压缩机由定频压缩机(1)和变频压缩机(2)并联连接构成。
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