发明内容
针对上述缺陷,本发明解决的技术问题在于提供一种空调系统,以克服溶液除湿技术所存在的能效较低、影响室内空气品质等主要缺陷。
本发明提供的一种空调系统,包括冷热源和由所述冷热源提供预设温度的工作介质的温度控制末端,以及连通室内和室外的送风管路;还包括设置于送风管路上的表冷器,所述表冷器通过管道与所述冷热源连通形成第一回路,通过送风管路进入室内的空气流经所述表冷器后进入室内。
优选地,还包括具有换热双流道的换热器,设置在所述冷热源与所述温度控制末端之间;且所述冷热源与所述换热器的第一流道连通形成第二回路,所述换热器的第二流道与所述温度控制末端连通形成第三回路。
优选地,所述换热器和表冷器并联设置,所述空调系统还包括第一电动阀和第二电动阀;其中,所述第一电动阀设置在所述冷热源与所述换热器之间的管道上,所述第二电动阀设置在所述冷热源所述表冷器之间的管道上。
优选地,还包括控制器、室内温度传感器和室内湿度传感器;其中,所述控制器用于根据控制指令输出启、闭控制信号至所述第一电动阀和第二电动阀的信号接收端,所述室内温度传感器和室内湿度传感器分别根据所采集的温度信号和湿度信号输出控制指令至所述控制器。
优选地,所述表冷器和温度控制末端的进口和出口依次与冷热源构建的回路连通;所述空调系统还包括:设置在所述表冷器的进口和出口之间的所述回路上的第三电动阀,设置在所述表冷器的进口和/或出口与所述回路之间的管路上的第四电动阀,设置在所述冷辐射毛细管的进口和出口之间的所述回路上的第五电动阀,设置在所述冷辐射毛细管进口和/或出口与所述回路之间的管路上的第六电动阀。
优选地,还包括控制器、室内温度传感器和室内湿度传感器;其中,所述控制器用于根据控制指令输出启、闭控制信号至所述第三电动阀、第四电动阀、第五电动阀和第六电动阀信号接收端;所述室内温度传感器和室内湿度传感器分别根据所采集的温度信号和湿度信号输出控制指令至所述控制器。
优选地,所述温度控制末端具体为并联设置的冷辐射毛细管和地暖换热盘管。
优选地,还包括连通室内、室外的排风管路,所述排风管路和送风管路分别与全热回收换热器连通并通过全热回收换热器换热。
优选地,还包括加湿器,设置在所述表冷器的下游侧的送风管路上;且,所述送风管路通过若干送风口与室内连通。
优选地,所述加湿器具体为可调定湿度下限的加湿器,或者所述加湿器根据所述控制器输出控制信号开启或者关闭。
优选地,所述排风管路与所述全热回收换热器下游侧的所述送风管路通过第一管道连通,所述第一管道上设有第一风阀;所述排风管路通过第二管道与所述全热回收换热器的连通,所述第二管道上设有第二风阀;所述全热回收换热器与第一管道之间的所述送风管道上设有第三风阀。
优选地,还包括设置在室内侧的排风管路上的第一风机,和设置在所述送风管路的一端上的第二风机。
优选地,还包括设置在室内的氧量传感器,采集室内的氧含量并输出至控制器;所述控制器根据室内的氧含量输出启、闭控制信号至所述第一风阀、第二风阀和第三风阀的信号接收端。
优选地,还包括第一过滤器和第二过滤器;其中,所述第一过滤器设置在所述表冷器与第一管道之间的所述送风管路上,所述第二过滤器设置在所述第二风机上游侧的送风管路上。
优选地,还包括第一水泵、第二水泵和温度传感器;其中,所述第一水泵设置在所述冷热源的出液口,所述第二水泵设置在所述板式换热器与所述温度控制末端之间的管路上,所述温度传感器设置在所述换热器下游侧的管路上;且所述控制器还根据所述温度传感器所获取的温度信号输出启、闭控制信号至所述第一电动阀的控制信号接收端。
优选地,还包括第一截止阀和第二截止阀:其中,所述第一截止阀设置在所述冷辐射毛细管与所述换热器之间的管路上,所述第二截止阀设置在所述地暖换热盘管与所述换热器之间的管路上;且所述控制器根据控制指令输出启、闭控制信号至所述第一截止阀和第二截止阀的控制信号接收端。
与现有技术相比,本发明利用一冷热源提供预设温度的工作介质,并分别提供工作介质至温度控制末端及表冷器,使得制冷与除湿形成独立控制回路,确保制冷控制与除湿控制互不干扰。当环境温度达到设定温度时,即可停止输出至温度控制末端的工作循环;此状态下,第一回路能够继续提供工作介质至表冷器,直至达到环境湿度的要求;同时,在表冷器进一步作除湿处理的过程中不会导致环境温度继续大幅下降。如此设计,本发明提供的空调系统具有以下几个方面的有益效果:
首先,本方案采用一个冷热源提供温度调节及湿度调节用工作介质,所需安装空间相对较小,且具有较好的能效;基于表冷器除湿的自身特点,具有较好的工作可靠性;
其次,完全规避了溶液除湿技术对室内空气品质的影响;
第三,由于制冷控制与除湿控制互不干扰,为恒温、恒湿控制提供了可靠的保障。
在本发明的优选方案中,冷热源与温度控制末端之间设置有具有换热双流道的换热器,其第一流道与冷热源连通形成第二回路,其第二流道与温度控制末端连通形成第三回路。工作过程中,由于第一流道与第二流道内的介质能够在换热器内进行热交换,因此,经第三回路输出至温度控制末端的工作介质的温度将低于或者高于第二回路内工作介质的温度。也就是说,由于系统中设置了该换热器,制冷时,第三回路中的介质温度将高于第二回路中的介质温度,而制热时,第三回路中的介质温度将低于第二回路中的介质温度。显然,可避免流入温度控制末端内的介质温度过低或者过高,进而有效避免了温度控制末端处冷凝水的产生,进一步优化了工作性能。
本发明的另一优选方案增设有两个电动阀,分别设置在冷热源与换热器和表冷器之间的管道上,也就是说,通过电动阀控制第二回路和第一回路导通状态;同时,基于室内温度传感器和室内湿度传感器所采用的温、湿度信号,控制器输出相应的启、闭控制信号至所述第一电动阀和第二电动阀,形成相应的闭环自动控制,具有较好的控制精度及可操作性。
在本发明的又一优选方案中,排风管路和送风管路分别与全热回收换热器连通,并通过全热回收换热器进行热交换,使得新风送入送风管路后首先与排风进行预换热,可节约能耗。此外,排风管路可选择性地排出室外、循环重复应用或者与新风合流,相比之下,不完全依靠新风送入,可进一步节约能耗。
此外的优选方案中还具有氧量控制及加湿控制功能。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种空调系统,该系统利用一冷热源提供预设温度的工作介质,并分别输出工作介质至温度控制末端和表冷器,使得制冷与除湿形成独立控制回路,确保制冷控制与除湿控制互不干扰。本方案采用一个冷热源提供温度调节及湿度调节用工作介质,所需安装空间相对较小,且具有较好的能效及工作可靠性;能够完全规避了溶液除湿技术对室内空气品质的影响。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。
本文中所述空调系统中采用的构件“表冷器”能够在制冷的同时进行冷凝除湿,具体是指用于冷却或加热或强制流动的空气换热器。需要说明的是,由于“表冷器”自身的结构及其工作原理并非本申请的发明点所在,本领域技术人员基于现有技术完全可以实现,请参见GB/T 14296-2008《空气冷却器与空气加热器》。
请参见图1,该图是第一实施例所述空调系统的原理图。
如图所示,该空调系统采用一个冷热源14提供预设温度的工作介质,并构建了两个并联的第二回路和第一回路。
其中,第二回路提供工作介质至冷辐射毛细管1,即制冷温度控制末端,该冷辐射毛细管1布置于室内侧壁及吊顶的,可自上而下冷却室内空气,室内温度分布较为均匀,舒适性较好。
其中,第一回路提供工作介质至表冷器7,该表冷器7设置在连通室内和室外的送风管路25内,经过表冷器7除湿后的空气送入室内。由于表冷器7与制冷温度控制末端分别置于两个并联回路中,当室内湿度还未达到设定值的下限时,第一回路继续对送入室内的风进行除湿,直至满足室内湿度要求,与制冷的第二回路不会产生干扰。同样,当室内温度未达到设定值,而室内湿度已经达到设定值下限时,可切断第一回路的工作循环,第二回路输出低温工作介质,继续冷却室内空气,直至室内温度达到设定值。
通常,制冷时冷热源14制取低温冷冻水,而基于冷辐射毛细管的工作原理可知,若输入冷冻水温度过低的话,将产生大量的冷凝水。为避免该问题的出现,可在冷热源14与冷辐射毛细管1(制冷温度控制末端)之间设置有换热器17,该换热器具有换热双流道,其第一流道与冷热源14连通形成前述第二回路,其第二流道与冷辐射毛细管1(制冷温度控制末端)连通形成第三回路。这样,低温冷冻水经过换热器17换热,换热器17另一侧的水降温成为中温冷冻水,中温冷冻水输送至冷辐射毛细管1。也就是说,制冷时,第三回路中的介质温度将高于第二回路中的介质温度,可避免流入冷辐射毛细管1内的介质温度过低,进而有效避免了冷辐射毛细管1处冷凝水的产生。优选地,换热器17采用板式换热器。
为可靠地实现不同工况下上述第二回路与第一回路的自动控制,本方案采用两个电动阀配合完成。第一电动阀16设置在冷热源14与换热器17之间的管道上,第二电动阀12设置在冷热源14与表冷器7之间的管道上。当然,对于采用第一水泵15作为介质循环动力元件的系统来说,第一水泵15设置在冷热源14的出液口,相应地,前述第二回路和第一回路并联在第一水泵15出液口与冷热源14回液口之间,则第一电动阀16设置在第一水泵15出液口与换热器17之间的管道上,第二电动阀12设置在第一水泵15出液口与表冷器7之间的管道上。
进一步地,采用控制器13对第一电动阀16和第二电动阀12的启闭操作进行闭环控制。具体地,室内温度传感器18和室内湿度传感器19分别根据所采集的温度信号和湿度信号输出控制指令至控制器13;接收到上述控制指令后,控制器13根据预设的控制策略输出启、闭控制信号至第一电动阀16和第二电动阀12的信号接收端,以在制冷与除湿控制之间切换。
另外,本方案还设置有地暖换热盘管23,即制热温度控制末端,该地暖换热盘管23与冷辐射毛细管1并联设置,也就是说,第三回路能够实现制冷控制或者制热控制。具体地,还包括设置在冷辐射毛细管1与换热器17之间管路上的第一截止阀(A、B),以及设置在地暖换热盘管23与换热器17之间管路上的第二截止阀(C、D);且控制器13根据控制指令输出启、闭控制信号至第一截止阀(A、B)和第二截止阀(C、D)的控制信号接收端,以在制冷与制热控制之间切换。
需要说明的是,该制冷温度控制末端不局限于冷辐射毛细管,制热温度控制末端也不局限于地暖换热盘管,只要能够满足制冷、制热功能的需要均可,比如可选用干式风机盘管。特别是,夏季时使用冷辐射毛细管1自上而下冷却室内空气,冬季时使用地暖换热盘管23自下而上加热室内空气,利用自然对流原理均匀调节,因此室内噪声很小。
此外,与现有技术相同,该空调系统中冷辐射毛细管1和地暖换热盘管23均可为多个,通过在进液管路上设置分水器27、在回液管路上设置集水器28,以可靠地进行分流及合流。
为可靠地建议第二回路、第一回路及第三回路的工作循环,除前述第一水泵15外,第三回路中设置有提供介质输出动力的第二水泵22。图中所示,第二水泵22设置在换热器17与地暖换热盘管23与冷辐射毛细管1之间的管路上;当然,第二水泵22设置在换热器17的第二流道的出液口或者回液口处,均能满足使用需要。
进一步地,为兼顾节能及确保室温处于理想的恒温状态等两方面的要求,可在换热器17下游侧的管路上设置温度传感器21,以实时检测第三回路内工作介质的温度并输出至控制器13;进而根据需要通过控制器13输出启、闭控制信号至第一电动阀16的控制信号接收端。也就是说,温度传感器21用于检测末端供水温度。比如,冷辐射毛细管1的供水温度控制在15℃-20℃之间,地暖换热盘管的供水温度控制在45℃-55℃之间。制冷时,当供水温度达到设定值下限时,电动阀16关闭;当供水温度达到设定值上限时,电动阀16打开。制热时原理相同,当供水温度达到设定值上限时,电动阀16关闭;当供水温度达到设定值下限时,电动阀16打开。
本方案还具有连通室内、室外的排风管路31,以形成良好的空气流动。在排风管路31和送风管路25之间设置换热器,以有效利用排风能量。如图所示,该换热器采用全热回收换热器9,排风管路31和送风管路25分别与全热回收换热器9连通并通过其实现换热。为进一步提高能将能效,本方案可采用混合送风,如图所示,排风管路与全热回收换热器9下游侧的送风管路25通过第一管道29连通,第一管道29上设有第一风阀3;排风管路通过第二管道30与全热回收换热器9的连通,第二管道30上设有第二风阀4;全热回收换热器9与第一管道之间的送风管道25上设有第三风阀5。
同时,本方案的室内侧的排风管路上设置有第一风机2,送风管路25的一端设置有第二风机10,以进一步建立良好的空气流动性。
本系统还可设置有室内氧含量及洁净度控制的功能。对于氧含量控制,设置在室内的氧量传感器20将采集到空气氧含量实时输出至控制器13,根据预设控制策略,控制器13输出启、闭控制信号至第一风阀3、第二风阀4和第三风阀5的信号接收端,以实现室内循环送风、混合送风或者新风送入。对于洁净度控制,设置有二级送风过滤;将第一过滤器8设置在表冷器7与第一管道29之间的送风管路25上,将第二过滤器11设置在所述第二风机10上游侧的送风管路25上。也就是说,经室外进入室内的新风经第二过滤器11进行初级过滤,经第一过滤器8送入室内的室内循环送风、混合送风或者新风进行次级过滤,有效控制了室内粉尘量;此外,还能够降低表冷器表面滋生细菌的可能性。
另外,本系统还增设有加湿功能,该功能与前述表冷器7的除湿功能配合实现恒湿控制。具体地,加湿器6设置在表冷器7的下游侧的送风管路25上;且,送风管路25通过若干送风口24与室内连通。该加湿器6具体为可调定湿度下限的加湿器,或者该加湿器6根据控制器13输出控制信号开启或者关闭。加温用水源可与供水管路实时连通,或者系统中设置补水箱26;实际上,当第三回路中采用温度水作为工作介质时,该补水箱26也可以为第三回路提供补水,以弥补回路正常损耗。
以下简要说明本方案各控制功能的工作过程。
1、温度控制
a.制冷
冷热源14制取低温冷冻水,低温冷冻水由水泵15分两路输送至换热器17和表冷器7。低温冷冻水经过换热器17换热,换热器17另一侧的水降温成为中温冷冻水,中温冷冻水通过水泵22输送至冷辐射毛细管1,进而通过自然对流的方式自上而下冷却室内空气。新风或回风经过表冷器7降温后通过送风管25输送至送风口24进入室内。
b.制热
冷热源14制取中温热水,中温热水由水泵15分两路输送至表冷器7和换热器17。中温热水经过换热器17换热,换热器17另一侧的水升温成为中温热水,中温热水通过水泵22输送至地暖换热盘管23,进而通过自然对流的方式自下而上加热室内空气。新风或回风经过表冷器7升温后通过送风管25输送至送风口24进入室内。
2、湿度控制
a.除湿
当室内湿度传感器19检测到室内湿度超过设定湿度上限时,冷热源14在制冷模式下运行。新风或回风经过表冷器7除湿,除湿后的空气送入室内。当室内温度达到设定值,而室内湿度还未达到设定值的下限时,电动阀16关闭、水泵22停止运行,电动阀12保持开启,此状态下,低温冷冻水流过表冷器7,继续对新风或回风除湿。同理,当室内温度还未达到设定值,而室内湿度已经达到设定值下限。电动阀12关闭,电动阀16开启,水泵22运行,此状态下,中温冷冻水通过冷辐射毛细管1继续冷却室内空气,直至室内温度达到设定值。
b.加湿
当室内湿度低于设定湿度下限时,加湿器6运行。对新风或回风进行加湿,直至室内湿度达到设定湿度。
3、氧量控制
当室内含氧量低时,第一风阀3关闭、第二风阀4和第三风阀5打开,第一风机2和第二风机10运行。室外新风依次通过第二过滤器11、第二风机10、全热回收换热器9、第一过滤器8、表冷器7、加湿器6、送风管25、送风口24后进入室内。其中,加湿器6和表冷器7只有在温度、湿度控制时才运行。新风送入室内,室内排风依次通过第一风机2、第二风阀4、全热回收换热器9后排出室外。由于氧量控制需要不断引入处理后的新风,同时排出低氧的空气,因此需要消耗较多的能源。可以通过切换第一风阀3、第二风阀4、第三风阀5和第一风机2、第二风机10来实现处理新风和回风,达到节能的目的。
4、洁净度控制
如前所述,处理新风时,室外空气经过第二过滤器11和第一过滤器8进行过滤;处理回风时,回风也经过了第一过滤器8过滤;因此可有效控制室内粉尘。
特别说明的是,本方案提供的空调系统可以实现温度、湿度及氧量独立控制,也可以实现组合控制。如,夏季时,制冷+除湿;冬季时,制热+加湿,等等。应当理解,各组合控制的控制策略后,本领域技术人员基于现有技术完全可以实现,故本文不再赘述。
此外,需要明确一点,对于实现温度控制末端与表冷器之间的三种工作关系:同时工作、温度控制末端独立工作、表冷器独立工作,不局限于第一实施例所示的并联关系,只要满足上述功能要求均在本申请请求保护的范围内。
请参见图2,该图示出了第二实施例所述空调系统中温度控制末端与表冷器之间相对于冷热源的连接关系原理图。
为简略附图以清楚示出本实施例与第一实施例的区别,该系统中仅示出了构件冷热源14、表冷器7和冷辐射毛细管1(温度控制末端),其他构成及控制原理与第一实施例相同。
具体来说,该系统中表冷器7和冷辐射毛细管1进口和出口依次与冷热源14构建的回路连通;同时,在表冷器7的进口和出口之间的回路管路上设置第三电动阀32,在表冷器7的进口和/或出口与回路之间的管路设置第四电动阀33;且,在冷辐射毛细管1的进口和出口之间的回路管路上设置第五电动阀34,在冷辐射毛细管1进口和/或出口与回路之间的管路设置第六电动阀35。
实际工作过程中,当室内温度达到设定值,而室内湿度还未达到设定值的下限时,第四电动阀33开启、第三电动阀32关闭,第五电动阀34开启、第六电动阀35关闭,此状态下,低温冷冻水流过表冷器7,继续对新风或回风除湿。同理,当室内温度还未达到设定值,而室内湿度已经达到设定值下限,第五电动阀34关闭、第六电动阀35开启,第四电动阀33关闭、第三电动阀32开启,此状态下,中温冷冻水通过冷辐射毛细管1继续冷却室内空气,直至室内温度达到设定值。而初始状态下,可保持第四电动阀33和第六电动阀35开启、第三电动阀32和第五电动阀34关闭,即表冷器7和冷辐射毛细管1同时工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,比如,上述两实施例中的用于实现相应通路导通和导通的阀元件,即可以采用电动阀(自动),也可以采用截止阀(手动)来实现,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。