CN104613574A - 基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统，包括通过风管网连接的蒸发冷却高温冷水机组、新风除湿机组及空气-空气换热器，蒸发冷却高温冷水机组、新风除湿机组分别与空调房间连接，蒸发冷却高温冷水机组与空调房间内的显热末端连接。本发明的温湿度独立控制空调系统将空调房间温度较低的排风用作蒸发冷却高温冷水机组的进风，有效回收排风冷量，能得到温度较低的冷水输送到显热末端带走房间显热负荷；有效利用蒸发冷却高温冷水机温度较低的排风对新风进行预冷，再进入风冷冷凝器带走冷凝热，提高冷凝效率，实现了能量的梯级利用；蒸发冷却高温冷水机组与新风除湿机组联合运行实现了温湿度独立控制。

Description

基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统
技术领域
本发明属于空调制冷设备技术领域，具体涉及一种基于能量梯级利用的温湿度独立控制的空调系统。
背景技术
现有的机械制冷所制得的低温冷水会造成风机盘管或毛细管辐射末端湿工况运行及滋生细菌的问题；而采用温湿度独立控制的方式，由新风承担室内湿负荷，风机盘管等末端空调装置承担显热负荷，不仅能降低空调能耗，还能避免房间风机盘管等末端空调装置结露及滋生细菌的问题，有利于提高空气品质。
现有的蒸发冷却高温冷水机组出水温度较高，而且由于其受室外干湿球温度的影响较大，容易导致出水温度波动较大；另外，蒸发冷却高温冷水机组的排风温度较低，直接排放后容易造成能量的浪费。针对上述问题，将蒸发冷却高温冷水机组、新风除湿机组及空气-空气换热器联合运行，将室内排风用作蒸发冷却高温冷水机组的进风，就能有效的回收排风冷量，并且机组的出水温度较低且相对稳定，输送到室内的显热末端就可以带走房间显热负荷；利用蒸发冷却高温冷水机温度较低的排风对新风进行预冷，然后再进入风冷冷凝器，带走冷凝热，提高冷凝效率，实现了能量的梯级利用；实现了温湿度独立控制，有效避免了室内显热末端结露而带来的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统，解决了现有蒸发冷却高温冷水机组出水温度较高，水温随室外干湿球温度变化波动较大及蒸发冷却高温冷水机组的排风不能有效利用的问题，实现了能量的梯级利用和温湿度独立控制。
本发明所采用的技术方案是，基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统，包括有通过风管网连接的蒸发冷却高温冷水机组、新风除湿机组及空气-空气换热器，蒸发冷却高温冷水机组、新风除湿机组分别与空调房间连接，蒸发冷却高温冷水机组通过水管组与空调房间内的显热末端连接。
本发明的特点还在于：
其中的蒸发冷却高温冷水机组，包括有机组壳体，机组壳体一侧壁上设置有进风窗，进风窗通过第四风管与空调房间连通；机组壳体内设置有直接蒸发冷却单元，直接蒸发冷却单元的上方设置有挡水板，挡水板上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风窗，排风窗通过第五风管与空气-空气换热器连接；排风窗内设置有排风机。
直接蒸发冷却单元，包括有水平设置的填料，填料的上方设置有布水器，布水器由喷淋管和均匀设置于喷淋管上的多个喷嘴组成；填料的下方设置有水箱，填料与水箱之间形成风道；喷淋管、水箱均与显热末端连接。
喷淋管通过用户回水管道与显热末端的出水口连接，水箱通过用户供水管道与显热末端的进水口连接。
显热末端采用的是干式风机盘管或毛细管辐射末端。
用户供水管道上设置有水泵。
新风除湿机组采用的是制冷剂直接膨胀式新风除湿机组。
制冷剂直接膨胀式新风除湿机组，包括有壳体，壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口、送风口，进风口通过第二风管与空气-空气换热器连接，送风口通过第三风管与空调房间连接；壳体内按空气进入后流动方向依次设置有蒸发器及送风机；蒸发器通过水管依次与节流阀、风冷冷凝器及压缩机连接组成闭合回路，构成机械制冷系统，风冷冷凝器及压缩机设置于壳体外。
风冷冷凝器的入风口通过第六风管与空气-空气换热器连接，风冷冷凝器的出风口与外界连通。
空气-空气换热器还外接有第一风管，第一风管与外界空气连通，且第一风管内设置有过滤器。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的温湿度独立控制空调系统将空调房间温度较低的排风用作蒸发冷却高温冷水机组的进风，有效回收了排风冷量，能够得到温度较低的冷水，并且出水温度稳定，输送到干式风机盘管，带走房间显热负荷。
2)本发明的温湿度独立控制空调系统，有效利用蒸发冷却高温冷水机温度较低的排风对新风进行预冷，然后进入风冷冷凝器，带走冷凝热，提高冷凝效率，实现了能量的梯级利用。
3)本发明的温湿度独立控制空调系统采用蒸发冷却高温冷水机组与新风除湿机组联合运行，实现了温湿度独立控制，有效避免了房间末端装置结露带来的问题。
4)本发明的温湿度独立控制空调系统在过渡季节使用时，关闭新风除湿机组，由蒸发冷却高温冷水机组和空气-空气换热器联合运行，满足空调房间的温湿度要求。
附图说明
图1是本发明基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统的结构示意图。
图中，1.排风机，2.挡水板，3.布水器，4.填料，5.水箱，6.水泵，7.显热末端，8.过滤器，9.风冷冷凝器，10.压缩机，11.节流阀，12.蒸发器，13.送风机，14.进风窗，15.排风窗，16.进风口，17.送风口，18.入风口，19.用户回水管道，20.用户供水管道；A.蒸发冷却高温冷水机组，B.新风除湿机组，C.空气-空气换热器，D.空调房间；G1.第一风管，G2.第二风管，G3.第三风管，G4.第四风管，G5.第五风管，G6.第六风管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统，其结构如图1所示，包括有通过风管网连接的蒸发冷却高温冷水机组A、新风除湿机组B及空气-空气换热器C，蒸发冷却高温冷水机组A、新风除湿机组B分别与空调房间D连接，蒸发冷却高温冷水机组A通过水管组与空调房间D内的显热末端7连接。
蒸发冷却高温冷水机组A，如图1所示，包括有机组壳体，机组壳体一侧壁上设置有进风窗14，进风窗14通过第四风管G4与空调房间D连通；机组壳体内设置有直接蒸发冷却单元，直接蒸发冷却单元的上方设置有挡水板2，挡水板2上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风窗15，排风窗15内设置有排风机1，排风窗15通过第五风管G5与空气-空气换热器C连接。
直接蒸发冷却单元，包括有水平设置的填料4，填料4的上方设置有布水器3，布水器3由喷淋管和均匀设置于喷淋管上的多个喷嘴组成；填料4的下方设置有水箱5，填料4与水箱5之间形成风道；喷淋管、水箱5均与显热末端7连接。
喷淋管通过用户回水管道19与显热末端7的出水口连接，水箱5通过用户供水管道20与显热末端7的进水口连接，用户供水管道20上设置有水泵6。
显热末端7采用的是干式风机盘管或毛细管辐射末端。
新风除湿机组B采用的是制冷剂直接膨胀式新风除湿机组；其结构如图1所示，包括有壳体，壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口16、送风口17，进风口16通过第二风管G2与空气-空气换热器C连接，送风口17通过第三风管G3与空调房间D连接；壳体内按空气进入后流动方向依次设置有蒸发冷器12及送风机13；蒸发冷器12通过水管依次与节流阀11、风冷冷凝器9及压缩机10连接组成闭合回路，构成机械制冷系统，且风冷冷凝器9及压缩机10设置于壳体外。
风冷冷凝器9的入风口18通过第六风管G6与空气-空气换热器C连接，风冷冷凝器9的出风口与外界连通。
空气-空气换热器C还外接有第一风管G1，第一风管G1与外界的空气连通，且第一风管G1内设置有过滤器8。
本发明基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统的工作过程具体如下：
(1)水系统工作过程如下：
由蒸发冷却高温冷水机组A制取的高温冷水在水泵6的带动下，由水箱5沿用户供水管道20输送到空调房间D的显热末端7——干式风机盘管内，带走空调房间D的显热负荷，回水沿用户回水管道19输送到蒸发冷却高温冷水机组A的布水器3内进行喷淋；淋水润湿填料4后，在填料4的表面形成均匀水膜。水膜与穿过填料4的空气发生热湿交换，充分热湿交换后，得到高温冷水，落入水箱5中，进入下一轮循环，不断带走空调房间D的显热负荷。
(2)风系统工作过程如下；
夏季炎热高温时段：蒸发冷却高温冷水机组A与新风除湿机组B联合运行；
蒸发冷却高温冷水机组A的排风首先沿第五风管G5进入空气-空气换热器C中将室外新风预冷，然后再沿第六风管G6进入风冷冷凝器9中带走冷凝热，由于蒸发冷却高温冷水机组A的排风温度较低，有利于提高风冷冷凝器9的冷凝效率；另外，室外新风经过滤器8过滤后，沿第一风管G1进入空气-空气换热器C中，被蒸发冷却高温冷水机组A的排风预冷后，沿第二风管G2进入新风除湿机组B内，此时蒸发器12中的制冷剂吸收新风热量膨胀，新风被深度冷却除湿，温度减低，含湿量减少，低温干燥的新风由送风机13沿第三风管G3送入空调房间D内，带走房间湿负荷和部分显热负荷，空调房间D的排风沿第四风管G4进入蒸发冷却高温冷水机组A内，与填料4表面的水膜进行热湿交换，如此循环。
过渡季节，关闭新风除湿机组B：
室外新风经空气-空气换热器C预冷后，直接在送风机13的作用下经第三风管G3送入空调房间内，与显热末端7——干式风机盘管共同维持室内热舒适要求和卫生要求。
本发明基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统：将空调房间D的排风用作蒸发冷却高温冷水机组A的进风，由于排风温湿度基本恒定，温度基本维持在26℃，相对湿度60％左右，因此蒸发冷却高温冷水机组A的出水温度相对稳定，波动不大；空调房间D内的显热末端7采用的是干式风机盘管或毛细管辐射末端；蒸发冷却高温冷水机组A可以采用各种形式的开式冷水机组或者闭式冷水机组。
本发明基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统，将蒸发冷却高温冷水机组A、新风除湿机组B及空气-空气换热器C相结合，将空调房间D内温度较低的排风用作蒸发冷却高温冷水机组A的进风，有效回收排风冷量，能得到温度较低的冷水输送到显热末端7带走房间显热负荷；有效利用蒸发冷却高温冷水机温度A较低的排风对新风进行预冷，再进入风冷冷凝器9带走冷凝热，提高冷凝效率，实现了能量的梯级利用；蒸发冷却高温冷水机组A与新风除湿机组B联合运行实现了温湿度独立控制，有效避免了房间末端装置结露带来的问题。

Claims (10)

1.基于能量梯级利用的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，包括有通过风管网连接的蒸发冷却高温冷水机组(A)、新风除湿机组(B)及空气-空气换热器(C)，所述蒸发冷却高温冷水机组(A)、新风除湿机组(B)分别与空调房间(D)连接，所述蒸发冷却高温冷水机组(A)通过水管组与所述空调房间(D)内的显热末端(7)连接。
2.根据权利要求1所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述蒸发冷却高温冷水机组(A)，包括有机组壳体，所述机组壳体一侧壁上设置有进风窗(14)，所述进风窗(14)通过第四风管(G4)与空调房间(D)连通；
所述机组壳体内设置有直接蒸发冷却单元，所述直接蒸发冷却单元的上方设置有挡水板(2)，所述挡水板(2)上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风窗(15)，所述排风窗(15)通过第五风管(G5)与空气-空气换热器(C)连接；所述排风窗(15)内设置有排风机(1)。
3.根据权利要求2所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述直接蒸发冷却单元，包括有水平设置的填料(4)，所述填料(4)的上方设置有布水器(3)，所述布水器(3)由喷淋管和均匀设置于喷淋管上的多个喷嘴组成；
所述填料(4)的下方设置有水箱(5)，所述填料(4)与水箱(5)之间形成风道；
所述喷淋管、水箱(5)均与显热末端(7)连接。
4.根据权利要求3所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述喷淋管通过用户回水管道(19)与显热末端(7)的出水口连接，所述水箱(5)通过用户供水管道(20)与显热末端(7)的进水口连接。
5.根据权利要求1、3或4所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述显热末端(7)采用的是干式风机盘管或毛细管辐射末端。
6.根据权利要求4所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述用户供水管道(20)上设置有水泵(6)。
7.根据权利要求1所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述新风除湿机组(B)采用的是制冷剂直接膨胀式新风除湿机组。
8.根据权利要求7所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述制冷剂直接膨胀式新风除湿机组，包括有壳体，所述壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口(16)、送风口(17)，所述进风口(16)通过第二风管(G2)与空气-空气换热器(C)连接，所述送风口(17)通过第三风管(G3)与空调房间(D)连接；
所述壳体内按空气进入后流动方向依次设置有蒸发器(12)及送风机(13)；所述蒸发器(12)通过水管依次与节流阀(11)、风冷冷凝器(9)及压缩机(10)连接组成闭合回路，构成机械制冷系统，所述风冷冷凝器(9)及压缩机(10)设置于壳体外。
9.根据权利要求8所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述风冷冷凝器(9)的入风口(18)通过第六风管(G6)与空气-空气换热器(C)连接，所述风冷冷凝器(9)的出风口与外界连通。
10.根据权利要求1、8或9所述的温湿度独立控制空调系统，其特征在于，所述空气-空气换热器(C)还外接有第一风管(G1)，所述第一风管(G1)与外界空气连通，且第一风管(G1)内设置有过滤器(8)。
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