CN102635904A - 一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，包括串联的高压压缩机和低压压缩机，在高压压缩机输入端和低压压缩机输出端之间连接有第二换热器；在低压压缩机的输入端连接有四通换向阀、该四通换向阀还连接至第一换热器、高压压缩机的输出端、以及第三换热器；第一换热器分别连接两个电子膨胀阀，即通过第一电子膨胀阀与第二换热器相连接，通过第二电子膨胀阀与第三换热器相连接；第二换热器连接干盘管，第三换热器与新风机组相连接。将空调机组的双级压缩以及对空气温度、湿度分别控制，一方面利用双循环提高制冷循环的制冷系数；另一方面用干盘管内的高温冷水对室内温度进行控制，以防止干盘管内产生冷凝水。

Description

一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组

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，特别涉及一种双循环新风去湿加干盘管冷却空调机组。

背景技术

在蒸气压缩式制冷循环中，制冷剂选定以后，其蒸发压力、冷凝压力分别由蒸发温度、冷凝温度决定的。蒸发温度由制冷系统用途所决定，冷凝温度由环境条件限制。有时为了获取低温，要求蒸发温度较低，则所需的蒸发压力也就很低导致压缩比会很大，压缩比的增大会引起以下问题：

①压缩机排气温度升高，润滑条件变坏，严重影响压缩机的正常运行；

②节流损失较大，制冷效率下降。

空调机组承担的主要任务：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、干式盘管(6、8)、新风机组(7、9)。其技术的特点是：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，提供一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，该空调机组一方面是采用压缩机两级压缩、制冷剂双级循环，提高系统的制冷效率；另一方面是风机盘管干工况运行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，能够有效地解决制冷系统压缩机效率低下以及风机盘管产生凝结水的问题。

为了实现上述任务，本发明的目的采用如下技术方案予以实现：

一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，包括串联的高压压缩机和低压压缩机，其特征在于：

在高压压缩机输入端和低压压缩机输出端之间连接有第二换热器；

在低压压缩机的输入端连接有四通换向阀、该四通换向阀还连接至第一换热器、高压压缩机的输出端、以及第三换热器；

第一换热器分别连接两个电子膨胀阀，即通过第一电子膨胀阀与第二换热器相连接，通过第二电子膨胀阀与第三换热器相连接；

第二换热器连接干盘管，第三换热器与新风机组相连接。

本发明的双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，将空调机组的双级压缩以及对空气温度、湿度分别控制，一方面利用双循环提高制冷循环的制冷系数；另一方面用干盘管内的高温冷水对室内温度进行控制，以防止干盘管内产生冷凝水。

附图说明

图1为双冷源温湿分控空调系统的原理示意图；

图2为本发明的双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组原理示意图；

图3为传统空调机组制冷剂循环图示。

图4为实施例制冷剂循环图示。

图5为实施例中空气处理过程图示。

以下结合附图对本发明的内容方式作进一步详细的说明。

具体实施方式

如图2所示，本实施例给出一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，由高压压缩机1、低压压缩机2、四通换向阀3、第一换热器4、两个电子膨胀阀(5、6)、第二换热器7、第三换热器8、干盘管9、新风机组10组成。

其中，高压压缩机1和低压压缩机2串联；在高压压缩机1输入端和低压压缩机2输出端之间连接第二换热器7；

在低压压缩机2的输入端连接四通换向阀3、该四通换向阀3还连接至第一换热器4、高压压缩机1的输出端、以及第三换热器8；

第一换热器4分别连接两个电子膨胀阀(5、6)，即通过电子膨胀阀5与第二换热器7相连接，通过电子膨胀阀6与第三换热器8相连接；第二换热器7连接干盘管9，第三换热器8与新风机组10相连接。

本实施例的双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，其工作过程如下：

夏季制冷工作时，低压压缩机2吸入第三换热器8内制冷剂蒸气；经低压压缩机压缩2，该状态下的制冷剂与第二换热器7内的冷剂混合后，被高压压缩机1吸入，经高压压缩机1压缩变成高温高压的蒸气，该蒸气经过四通换向阀3排入第一换热器4放热后凝结成液体，从第一换热器4中排出；排出后的制冷剂分两路：一路经电子膨胀阀5绝热膨胀，膨胀后制冷剂进入第二换热器7吸入被冷却介质的热量而气化成低温低压的蒸气，制取高温冷水，低温低压的蒸气被高压压缩机1吸收；另一路经电子膨胀阀6节流降压形成低温低压的湿蒸气，进入第三换热器8吸冷却介质的热量制取低温冷水，该低温低压的制冷剂蒸气被低压压缩机2吸入，完成制冷剂循环。第二换热器7内的高温冷水进入干盘管9与室内空气进行热交换以控制室内温度，第三换热器8内的低温冷水经新风机组10对新风进行除湿，完成水循环。综合制冷剂循环与水系统循环，完成制冷过程。

在冬季制热状况下，新风已不再需要除湿。此时，经低压压缩机2压缩的制冷工质分两路：一路直接进入第二换热器7放热，制取高温水，放热后的制冷剂液体经电子膨胀阀5节流降压，变成低温低压的制冷剂蒸气；另一路制冷剂经高压压缩机1压缩后，压缩后的高温高压制冷剂蒸气经四通换向阀3进入第三换热器8，制冷剂放出热量，放热后的制冷剂液体经电子膨胀阀6节流降压与经电子膨胀阀5节流降压后的制冷剂混合，混合后的制冷剂经第一换热器4吸收室外空气热量，第一换热器4排出的制冷剂最后被低压压缩机2吸入，完成制冷剂循环。经第二换热器7的高温热水进入干盘管9与室内空气进行热交换以达到提高室内温度的目的，第三换热器8产生的高温热水直接进入新风机组10，加热室外新风，提高新风温度，如此完成水系统循环，综合制冷剂循环与水系统循环，完成制热过程，循环可往复进行。

应用实施例：

在本实施例中，将本发明的双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组用于某房间空气调节。

某房间空气调节系统所需制冷量W＝20kW，通过双循环新风去湿加盘管冷却的空调系统控制房间内的温湿度，第三换热器制冷量W₁＝14kW，第二换热器制冷量W₂＝6kW，制冷剂为R134a，第三换热器内的蒸发温度为4℃，第二换热器内的蒸发温度为20℃，冷凝温度为40℃。

其中制冷剂循环图示如图4所示，点7为第三换热器内排出的低温低压的制冷剂蒸气，过程线7-8表示制冷剂在低压压缩机内的压缩过程；点8中温中压的制冷剂蒸气与点5状态下中温中压的蒸气混合到点1，过程线1-2表示制冷剂在高压压缩机内的压缩过程，压缩到点2；点2为高温高压的蒸气，过程线2-3表示制冷剂在第一换热器中的冷凝和冷却过程；过程线3-4、3-6表示制冷剂经电子膨胀阀的节流过程；过程线4-5表示制冷剂在第二换热器内的蒸发过程；过程线6-7表示制冷剂在第三换热器内的蒸发过程；如此完成制冷循环过程，该过程可往复进行。

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。

效率分析：

表一 从压焓图中查出各状态点的参数如下

一、本发明制冷机工作效率计算

第三换热器单位制冷能力q₁＝h₇-h₆＝405-260＝145kJ/kg

第三换热器制冷剂质量流量

$M_1=\frac{W_1}{q_1}=\frac{14}{145}=0.0965\mathrm{kg}/s$

第二换热器单位制冷能力

q₂＝h₅-h₄＝410-260＝150kJ/kg

第二换热器内制冷剂流量

$M_2=\frac{W_2}{q_2}=\frac{6}{150}=0.04\mathrm{kg}/s$

高压压缩机吸气状态点1的焓值

h₁·(M₁+M₂)＝M₁·h₈+M₂·h₅

计算得    h₁＝417kJ/kg

压缩机消耗功率

P＝(M₁+M₂)·(h₂-h₁)+M₁·(h₈-h₇)

＝0.1365×(427-417)+0.0965×(420-405)＝2.8152kW

制冷系数 ${\mathrm{\ϵ}}_1=\frac{20}{2.8152}=7.1$

制冷效率 ${\mathrm{\η}}_1=\frac{7.1}{7.7}=92.2\%$

二、传统制冷机工作效率计算

如附图三所示，根据已知条件计算各状态点参数。

表二从压焓图中查出各状态点的参数如下

经计算可得：

传统制冷机制冷系数ε₂＝6.66

制冷效率η₁＝86.4％

与传统制冷机组相比较，在制冷能力相同的条件下，本发明的压缩机排气温度下降41.7℃，制冷效率提高了14.5％。

Claims (1)

1.一种双循环新风去湿加盘管冷却的空调机组，包括串联的高压压缩机(1)和低压压缩机(2)，其特征在于：

在高压压缩机(1)输入端和低压压缩机(2)输出端之间连接有第二换热器(7)；

在低压压缩机(2)的输入端连接有四通换向阀(3)、该四通换向阀(3)还连接至第一换热器(4)、高压压缩机(1)的输出端、以及第三换热器(8)；

第一换热器(4)分别连接两个电子膨胀阀(5、6)，即通过第一电子膨胀阀(5)与第二换热器(7)相连接，通过第二电子膨胀阀(6)与第三换热器(8)相连接；

第二换热器(7)连接干盘管(9)，第三换热器(8)与新风机组(10)相连接。

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