CN101886834A

CN101886834A - 恒能式恒温恒湿空调系统

Info

Publication number: CN101886834A
Application number: CN2009100513514A
Authority: CN
Inventors: 陈致彬
Original assignee: 陈致彬
Current assignee: Shanghai Anben Electronic Technology Co., Ltd.
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: CN101886834B

Abstract

本发明为恒能式恒温恒湿空调系统，包括压缩机、冷凝器和室内机，压缩机的高压口连接一热回收换热器的入口，该热回收换热器的出口连接到折弯式换热管的入口，折弯式换热管的出口连接到冷凝器入口，该折弯式换热管置于一热回收蓄能水箱内；该热回收蓄能水箱的顶端设有安全阀，其上部的出水口连接到室内机的加湿器进水口，下部的进水口接自来水，冷凝器的出口连接冷水换热器，冷水换热器还分别与压缩机低压口、室内机表冷器的入口和冷水蓄能水箱的出口连接，冷水蓄能水箱的进口与表冷器的出口连接；热回收换热器还分别与一热水箱出口和室内机的热水盘管的进口连接，热水箱的进口与热水盘管的出口连接。本发明使用能耗低，控制精度高。

Description

恒能式恒温恒湿空调系统

技术领域

本发明涉及温湿度调节技术领域，具体的说是一种恒能式恒温恒湿空调系统。

背景技术

目前，公知的高精度恒温恒湿实验室空调系统是风冷直接蒸发机组或水冷式机组，其构造是由蒸发器、风机、压缩机、冷凝器、膨胀阀、电极式蒸汽加湿器、电热式加热器、传感器及控制器组成。高精度恒温恒湿机组在调温调湿过程中，是通过时间、比例、积分的方式对制冷、加热、加湿、除湿等工作装态进行控制，使其交替工作，以实现温湿度的动态平衡。就现有的恒温恒湿机组在制冷、加热、加湿、除湿的工况控制，一般都采用分级卸载控制方式，制冷：一个(压缩机)制冷系统为一个卸载级别，一台机组最多做成3个系统。由于温湿度设置精度高，会造成压缩机运行时启停特别频繁，耗能较高，机械部件寿命降低，调节连续性较差。

加热：电级式加热一般也是做成三组，直接电极加热能耗巨大。由于电热管的加热控制方式所限，所以当室内温度达到设定值时，虽然加热器电源断开，但此时加热管的温度依然很高，会造成房间温度的惯性冲高。对房间控制精度造成波动。

加湿：电极式加湿的控制是水位和电流调节，当电流超过标定值时，自动排出沸腾热水然后重新注入冷水再电极加热至沸腾产出蒸汽，这样反复进行，能耗较高且连续性较差，不利于高精度调节。

除湿：一般是通过关闭蒸发面积来达到冷凝除湿或制冷除湿，即除湿时要启动压缩机制冷系统。这样又会对房间温度造成冲击。

根据此种类型机组控制原理，精度要求越高的恒温恒湿机组其控制难度越大，且能耗越高，整体部件寿命短。

发明内容

本发明的目的为提供一种使用能耗低高精度的恒温恒湿空调系统。

实现上述发明目的的技术方案如下：

恒能式恒温恒湿空调系统，包括压缩机、冷凝器和室内机，压缩机的高压口连接一热回收换热器的入口，该热回收换热器的出口连接到折弯式换热管的入口，折弯式换热管的出口连接到冷凝器入口，该折弯式换热管置于一热回收蓄能水箱内；该热回收蓄能水箱的顶端设有安全阀，其上部的出水口连接到室内机的加湿器进水口，下部的进水口接自来水，冷凝器的出口连接冷水换热器，冷水换热器还分别与压缩机低压口、室内机表冷器的入口和冷水蓄能水箱的出口连接，冷水蓄能水箱的进口与表冷器的出口连接；热回收换热器还分别与一热水箱出口和室内机的热水盘管的进口连接，热水箱的进口与热水盘管的出口连接。

所述热水箱内设有辅助电加热器，所述辅助电加热器连接有温控器。

所述热回收蓄能水箱内水平方向交错设置有层流挡板。

所述加湿器采用0-10V或4-20MA控制，比例输出连续调节。

所述热水盘管的加热采用0-10V的三通比例调节阀进行0-100％连续无极调节。

所述表冷器的制冷采用0-10V的三通比例调节阀进行0-100％连续无极调节。

本发明在高精度恒温恒湿实验室的总控制系统上选用时间、比例、积分调节，对于制冷、加热、加湿、除湿采用连续输出调节控制。对于制冷和加热部分采用热回收和热储存技术，达到能源的重复利用。本发明专利在整体系统的控制上程序上可以采用传统的相对湿度的动态平衡控制方式，也可采用创新的涵湿计算法来控制温度和湿度的平衡，也叫绝对湿度计算控制方法，并可以相互自动切换。

制冷：制冷系统采用带有热回收功能冷水机组加室内机冷冻水调节末端，根据热交换原理，在制冷机组制造冷水(7-10℃)的时候，其排除的热量可以回收加热成热水(50-55℃)。室内机制冷系统通过0-10V的三通比例调节阀对(7-10℃)的冷冻水进行0-100％连续无极调节。在管路系统中增加了热水箱和冷水蓄能水箱组成的水力模块，使得出回水温度更平稳，并能起到储存能量的作用，减少压缩机起停次数。

加热：加热系统的热量的主要来源是通过室外制冷机组工作时回收的热能，其回收的热量应大于制冷机组的制冷量。回收的热水(50-55℃)被储存在水力模块中，供室内机加热补偿时使用。在水力模块中的热水箱增加一套温控装置和2组辅助电加热，以便在冬季低温启动机组是加热热水和对热水水温的辅助加热。室内机温度调节是通过0-10V的三通比例调节阀对(50-55℃)的热水进行0-100％连续无极调节，进行房间加热调节。

加湿：加湿系统选用电热式加湿控制，通主电脑板4-20MA或0-10V信号对加湿器内的电加热管进行功率调节，来控制加湿蒸汽的输出量。以达到对湿度的连续调节目的。并在加湿器进水前端加装层压式热回收储能水箱模块对加湿器进水进行提温，已达到节能和提升加湿反应速度的目的。

除湿：除湿是通过冷凝除湿，通过0-10V三通比例阀0-100％调节。

本发明专利技术的显著有益效果是，该高精度恒温恒湿实验室系统在经过上述技术改进后，既能提高控制精度、降低综合能耗，又能最大限度地延长了机组的使用寿命。

关于本发明的高精度节能型恒温恒湿机组和传统恒温恒湿实验室空调机组的能耗比较：根据恒温恒湿实验室的定义，即：在保证温度和相对湿度必须在一定的设定值附近小范围波动。要保证温湿度的平稳，就必须加热、制冷、加湿、除湿来相互作用，根据其工作原理，就是加热和制冷之间的平衡作用。即一个恒温恒湿实验室制冷压缩机做了多少功(实际制冷量)，就要有多大的加热量来进行对冲平衡才能做到温湿度的平衡。而制冷机组的能效比一般可以做到1∶3.5左右，即1KW的制冷输入功率可以产生3.5KW的制冷量，而3.5KW的制冷量需要3.5KW的加热输入功率去平衡对冲。而此次发明的新型节能式恒温恒湿实验室空调系统中，在1KW的制冷输入功率可以产生3.5KW的制冷量的同时，可以回收产生大于3.5KW的制热量来进行冷热对冲平衡，即可节省了3.5KW的电加热输入。扣除增加辅助设备(水泵等)的实际消耗等，本次发明的新型节能式高精度恒温恒湿实验室空调系统的综合能耗也不大于传统恒温恒湿实验室空调综合能耗的50％。节能空间巨大。

附图说明

图1为本次发明的结构示意图

图中标号说明：

1、冷凝器；2、热力膨胀阀；3、热回收换热器；4、压缩机；5、冷水换热器；6、热回收冷水机组(由压缩机4、热回收换热器3和冷水换热器5组成)；7、热水供水管；8、热水循环水泵；9、冷冻水循环水泵；10、热水箱；11、辅助电加热器；13、冷冻水回水水管；14、温控器；15、热水回水管；16、水力节能模块(由热水箱10和冷水蓄能水箱17组成)；17、冷水蓄能水箱；18、冷冻水供水管；19、室内机；20、压缩机高压口；21、压缩机低压口；22、热回收蓄能水箱；23、层流挡板；24、折弯式换热管；25、安全阀(排气阀)；26、(自来水进水)止回阀；27、表冷器；28、热水盘管；29、辅助电加热器；30、加湿器进水口；31电热加湿器；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，恒能式恒温恒湿空调系统，包括压缩机4、冷凝器1和室内机19，压缩机的高压口20连接一热回收换热器3的入口，该热回收换热器3的出口连接到折弯式换热管24的入口，折弯式换热管24的出口连接到冷凝器1入口，该折弯式换热管24置于一热回收蓄能水箱22内；该热回收蓄能水箱22的顶端设有安全阀25，其上部的出水口连接到室内机的加湿器进水口30，下部的进水口接自来水，冷凝器1的出口连接冷水换热器5，冷水换热器5还分别与压缩机低压口21、室内机表冷器27的入口和冷水蓄能水箱17的出口连接，冷水蓄能水箱17的进口与表冷器27的出口连接；热回收换热器3还分别与一热水箱10出口和室内机的热水盘管28的进口连接，热水箱10的进口与热水盘管28的出口连接。

所述热水箱10内设有两个辅助电加热器11，所述辅助电加热器11连接有温控器。

所述热回收蓄能水箱22内水平方向交错设置有层流挡板23。

所述加湿器采用0-10V或4-20MA控制，比例输出连续调节。

通过开启热回收冷水机组6来制取7-10℃冷冻水的同时会产生50-55℃的热回收热水。制出的冷水和热水分别通过冷冻水供水管18和热水供水管7供应给室内机19的表冷器0-100％和热水盘管28，分别用作冷源和热源的供应。冷、热水经过室内机热交换后在分别回到水力节能模块16的冷水储能箱17和热水箱10中。已达到能量的循环利用。

加湿系统的供水温度提升功能是，在热回收冷水机组工作时，通过热回收交换器3的制冷剂出口端连接折弯式换热管24再连接到风冷冷凝器1。自来水经(自来水进水)止回阀26通过热回收蓄能水箱22的加热处理直接将60℃的热水供应到加湿器进水口30，以起到节能和提高加湿反应速度的作用。

由于高精度恒温恒湿系统在调节温度和湿度的过程中，会非常频繁的用到制冷和加热的功能，并且制冷和加热会在多数的时候同时工作。根据能量守恒的原理，当回收的热量大于需要使用的热量时，会通过冷凝器1及风机来排出多余的热量。当遇到冬季低温天气，开机后需要提升温度时，会通过辅助电加热器11和温控器14来控制热水温度来达到温度提升。

由于冷源和热源是用水作为传导载体，并且有水力储能水箱。在输出控制上运用0-10V或4-20MA模拟信号控制，会使得输出控制更加平稳，更能有效地提高控制精度。

对于制冷、制热、除湿系统的工作状况，只受冷水或热水的回水水温变化来作为控制依据，即受控制房间温度高出设定值很小范围时，机组首先是打开0-100％冷冻水流量比例调节阀来调节。而不是马上启动制冷压缩机，只有冷冻水水温高出水温设定时才启动制冷设备。

制热和除湿工况工作启动流程同制冷工况一样。

加湿系统工作：当房间传感器感测到的湿度值小于设定湿度值时，电热式加湿器31会根据比例积分控制逐渐加大加湿量的输出，当湿度接近设定值时，加湿器的输出逐渐缩小。通过热回收储能水箱的运用，可以保证进入到加湿器的水温基本稳定在60℃左右，既可以节约了加湿器的能源消耗，又能提升加湿器的工作反应速度，更能确保控制精度的稳定性。

Claims

1.恒能式恒温恒湿空调系统，包括压缩机、冷凝器和室内机，其特征为：压缩机的高压口连接一热回收换热器的入口，该热回收换热器的出口连接到折弯式换热管的入口，折弯式换热管的出口连接到冷凝器入口，该折弯式换热管置于一热回收蓄能水箱内；该热回收蓄能水箱的顶端设有安全阀，其上部的出水口连接到室内机的加湿器进水口，下部的进水口接自来水，冷凝器的出口连接冷水换热器，冷水换热器还分别与压缩机低压口、室内机表冷器的入口和冷水蓄能水箱的出口连接，冷水蓄能水箱的进口与表冷器的出口连接；热回收换热器还分别与一热水箱出口和室内机的热水盘管的进口连接，热水箱的进口与热水盘管的出口连接。

2.根据权利要求1所述的恒能式恒温恒湿空调系统，其特征为：所述热水箱内设有辅助电加热器，所述辅助电加热器连接有温控器。

3.根据权利要求1所述的恒能式恒温恒湿空调系统，其特征为：所述热回收蓄能水箱内水平方向交错设置有层流挡板。

4.根据权利要求1所述的恒能式恒温恒湿空调系统，其特征为：所述加湿器采用0-10V或4-20MA控制，比例输出连续调节。

5.根据权利要求1所述的恒能式恒温恒湿空调系统，其特征为：所述热水盘管的加热采用0-10V的三通比例调节阀进行0-100％连续无极调节。

6.根据权利要求1所述的恒能式恒温恒湿空调系统，其特征为：所述表冷器的制冷采用0-10V的三通比例调节阀进行0-100％连续无极调节。