CN104534605A - 一种用于空调器焓差室的节能制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调焓差室技术领域，公开了一种用于空调器焓差室的节能制冷装置，包括温、湿度调节模块，温度调节模块包括温度传感器、与温度传感器连接的温度控制器、与温度控制器连接的加热装置和制冷装置，制冷装置由首尾连接的压缩机、热回收盘管、冷凝器、电子膨胀阀和制冷盘管组成；热回收盘管设有连接温度控制器的变频风机；制冷盘管出口设有压力传感器；湿度调节模块包括湿度传感器、与湿度传感器连接的湿度控制器、与湿度控制器连接的加湿装置和蒸发压力控制器，蒸发压力控制器分别连接电子膨胀阀和压力传感器。本发明能调节定频工况机组制冷系统冷凝热量回收和潜热能力，减少工况调节过程中无效冷量和无效除湿对电能消耗的需求。

Description

一种用于空调器焓差室的节能制冷装置

技术领域

本发明涉及空调器焓差试验室技术领域，具体地说是一种用于空调器焓差室的节能制冷装置。

背景技术

目前的空调器焓差试验室多采用固定阶进制冷，无极加热加湿来达到工况调节。由于制冷机的冷量不可调节，显热比不可调节，在工况平衡的过程中会带来无效制冷和除湿，需要通过电加热和电加湿进行平衡，致使常规试验室的运行能耗巨大。

一个5HP焓差试验室为例，为了满足一台5HP空调的测试需要，往往需要配置内外约30HP的冷机，加热和加湿的配置不小于72kW。运行时的最高电容量配置可能达到120KVA左右。其实这当中，很大一部分的耗能是在相互抵消，造成了大量能源的浪费。

中国是一个空调生产大国，焓差试验室是空调制造厂的一个标准检测设备，用量巨大，以某年产量1500万台的空调制造厂为例，其配备试验室为270个。平均每5万台产品就要具备一个试验室。以试验室每小时运行能耗80kW计，年运行电能耗费为1.9亿千瓦时，按当地电价，一年耗费1.95亿元。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供一种用于空调器焓差室的节能制冷装置。

本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种用于空调器焓差室的节能制冷装置，包括温度调节模块和湿度调节模块，所述温度调节模块包括安装在被调空间的温度传感器、与温度传感器连接的温度控制器、与温度控制器连接的加热装置和制冷装置，所述制冷装置由通过管道首尾连接的压缩机、热回收盘管、冷凝器、电子膨胀阀和制冷盘管组成；所述热回收盘管设有风机，所述风机设有控制风机转速的变频器，所述变频器连接温度控制器；所述制冷盘管出口设有压力传感器；所述湿度调节模块包括安装在被调空间的湿度传感器、与湿度传感器连接的湿度控制器、与湿度控制器连接的加湿装置和蒸发压力控制器，所述蒸发压力控制器分别连接电子膨胀阀和压力传感器。

优选地，所述压缩机进口设有吸气压力调节阀。直接大范围调节电子膨胀阀更改蒸发压力，会出现吸气压力过高的现象，有时会超出压缩机工作工况范围，对压缩机寿命及性能造成影响，因此，在压缩机进口增设吸气压力调节阀，能够控制压缩机的吸气压力不会过高。这样可以保证压缩机工作在正常工况范围，保证了压缩机寿命及其性能。

温度传感器将温度信号传递给温度控制器，当被调空间温度小于目标温度时，温度控制器发出要求升温的信号，热回收盘管变频风机将增加转速，使被调空间的温度升高，此时，制冷装置处于热量回收的工作状态。

湿度传感器将湿度信号传递给湿度控制器，当被调空间湿度小于目标湿度时，湿度度控制器将发出要求增湿的信号，蒸发压力控制器的目标值班将增加，驱动电子膨胀阀开度增大，制冷装置蒸发压力升高，除湿量减少，使被调空间的湿度升高，此时，制冷装置处于最小除湿的工作状态。

优选地，所述热回收盘管设有保温外壳。

为了克服普通焓差试验室工况调节系统的运行能耗大的缺陷，本发明对焓差试验室工况机组的冷机部分进行改造，通过冷凝热回收和露点温度可调节的独立除湿的方式，最大限度减少工况调节机组的无用冷量和除湿量，达到减少运行能耗的目的。

本发明的温度控制原理如下：

温度传感器将温度信号传递给温度控制器，当被调空间温度小于目标温度时，温度控制器产生两组分程输出控制信号：一组信号控制加热器的输出功率，输出越大加热量越大；另一组用于控制放置在被调空间热回收盘管风机的转速，输出越大，冷凝热量回收大。

因此，被调空间对于温度的控制除了加热器可对被调空间提供热量以外，还可以通过热回收盘管提供冷凝热量，热量的大小由风机控制，当热回收盘管提供的热量不足时，才通过电加热增温，所以只要很小的加热量，就可满足房间温度的控制，大大减少了电加热所产生的耗电量。

本发明的湿度控制原理如下：

制冷盘管表面的温度决定了被调空间空气的露点温度，因此可以通过改变制冷盘管工作温度的方式来控制被调空间的湿度。

由于制冷盘管内的制冷剂工作在两相流状态，其温度与压力具有一一对应的函数关系，压力越高，蒸发温度越高；压力越低，蒸发温度越低。因此本发明采用控制电子膨胀阀开度，改变制冷盘管饱和压力的方法来控制制冷盘管内的露点温度。

湿度传感器将湿度信号(湿球温度、相对湿度、露点温度)传递到湿度控制器，当被调空间湿度小于目标湿度时，湿度控制器产生两组分程输出控制信号：一组(加湿)信号控制电加湿器的输出功率，输出越大，加湿量越大；另一组信号输出到蒸发压力控制器，改变其蒸发压力目标值，输出越大，蒸发压力目标值越大，蒸发压力控制器驱动电子膨胀阀开度就越大，制冷盘管的饱和温度越高，除湿量越小，运行稳定后，环境的湿度越低。

电子膨胀阀控制制冷装置工作在最高露点情况下，湿度仍低于设定温度，电加湿器将启动，对被调空间进行增湿。由于此时盘管工作在除湿最低的状态下，加湿效率很高，可通过很小的加湿量即可满足被调空间的湿度要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明可以大范围独立调节定频工况机组制冷系统冷凝热量回收和潜热(除湿)能力，以满足焓差试验室的不同工况，不同负荷要求，最大程度减少在工况调节过程中，无效冷量、无效除湿对电能消耗的需求，大大降低焓差试验室运行能耗，达到节能减排的目的。

制冷系统热回收盘管连接在压缩机与冷凝器之间，利用变频风机使得冷凝热量可调。

采用湿球温度-蒸发压力-电子膨胀阀组成串级控制，使得露点温度可调。

附图说明

图1是本发明一种用于空调器焓差室的节能制冷装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细描述。

参见图1，图中的虚线框表示被调空间，被调空间可以是空调器焓差实验室的室内空间或室外空间。

一种用于空调器焓差室的节能制冷装置，包括温度调节模块和湿度调节模块。温度调节模块包括安装在被调空间的温度传感器1、与温度传感器1连接的温度控制器2、与温度控制器2连接的加热装置3和制冷装置。制冷装置由通过管道首尾连接的压缩机4、热回收盘管5、冷凝器6、电子膨胀阀7和制冷盘管8组成。热回收盘管5设有风机9，风机9设有控制风机9转速的变频器10，变频器10连接温度控制器2。制冷盘管8出口设有压力传感器11。湿度调节模块包括安装在被调空间的湿度传感器12、与湿度传感器12连接的湿度控制器13、与湿度控制器13连接的加湿装置14和蒸发压力控制器15。蒸发压力控制器15分别连接电子膨胀阀7和压力传感器11。

压缩机4进口设有吸气压力调节阀16。直接大范围调节电子膨胀阀7更改蒸发压力，会出现吸气压力过高的现象，有时会超出压缩机4工作工况范围，对压缩机4寿命及性能造成影响，因此，在压缩机4进口增设吸气压力调节阀16，能够控制压缩机4的吸气压力不会过高。这样可以保证压缩机4工作在正常工况范围，保证了压缩机4寿命及其性能。

加热装置3为加热器，加热器通过固态继电器与温度控制器2连接。温度传感器1将温度信号传递给温度控制器2，当被调空间温度小于目标温度时，温度控制器2发出要求升温的信号，热回收盘管变频风机将增加转速，使被调空间的温度升高，当转速增至最大时，被调空间温度仍小于目标温度，固态继电器(SSR)的单位时间导通率将增加，使被调空间的温度继续升高，此时，制冷装置处于最大冷凝热回收的工作状态。

热回收盘管5与温度控制器2相连接，且安装在房间内。当环境温度高于目标值时，温度控制器2将发出要求降温的信号，先逐步减小加热器的输出量，直至加热器输出量为零，如此时被调空间温度仍高于目标温度，再逐步减小热回收盘管5风机9转速，把热量减少到最小，由于有制冷盘管8，所以环境温度逐步降低，此时电加热器处于最小输出或无输出状态。当温度低于目标值时，温度控制器2将发出要求加热的信号，先逐步增加热回收盘管5风机9转速，冷凝热量逐步抵消制冷盘管8冷量，当热回收量最大时，如果此时温度仍低于目标温度，电加热启动以加热房间空气。

热回收盘管5的外壳是保温的，其风机9为变频风机。

加湿装置14为电加湿器，电加湿器通过固态继电器与湿度控制器13连接。湿度传感器12将湿度信号传递给湿度控制器13，当被调空间湿度小于目标湿度时，湿度度控制器13将发出要求增湿的信号，蒸发压力控制器15目标值将增大，控制电子膨胀阀7开度增加大，蒸发压力增大，除湿减小，如果此时被调空间湿度仍小于目标湿度，固态继电器(SSR)的单位时间导通率将开始增加，喷入水蒸汽使被调空间的湿度升高，此时，制冷装置处于最小除湿的工作状态。

主回路电子膨胀阀7与蒸发压力控制器15相连接。当被测空间湿度高于目标值时，先减少加湿器输出量，当加湿器输出量为零时，被测空间湿度仍高于目标值，湿度控制器13将发出要求除湿的信号，减小蒸发压力控制器15蒸发压力目标值，蒸发压力控制器15驱动电子膨胀阀7调节蒸发压力降低达到目标值，制冷盘管露点温度下降，从而增大空气流过盘管的焓差，除湿量增加，此时电加湿器处于最小输出或无输出状态。当湿度低于目标值时，湿度控制器13将发出要求加湿的信号，增大蒸发压力控制器15蒸发压力目标值，蒸发压力控制器15驱动电子膨胀阀7调节蒸发压力上升达到目标值，制冷盘管露点温度增大，除湿量减小，当运行最高露点仍低于环境空气露点时，开启电加湿向环境注入蒸汽以增加房间湿度。

为了克服普通焓差试验室工况调节系统的运行能耗大的缺陷，本发明对焓差试验室工况机组的冷机部分进行改造，通过冷凝热回收和露点温度可调节的独立除湿的方式，最大限度减少工况调节机组的无用冷量和除湿量，达到减少运行能耗的目的。

本发明的温度控制原理如下：

温度传感器将温度信号传递给温度控制器，当被调空间温度小于目标温度时，温度控制器产生两组分程输出控制信号：一组信号控制加热器的输出功率，输出越大加热量越大；另一组用于控制放置在被调空间热回收盘管风机的转速，输出越大，冷凝热量回收大。

因此，被调空间对于温度的控制除了加热器可对被调空间提供热量以外，还可以通过热回收盘管提供冷凝热量，热量的大小由风机控制，当热回收盘管提供的热量不足时，才通过电加热增温，所以只要很小的加热量，就可满足房间温度的控制，大大减少了电加热所产生的耗电量。

本发明的湿度控制原理如下：

制冷盘管表面的温度决定了被调空间空气的露点温度，因此可以通过改变制冷盘管工作温度的方式来控制被调空间的湿度。

由于制冷盘管内的制冷剂工作在两相流状态，其温度与压力具有一一对应的函数关系，压力越高，蒸发温度越高；压力越低，蒸发温度越低。因此本发明采用控制电子膨胀阀开度，改变制冷盘管饱和压力的方法来控制制冷盘管内的露点温度。

湿度传感器将湿度信号(湿球温度、相对湿度、露点温度)传递到湿度控制器，当被调空间湿度小于目标湿度时，湿度控制器产生两组分程输出控制信号：一组(加湿)信号控制电加湿器的输出功率，输出越大，加湿量越大；另一组信号输出到蒸发压力控制器，改变其蒸发压力目标值，输出越大，蒸发压力目标值越大，蒸发压力控制器驱动电子膨胀阀开度就越大，制冷盘管的饱和温度越高，除湿量越小，运行稳定后，环境的湿度越低。

电子膨胀阀控制制冷装置工作在最高露点情况下，湿度仍低于设定温度，电加湿器将启动，对被调空间进行增湿。由于此时盘管工作在除湿最低的状态下，加湿效率很高，可通过很小的加湿量即可满足被调空间的湿度要求。

本发明的节能型制冷装置，冷凝热量和潜冷量成为独立可调参数，可以直接根据被试机的负荷要求和工况要求，自动稳定地提供相应冷凝热和潜冷，完全不需要或只需要很少额外的内部补偿，有效的减少了能量的损耗，可以大大节约焓差室的运行成本，具有精确度高、控制方便、操作简单、节能环保等优点，并大大降低了高精度焓差室的运行耗能。

从试验结果看，采用本发明，焓差试验室年运行耗能节约率达到30％以上。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明权利要求所涵盖范围之内。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (3)

1.一种用于空调器焓差室的节能制冷装置，其特征在于，包括温度调节模块和湿度调节模块，所述温度调节模块包括安装在被调空间的温度传感器、与温度传感器连接的温度控制器、与温度控制器连接的加热装置和制冷装置，所述制冷装置由通过管道首尾连接的压缩机、热回收盘管、冷凝器、电子膨胀阀和制冷盘管组成；所述热回收盘管设有风机，所述风机设有控制风机转速的变频器，所述变频器连接温度控制器；所述制冷盘管出口设有压力传感器；所述湿度调节模块包括安装在被调空间的湿度传感器、与湿度传感器连接的湿度控制器、与湿度控制器连接的加湿装置和蒸发压力控制器，所述蒸发压力控制器分别连接电子膨胀阀和压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种用于空调器焓差室的节能制冷装置，其特征在于，所述压缩机进口设有吸气压力调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种用于空调器焓差室的节能制冷装置，其特征在于，所述热回收盘管设有保温外壳。