CN103912943A - 一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统及方法 - Google Patents

一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统及方法，包括制冷机、冷冻水循环管路、第一换热器、第二换热器、新风通道、回风通道、混风通道及送风通道等；所述制冷机冷冻水输出端分别连接所述第一换热器及所述第二换热器后，再分别连接所述制冷机的输入端；所述新风通道设于所述第一换热器进气端，所述第一换热器出气端与所述回风通道输出端连接所述混风通道输入端，所述混风通道输出端连接所述第二换热器进气端，所述第二换热器出气端连接所述送风通道输入端。采用本系统的方法后，一方面既能实现夏季的温湿度独立控制，另一方面在冬季时又能利用新风实现免费制冷，和利用高温的回风对新风加热加湿，且制冷无需在制冷机和冷却塔之间切换。

Description

一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统及方法
技术领域
本发明涉及空气温湿度调节的技术领域，尤其涉及一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统和方法。
背景技术
某些工艺空调，如烟草、纺织等工业空调常年需要保证车间一定的温湿度，包括冬季，由于车间内有大量产热，也需要制冷，同时车间由于工业要求，需要较大的新风量补充。在夏季，由于需要同时保证车间内的温湿度，不进行温湿度独立控制的空调系统，往往出现再热的情况，出现冷热抵消，浪费大量能源，在冬季，一方面新风需要进行加热加湿，已保证车间湿度要求，同时又要对车间进行降温，同样浪费大量能源。
对于夏季再热问题，有的工艺空调，采用温湿度独立控制，即对新风进行处理控制湿度，对新风和回风的混风处理控制温度，这样解决了夏季再热问题，但还是未解决冬季制冷降温和新风加热加湿的问题。
对于冬季免费制冷的情况，有的工艺空调也采用过利用冷却塔代替制冷机制取冷水，然后将冷水送入空调末端制冷实现免费制冷，该方法的主要缺点是，在室外气候变化较大，如一天内气候变化较大的情况下，需要再冷却塔制取冷水和制冷机制取冷水两种系统间切换，另外，当冷却塔制冷能力不够的情况下，制冷机不能有效补充，这样就只能放弃冷却塔制冷，所以冷却塔制冷时间短，当然采用冷却塔的方案还是没有解决新风加热加湿的问题。
有鉴于此，本发明人经过大量的实践和长期的探索，研究和设计了一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统和方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统和方法，以实现夏季时温湿度的独立控制，同时实现冬季时免费制冷及免费对新风加热加湿。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统，包括制冷机、冷冻水循环管路、第一换热器、第二换热器、喷淋装置、第一阀门、第二阀门、第三阀门、新风通道、回风通道、混风通道及送风通道；
所述制冷机的冷冻水输出端通过所述冷冻水循环管路分别连接所述第一换热器及所述第二换热器的冷冻水输入端，所述第一换热器及所述第二换热器的冷冻水输出端通过所述冷冻水循环管路分别连接所述制冷机的冷冻水输入端，所述喷淋装置设于所述第一换热器的外部，以喷淋所述第一换热器的表面；
所述第一阀门设于所述第一换热器冷冻水输入端和第二换热器冷冻水输入端之间的冷冻水循环管路上，且设于第一换热器冷冻水输入端一侧的冷冻水循环管路上；所述第二换热器冷冻水输出端与所述第一阀门输出端之间还设有冷冻水循环管路支路，所述第二阀门设于所述冷冻水循环管路支路上；所述第三阀门设于所述第二阀门输入端与所述制冷机的输入端之间的冷冻水循环管路上，且设于所述第二换热器冷冻水输出端一侧的冷冻水循环管路上；
所述新风通道设于所述第一换热器进气端，所述第一换热器出气端与所述回风通道输出端连接所述混风通道输入端，所述混风通道输出端连接所述第二换热器进气端，所述第二换热器出气端连接所述送风通道输入端。
作为实施例的优选方式，所述喷淋装置包括集水盘、循环管、循环水泵及喷头，所述集水盘设于所述第一换热器的下方，所述集水盘通过循环管连接所述循环水泵输入端，所述循环水泵输出端通过所述循环管连接所述喷头，所述喷头设于所述第一换热器的上方。
作为实施例的优选方式，本系统还包括调节泵，所述调节泵设于所述制冷机的冷冻水输出端。
一种温湿度独立控制及免费冷热湿的方法，在除湿工况时，高温高湿新风通过所述新风通道在所述第一换热器中被冷却除湿，然后与所述回风通道中的回风混合后，再经过所述第二换热器，所述第二换热器对混合风进行表冷降温后，再由所述送风通道送风至车间；控制所述第一换热器的冷冻水流量以调节送风的湿度，控制所述第二换热器的冷冻水的流量以调节送风的温度；
在加湿工况时，低温低湿新风通过所述新风通道在所述第一换热器中被喷淋升温加湿，然后与所述回风通道中的回风混合后，再经过所述第二换热器，所述第二换热器对混合风进行表冷降温后，再由所述送风通道送风至车间。
作为实施例的优选方式，当送风制冷量足以保证时，关闭所述制冷机，当送风制冷量不够时，开启所述制冷机对冷冻水降温，以补足不够的制冷量，当送风制冷量过大时，控制所述喷淋装置的喷淋水流量以调节制冷量。
作为实施例的优选方式，在除湿工况时，打开所述第一阀门及所述第三阀门，关闭所述第二阀门，所述制冷机的冷冻水通过所述冷冻水循环管路分别输送至所述第一换热器及所述第二换热器，进行换热后的冷冻水再回流至所述制冷机中，完成冷冻水的循环利用。
作为实施例的优选方式，在加湿工况时，打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门及所述第三阀门，所述制冷机的冷冻水通过所述冷冻水循环管路连接所述第二换热器，进行换热升温后的冷冻水输送至所述第一换热器中，在所述第一换热器中被冷却后，再回流至所述制冷机中，完成冷冻水的循环利用。
采用上述的结构和方法后，一方面既能实现夏季的温湿度独立控制，另一方面在冬季时又能利用室外空气（新风）实现免费制冷，和利用高温的回风对新风加热加湿，且制冷无需在制冷机和冷却塔之间切换，进而免费制冷和制冷机制冷无缝对接。
附图说明
图1为本发明系统原理图；
图2为本发明除湿工况温湿度独立控制原理图；
图3为本发明加湿工况免费冷热湿原理图；
图4为本发明除湿工况；
图5为本发明免费制冷加湿工况。
具体实施方式
如图1所示，本发明揭示了一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统，包括制冷机1、冷冻水循环管路2、第一换热器3、第二换热器4、喷淋装置5、第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8、新风通道91、回风通道92、混风通道93及送风通道94；
所述制冷机1的冷冻水输出端通过所述冷冻水循环管路2分别连接所述第一换热器3及所述第二换热器4的冷冻水输入端，所述第一换热器3及所述第二换热器4的冷冻水输出端通过所述冷冻水循环管路2分别连接所述制冷机1的冷冻水输入端，所述喷淋装置5设于所述第一换热器3的外部，以喷淋所述第一换热器3的表面；
所述第一阀门6设于所述第一换热器3冷冻水输入端和第二换热器4冷冻水输入端之间的冷冻水循环管路上，且设于第一换热器3冷冻水输入端一侧的冷冻水循环管路上；所述第二换热器4冷冻水输出端与所述第一阀门6端之间还设有冷冻水循环管路支路21，所述第二阀门7设于所述冷冻水循环管路支路21上；所述第三阀门8设于所述第二阀门7输入端与所述制冷机1的输入端之间的冷冻水循环管路上，且设于所述第二换热器4冷冻水输出端一侧的冷冻水循环管路上；
所述新风通道91设于所述第一换热器3进气端，所述第一换热器3出气端与所述回风通道92输出端连接所述混风通道93输入端，所述混风通道93输出端连接所述第二换热器4进气端，所述第二换热器4出气端连接所述送风通道94输入端。
作为实施例的优选方式，所述喷淋装置5包括集水盘51、循环管52、循环水泵53及喷头54，所述集水盘51设于所述第一换热器3的下方，所述集水盘51通过循环管52连接所述循环水泵53输入端，所述循环水泵53输出端通过所述循环管52连接所述喷头54，所述喷头54设于所述第一换热器3的上方。
作为实施例的优选方式，本系统还包括调节泵11，所述调节泵11设于所述制冷机1的冷冻水输出端，所述调节泵11通过变频或调节阻力进行水量调节，以适应在夏季工况及冬季工况时冷冻水流量的不同。
一种温湿度独立控制及免费冷热湿的方法，在夏季除湿工况时，打开所述第一阀门6及所述第三阀门8，关闭所述第二阀门7，如图2所示，所述制冷机1的冷冻水通过所述冷冻水循环管路2分别输送至所述第一换热器3及所述第二换热器4，进行换热后的冷冻水再回流至所述制冷机1中，完成冷冻水的循环利用；高温高湿新风通过所述新风通道91在所述第一换热器3中被冷却除湿，然后与所述回风通道92中的回风混合后，再经过所述第二换热器4，所述第二换热器4对混合风进行表冷降温后，再由所述送风通道94送风至车间；控制所述第一换热器3的冷冻水流量以调节送风的湿度，控制所述第二换热器4的冷冻水的流量以调节送风的温度；
在冬季加湿工况时，打开所述第二阀门7，关闭所述第一阀门6及所述第三阀门8，如图3所示，所述制冷机1的冷冻水通过所述冷冻水循环管路2连接所述第二换热器4，进行换热升温后的冷冻水输送至所述第一换热器3中，在所述第一换热器3中被冷却后，再回流至所述制冷机1中，完成冷冻水的循环利用；低温低湿新风通过所述新风通道91在所述第一换热器3中被喷淋升温加湿，然后与所述回风通道92中的回风混合后，再经过所述第二换热器4，所述第二换热器4对混合风进行表冷降温后，再由所述送风通道94送风至车间。
当然，在夏季除湿工况时，也可以根据需要，冷冻水流向也可以采取如图3所示的串联结构，只是不采用喷淋装置；在冬季加湿工况时，也可以根据需要，冷冻水流向可以采取如图2所示的并联结构，再加喷淋装置。但在实际运行时，夏季除湿工况采用如图2所示的并联结构，冬季加湿工况采用如图3所示的串联结构，温湿度独立控制及免费制冷热湿效果更佳。
作为实施例的优选方式，当送风制冷量足以保证时，关闭所述制冷机1，当送风制冷量不够时，开启所述制冷机1对冷冻水降温，以补足不够的制冷量，当送风制冷量过大时，控制所述喷淋装置5的喷淋水流量以调节制冷量。当然本系统运行，控制上可以考虑优先满足制冷要求，新风加热加湿不够，采用其他加热加湿方法补充，或者考虑优先满足新风加热加湿要求，制冷不够，可以考虑制冷机补充。
如图4所示，为本发明的除湿工况，进入新风箱100（含有第一换热器）的新风量为72000m3/h,干球温度为34.1℃，湿球温度为76℃，湿度为109kj/kg，新风被除湿，除湿后的干球温度为18℃，湿球温度为95℃，湿度为49kj/kg，混风总量为360000m3/h,分为3台空调箱200（含有第二换热器），每台空调箱的混风量为120000m3/h，温度为26℃，混风只降温不除湿，降温后的温度为18℃；所述制冷机1输出的高温冷冻水温度为12℃，从新风箱100及空调箱200出来的温度变为17℃后，回流至所述制冷机1中，进行制冷再循环。
如图5所示，为本发明的加湿免费制冷工况，进入新风箱100（含有第一换热器）的新风量为72000m3/h,干球温度为10℃，湿球温度为50℃，湿度为19.6kj/kg，新风被加湿，加湿后的干球温度为17℃，湿球温度为85℃，湿度为43.1kj/kg，混风总量为360000m3/h,分为3台空调箱200（含有第二换热器），每台空调箱的混风量为120000m3/h，温度为24℃，混风被降温，降温后的温度为19.3℃，由于免费制冷，关闭所述制冷机1的制冷，所述制冷机1冷冻水的进出温度均为13.3℃，
采用上述系统及方法后，一方面既能实现夏季的温湿度独立控制，另一方面在冬季时又能利用室外空气（新风）实现免费制冷，和利用高温的回风对新风加热加湿，且制冷无需在制冷机和冷却塔之间切换，进而免费制冷和制冷机制冷无缝对接。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统，其特征在于：包括制冷机、冷冻水循环管路、第一换热器、第二换热器、喷淋装置、第一阀门、第二阀门、第三阀门、新风通道、回风通道、混风通道及送风通道；
所述制冷机的冷冻水输出端通过所述冷冻水循环管路分别连接所述第一换热器及所述第二换热器的冷冻水输入端，所述第一换热器及所述第二换热器的冷冻水输出端通过所述冷冻水循环管路分别连接所述制冷机的冷冻水输入端，所述喷淋装置设于所述第一换热器的外部，以喷淋所述第一换热器的表面；
所述第一阀门设于所述第一换热器冷冻水输入端和第二换热器冷冻水输入端之间的冷冻水循环管路上，且设于第一换热器冷冻水输入端一侧的冷冻水循环管路上；所述第二换热器冷冻水输出端与所述第一阀门输出端之间还设有冷冻水循环管路支路，所述第二阀门设于所述冷冻水循环管路支路上；所述第三阀门设于所述第二阀门输入端与所述制冷机的输入端之间的冷冻水循环管路上，且设于所述第二换热器冷冻水输出端一侧的冷冻水循环管路上；
所述新风通道设于所述第一换热器进气端，所述第一换热器出气端与所述回风通道输出端连接所述混风通道输入端，所述混风通道输出端连接所述第二换热器进气端，所述第二换热器出气端连接所述送风通道输入端。
2.如权利要求1所述的一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统，其特征在于：所述喷淋装置包括集水盘、循环管、循环水泵及喷头，所述集水盘设于所述第一换热器的下方，所述集水盘通过循环管连接所述循环水泵输入端，所述循环水泵输出端通过所述循环管连接所述喷头，所述喷头设于所述第一换热器的上方。
3.如权利要求1所述的一种温湿度独立控制及免费冷热湿的系统，其特征在于：本系统还包括调节泵，所述调节泵设于所述制冷机的冷冻水输出端。
4.一种如权利要求1所述的温湿度独立控制及免费冷热湿的系统的方法，其特征在于：
在除湿工况时，高温高湿新风通过所述新风通道在所述第一换热器中被冷却除湿，然后与所述回风通道中的回风混合后，再经过所述第二换热器，所述第二换热器对混合风进行表冷降温后，再由所述送风通道送风至车间；控制所述第一换热器的冷冻水流量以调节送风的湿度，控制所述第二换热器的冷冻水的流量以调节送风的温度；
在加湿工况时，低温低湿新风通过所述新风通道在所述第一换热器中被喷淋升温加湿，然后与所述回风通道中的回风混合后，再经过所述第二换热器，所述第二换热器对混合风进行表冷降温后，再由所述送风通道送风至车间。
5.如权利要求4所述的一种温湿度独立控制及免费冷热湿的方法，其特征在于：当送风制冷量足以保证时，关闭所述制冷机，当送风制冷量不够时，开启所述制冷机对冷冻水降温，以补足不够的制冷量，当送风制冷量过大时，控制所述喷淋装置的喷淋水流量以调节制冷量。
6.如权利要求4所述的一种温湿度独立控制及免费冷热湿的方法，其特征在于：在除湿工况时，打开所述第一阀门及所述第三阀门，关闭所述第二阀门，所述制冷机的冷冻水通过所述冷冻水循环管路分别输送至所述第一换热器及所述第二换热器，进行换热后的冷冻水再回流至所述制冷机中，完成冷冻水的循环利用。
7.如权利要求4所述的一种温湿度独立控制及免费冷热湿的方法，其特征在于：在加湿工况时，打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门及所述第三阀门，所述制冷机的冷冻水通过所述冷冻水循环管路连接所述第二换热器，进行换热升温后的冷冻水输送至所述第一换热器中，在所述第一换热器中被冷却后，再回流至所述制冷机中，完成冷冻水的循环利用。
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