CN102620490A - 一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组，包括压缩机和四个换热器，在压缩机的输入端连接四通阀的一个接口，而四通阀另外的三个接口，其中的一个接口连接至压缩机的输入端，一个连接第四换热器，另一个与第一换热器和第二换热器连接；第四换热器连接第三换热器；第三换热器连接第二换热器，第二换热器连接新风机处理组；第二换热器还与干盘管相连接；第一换热器分别通过电子膨胀阀、第一单向阀和第二单向阀与第三换热器相连接。该空调机组对空气温度、湿度分别控制，利用干盘管内的高温水对室内温度进行控制，以防止干盘管内产生冷凝水；另外，产生的低温水经新风机组对新风进行除湿，利用最少的设备达到温湿度独立控制。

Description

一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组

技术领域

本发明涉及一种空调制冷技术，涉及一种空调机组，特别涉及一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组。

背景技术

空调机组常常需要承担两项主要任务，一是对室内温度进行调控，即夏季时进行制冷，冬季时进行供热，二是对室内湿度进行调控，即夏季时由于空气相对湿度较大，此时需要进行除湿，冬季时利用各种加湿装置加湿。

传统常用的除湿手段，一是运用专门的除湿装备，如转轮除湿机、液体除湿等进行除湿，另一种方法是利用表面换热设备进行冷却除湿，对于第一种除湿方式通常只在大型全空气系统中运用，而对于一般空调系统则将制冷与除湿过程合为一体处理，通过表冷设备进行降温与冷凝减湿。这就导致除湿过程中需要将蒸发温度降低到空气露点温度以下，由此将造成主机效率下降，同时还可能造成送风温度过低，常常还需要再热，造成冷热抵消，浪费能源。为此，研究人员开发了温湿度独立控制空调系统，如清华同方的集中式双冷源温湿分控空调系统，该水冷式双冷源温湿分控空调系统的结构如图1所示，包括冷却水泵1、高温冷水机组2、低温冷水机组3、冷冻水泵4、冷却塔5、两个盘管(6、8)、两组机组(7、9)。其技术的特点是：利用两套机组，一套高温冷水机组2生产高温冷水进行降温，另一套低温冷水机组3制造低温冷水，通过表面设备进行除湿。然而，这样将导致设备成本较高，并且生产高温冷水的设备，常出现生产的冷水温度过低，干盘管常有凝结水产生。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组，该空调机组用一套设备，提高了设备利用率；另一方面少用电能且空调机组效率高、风机盘管干工况运行中不会产生冷凝水，且取消了现有风机盘管系统中的凝结水管。

为了实现上述技术任务，本发明的目的采用如下技术方案予以实现：

一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组，包括压缩机和四个换热器，其特征在于，在压缩机的输入端连接四通阀的一个接口，而四通阀另外的三个接口，其中的一个接口连接至压缩机的输入端，一个连接第四换热器，另一个与第一换热器和第二换热器连接；

第四换热器连接第三换热器；第三换热器连接第二换热器，第二换热器连接新风机处理组；第二换热器还与干盘管相连接；

第一换热器分别通过电子膨胀阀、第一单向阀和第二单向阀与第三换热器相连接。

本发明的新风除湿加干盘管制冷的空调机组，对空气温度、湿度分别控制，利用干盘管内的高温水对室内温度进行控制，以防止干盘管内产生冷凝水；另外，产生的低温水经新风机组对新风进行除湿，利用最少的设备达到温湿度独立控制。

附图说明

图1为双冷源温湿分控空调系统原理示意图；

图2为本发明的新风除湿加干盘管制冷的空调机组原理示意图；

图3为实施例制冷剂循环图示；

图4为传统一次回风系统空气处理过程图示；

图5为实施例空气处理过程图示；

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

如图2所示，本实施例给出一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组，包括四通阀1、压缩机2、电子膨胀阀3、新风机处理组4、干盘管6、第一单向阀8、第二单向阀9和四个换热器(4，7，19，11)。其连接关系是：

在压缩机2的输入端连接四通阀1的一个接口，而四通阀1另外的三个接口，其中的一个接口连接至压缩机2的输入端，一个连接第四换热器11，另一个与第一换热器4和第二换热器7连接；

第四换热器11连接第三换热器10；第三换热器10连接第二换热器7，第二换热器7连接新风机处理组5；第二换热器7还与干盘管6相连接；

第一换热器4分别通过电子膨胀阀3、第一单向阀8和第二单向阀9与第三换热器10相连接。

本实施例的新风除湿加干盘管制冷的空调机组，其工作过程如下：

夏季制冷工作时，经压缩机2压缩的制冷工质，进入第四换热器放热11，并进入第三换热器预冷10，然后通过电子膨胀阀3绝热膨胀，产生的低温工质一部分经第二单向阀9流入第三换热器10对由冷凝器流出的制冷工质进行预冷，此预冷过程另一个作用提高这部分低温工质的温度，以便其进入第二换热器7制取高温冷水，另一部分通过电子膨胀阀绝热膨胀产生的低温工质直接进入4-第一换热器制取低温冷水，两部分工质经换热后，被压缩机吸入，进行压缩。该制冷循环如此循环进行。经第二换热器7制取的高温冷水，流入干盘管6中，通过低温辐射换热对室内温度进行调控，经第一换热器4制取的低温冷水，流入新风机处理组5对新风进行降温以及冷凝除湿。

冬季制热工作时，不再需要除湿。此时，经过压缩机2压缩的制冷工质，分两路进入第一换热器4与第二换热器7散热，分别制取高温热水，接着一路经过第一单向阀8与另一路由第一换热器4流出的工质会合，经电子膨胀阀3绝热膨胀，产生的低温工质经第三换热器10流入第四换热器11中进行吸热，最后再被压缩机吸入，如此不断循环。

应用实施例：

在本实施例中，将本实施例新风除湿加干盘管制冷空调机组用于西安市某超市制冷工况，该超市层高3.9米，空调面积为1000m²，人员数共200人；空调冷负荷W＝130kW，湿负荷为30kg/h；室内设计参数：温度(24℃)，相对湿度(55％)；室外计算参数：干球温度为：35.2℃，室外计算湿球温度为26℃；其中干盘管内水的进出口温度为17，22℃，新风机组内低温冷水的供回温度为5，10℃。

其中制冷剂循环图示如图3所示，点1为低温低压的制冷剂蒸气，经压缩机压缩至状态点2，点2为高温高压的蒸气；经室外空气换热器11在压力不变的情况下被空气介质冷却到状态点3高温高压的液体；经10-第三换热器换热后到状态点4；在经过3-电子膨胀阀节流降压成为状态点5低温低压的湿蒸气；该点分成两路，第一路经10-第三换热器换热，使进入7-第二换热器之前的制冷剂的蒸发温度升高，变成状态点6，然后进入7-第二换热器吸收冷却介质的热量而气化到点8；第二路低温蒸发温度的制冷剂介质经过4-第一换热器换热吸收新风机组5中的冷却介质的温度，形成7点的低温低压的蒸气；然后与8点混合后被压缩机吸走，如此不断循环，完成制冷过程。

室内空气状态变化如图5所示，过程线W-Q表示新风在新风机组内的除湿过程；N点为室内状态点，C点为室内空气经干盘管降温后的状态点，过程线N-C表示室内空气在干盘管内的降温过程；新风除湿后的状态点Q与干盘管降温后的状态点C混合后，到送风状态点O，过程线O-N表示对室内余热、余湿的处理过程，如此，则完成降温除湿过程。

节能分析：

研究传统一次回风空调系统和新风除湿加干盘管制冷的空调机组系统能耗比较，其夏季空气处理过程见附图四、五所示。为了比较起见，假设两种空调系统室内、外设计参数均相同，送风量与新风量均对应相等。

表1两种空调系统中各状态点参数

一、耗冷量比较

本发明耗冷量计算

第一换热器耗冷量

W₁＝Q_x·(h_w-h_Q)＝2×(79.8-23.0)＝114kW

新风处理室内的热量

W₂＝Q_x·(h_N-h_Q)＝2×(50.3-23.0)＝54kW

第二换热器耗冷量

W₃＝W-W₂＝130-54＝76kW

传统耗冷量计算

W′＝Q·(h_C1-h_L)＝13×(54.3-38.3)＝208kW

传统一次回风空调系统和新风除湿加干盘管制冷的空调系统进行了能耗比较，新风除湿加干盘管制冷的空调系统的耗冷量降低了9.6％，从而降低了制冷用电耗。

二、冷冻水量计算比较

本发明冷冻水量计算

第一换热器内冷冻水流量

由：W₁＝Q₁×C×Δt计算得：

$Q_1=\frac{W_1}{C\×\mathrm{\Δt}}=\frac{114}{4.2\×5}\×3.6=20t/h$

第二换热器内冷冻水流量

计算得： $Q_2=\frac{W_3}{C\×\mathrm{\Δt}}=\frac{76}{4.2\×5}\×3.6=13t/h$

传统冷冻水量计算

传统一次回风系统供回水温度为7、12℃，计算冷冻水量得：

$Q_3=\frac{W}{C\×\mathrm{\Δt}}=\frac{208}{4.2\×5}\×3.6=36t/h$

比较得： $\frac{36-33}{36}=\frac{3}{36}=8.33\%$

与传统一次回风系统比较，本发明的冷冻水总量减少8.33％，从而节约了管材、降低了输送功耗。

三、能效比分析

按《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)规定，容量小于580kw的离心式冷水机组循环性能系数(COP)值不应低于4.4。选型资料表明，电压缩冷水机组蒸发器出口的冷水温度每提高1℃，冷水机组COP值增加3％。当冷水供水温度为18℃时，其COP值增加为5.80，当冷水供水温度为5℃时，其COP值为4.14，由于5℃低温冷水耗量为60％，可计算新风除湿加干盘管制冷的空调机组的综合COP为4.80，较之传统冷源的COP提高了91％。

Claims (1)

1.一种新风除湿加干盘管制冷的空调机组，包括压缩机(2)和四个换热器(4，7，19，11)，其特征在于，在压缩机(2)的输入端连接四通阀(1)的一个接口，而四通阀(1)另外的三个接口，其中的一个接口连接至压缩机(2)的输入端，一个连接第四换热器(11)，另一个与第一换热器(4)和第二换热器(7)连接；

第四换热器(11)连接第三换热器(10)；第三换热器(10)连接第二换热器(7)，第二换热器(7)连接新风机处理组(5)；第二换热器(7)还与干盘管(6)相连接；

第一换热器(4)分别通过电子膨胀阀(3)、第一单向阀(8)和第二单向阀(9)与第三换热器(10)相连接。

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