CN104791932A - 带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，包括有机组壳体，机组壳体两相对的侧壁上分别设置有一次风进风口、送风口；机组壳体内设置有自动控制系统和蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，自动控制系统与蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统连接。本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，利用自动控制系统实现了蒸发冷却与机械制冷联合空调机组内三种运行模式的准确切换，以便于适应不同的环境。

Description

带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组。
背景技术
目前，蒸发冷却与机械制冷联合的空调机组主要具有以下三种工作模式，分别是：间接蒸发冷却与机械制冷联合模式、间接蒸发冷却与直接蒸发冷却联合模式、单独直接蒸发冷却模式；通过对这三种工作模式进行合理的切换，就能实现在不同季节的合理应用，特别是在过渡季节，能充分利用自然冷源，达到节能的目的。
在相同的干球温度、相同的相对湿度、不同的大气压条件下，空气的焓值是不同的。现有的用于控制蒸发冷却与机械制冷联合空调机组内三种工作模式的控制系统没有考虑到不同地区、不同大气压对空气调节过程的影响，而且控制系统中的湿度传感器只能得出相对湿度，由相对湿度得出的焓值不足以精确的指导切换合适的工作模式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，利用自动控制系统，实现了对蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统内三种运行模式的准确切换，能适应不同的环境。
本发明所采用的技术方案是，带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，包括有机组壳体，机组壳体两相对的侧壁上分别设置有一次风进风口、送风口；机组壳体内设置有自动控制系统和蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，自动控制系统与蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统连接。
本发明的特点还在于：
蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，包括有按一次风流动方向依次设置的过滤器、间接蒸发冷却单元、直接膨胀式蒸发器、直接蒸发冷却单元、挡水板及一次风机；过滤器的下方设置有压缩机，间接蒸发冷却单元的上方设置有冷凝器及节流阀；冷凝器及节流阀上方对应机组壳体顶壁上设置有排风口，排风口内设置有二次风机；压缩机依次与冷凝器、节流阀及直接膨胀式蒸发器连接构成闭合回路，形成机械制冷单元；
自动控制系统，包括有DDC控制器，DDC控制器分别通过数据线与电动调节阀、进风温湿度传感器、二次风机变频器、二次风机压差开关、间接蒸发冷却后温湿度传感器、送风温湿度传感器、一次风机压差开关、一次风机变频器、直接蒸发冷却用水泵变频器、间接蒸发冷却用水泵变频器、压缩机电机、过滤器压差开关连接。
电动调节阀及进风温湿度传感器均设置于一次风进风口内；一次风进风口内还设置的一次风风阀，一次风风阀通过导线与电动调节阀连接。
过滤器压差开关连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于过滤器的进风侧和出风侧。
间接蒸发冷却后温湿度传感器设置于间接蒸发冷却单元的一次风出风侧；间接蒸发冷却单元采用的是管式间接蒸发冷却器。
管式间接蒸发冷却器，包括有换热管组，换热管组由多根水平设置的换热管组成；换热管组的上方设置有布水器，换热管组的下方设置有集水箱，集水箱通过供水管与布水器连接，供水管上设置有间接蒸发冷却单元用循环水泵；间接蒸发冷却单元用循环水泵通过导线与间接蒸发冷却用水泵变频器连接；换热管组与集水箱之间形成二次风流道，二次风流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次风入口。
二次风机变频器、二次风机压差开关分别通过导线与二次风机连接；二次风机压差开关连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于二次风机的进风侧和出风侧。
压缩机电机与机械制冷单元内的压缩机连接。
直接蒸发冷却单元，包括有填料，填料的上方设置有喷淋器；填料的下方设置有水箱，水箱通过蓄水管与喷淋器连接，蓄水管上设置有直接蒸发冷却单元用循环水泵；直接蒸发冷却单元用循环水泵通过导线与直接蒸发冷却用水泵变频器连接。
送风温湿度传感器设置于挡水板与一次风机之间；一次风机压差开关、一次风机变频器分别通过导线与一次风机连接；一次风机压差开关连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于一次风机的进风侧、出风侧。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组中，通过引入大气压对焓值计算的修正，提高了自动控制的精度，使得蒸发冷却-机械制冷联合空调机组内的三种运行模式切换时更加准确。
(2)利用本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，可以对要送风的温度和湿度进行预先设定，能针对不同的建筑物冷负荷与湿负荷的实际情况进行适当的调整。
(3)利用本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，能够使蒸发冷却-机械制冷联合空调机组在夏季较凉爽的天气或夜间采取自然冷却的方式，更加节能的为室内营造舒适的环境。
(4)本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，可以通过对空气处理过程中温度、湿度变化进行检测，并由一次风机变频器、二次风机变频器改变一次风量、二次风量比，还可以通过间接蒸发冷却单元用循环水泵、直接蒸发冷却单元用循环水泵调整间接蒸发冷却单元和直接蒸发冷却单元的淋水量，最终达到节水及节电的目的。
附图说明
图1是本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组的结构示意图；
图2是本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组内自动控制系统与蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统的电路连接示意图；
图3是本发明的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组运行时的工作流程图。
图中，1.一次风风阀，2.电动调节阀，3.进风温湿度传感器，4.过滤器，5.换热管组，6.二次风机，7.二次风机变频器，8.二次风机压差开关，9.冷凝器，10.节流阀，11.间接蒸发冷却后温湿度传感器，12.直接膨胀式蒸发器，13.填料，14.送风温湿度传感器，15.一次风机压差开关，16.一次风机，17.一次风机变频器，18.直接蒸发冷却用水泵变频器，19.二次风入口，20.间接蒸发冷却用水泵变频器，21.压缩机电机，22.压缩机，23.过滤器压差开关，24.一次风流道，25.供水管，26.蓄水管，27.间接蒸发冷却单元用循环水泵，28.直接蒸发冷却单元用循环水泵，29.送风口，30.一次风进风口，31.挡水板，32.排风口，33.DDC控制器，34.集水箱，35.水箱，36.布水器，37.喷淋器。
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。
本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其结构如图1所示，包括有机组壳体，机组壳体两相对的侧壁上分别设置有一次风进风口30、送风口29；机组壳体内设置有自动控制系统及蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，自动控制系统与蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统连接。
蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，包括有按一次风流动方向依次设置的过滤器4、间接蒸发冷却单元、直接膨胀式蒸发器12、直接蒸发冷却单元、挡水板31及一次风机16，过滤器4的下方设置有压缩机22，间接蒸发冷却单元的上方设置有冷凝器9及节流阀10，冷凝器9及节流阀10上方对应机组壳体顶壁上设置有排风口32，排风口32内设置有二次风机6；压缩机22依次与冷凝器9、节流阀10及直接膨胀式蒸发器12连接构成闭合回路，形成机械制冷单元。
冷凝器9采用的是风冷式冷凝器。
自动控制系统，如图1及图2所示，包括有DDC控制器33(又称直接数字控制器)，DDC控制器33分别通过数据线与电动调节阀2、进风温湿度传感器3、二次风机变频器7、二次风机压差开关8、间接蒸发冷却后温湿度传感器11、送风温湿度传感器14、一次风机压差开关15、一次风机变频器17、直接蒸发冷却用水泵变频器18、间接蒸发冷却用水泵变频器20、压缩机电机21、过滤器压差开关23连接。
电动调节阀2及进风温湿度传感器3均设置于一次风进风口30内，一次风进风口30内还设置有一次风风阀1，一次风风阀1通过导线与电动调节阀2连接。
过滤器压差开关23连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于过滤器4的进风侧和出风侧。
间接蒸发冷却后温湿度传感器11设置于间接蒸发冷却单元的一次风出风侧；间接蒸发冷却单元采用的是管式间接蒸发冷却器。
管式间接蒸发冷却器的结构为，包括有换热管组5，换热管组5由多根水平设置的换热管组成；换热管组5的上方设置有布水器36，换热管组5的下方设置有集水箱34，集水箱34通过供水管25与布水器36连接，供水管25上设置有间接蒸发冷却单元用循环水泵27；间接蒸发冷却单元用循环水泵27通过导线与间接蒸发冷却用水泵变频器20连接；换热管组5与集水箱34之间形成二次风流道，二次风流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次风入口19。
二次风机变频器7、二次风机压差开关8分别通过导线与二次风机6连接；二次风机压差开关8连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于二次风机6的进风侧和出风侧。
压缩机电机21通过导线与机械制冷单元内的压缩机22连接。
直接蒸发冷却单元，包括有填料13，填料13的上方设置有喷淋器37，填料的下方设置有水箱35，水箱35通过蓄水管26与喷淋器37连接，蓄水管26上设置有直接蒸发冷却单元用循环水泵28，直接蒸发冷却单元用循环水泵28通过导线与直接蒸发冷却用水泵变频器18连接。
送风温湿度传感器14设置于挡水板31与一次风机16之间。
一次风机压差开关15、一次风机变频器17分别通过导线与一次风机16连接；一次风机压差开关15连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于一次风机16的进风侧、出风侧。
本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组的工作原理如下：
本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组主要是基于焓差法对蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统内的多种运行模式进行控制，一次风经一次风进风口30进入机组壳体内，经过滤器4过滤后，一次风流动过程中，依次流经进风温湿度传感器3，间接蒸发冷却后温湿度传感器11及送风温湿度传感器14，进风温湿度传感器3、间接蒸发冷却后温湿度传感器11及送风温湿度传感器14实现了对一次空气各个处理过程的温度和湿度的检测，通过对各点的焓值进行比较来切换运行模式。
本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组中主要部件的作用：
(1)蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统：
蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统内设置有三大核心制冷部件，分别是间接蒸发冷却单元、机械制冷单元及直接蒸发冷却单元；这三大核心制冷部件主要用于对空气的温度和湿度进行调节后，将舒适的冷风送入空调区域，用于降温，能有效的调节室内空气；
通过对蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统内三大核心制冷部件的合理调配，可以实现在不同的季节或不同的环境下，根据具体的需求，运行适合的制冷部件，不仅能提高制冷效率，还能有效的节省能耗。
(2)自动控制系统：
自动控制系统内包括有与DDC控制器33连接的电动调节阀2、进风温湿度传感器3、二次风机变频器7、二次风机压差开关8、间接蒸发冷却后温湿度传感器11、送风温湿度传感器14、一次风机压差开关15、一次风机变频器17、直接蒸发冷却用水泵变频器18、间接蒸发冷却用水泵变频器20、压缩机电机21、过滤器压差开关23；
其中，自动控制系统中DDC控制器33，又称直接数字控制器；用于总体控制电动调节阀2、进风温湿度传感器3、二次风机变频器7、二次风机压差开关8、间接蒸发冷却后温湿度传感器11、送风温湿度传感器14、一次风机压差开关15、一次风机变频器17、直接蒸发冷却用水泵变频器18、间接蒸发冷却用水泵变频器20、压缩机电机21、过滤器压差开关23的运转；
进风温湿度传感器3：用于检测由进风口进入机组壳体内的空气温湿度，可以将得到的空气温度和湿度与预先设定的送风温度和湿度进行比较，以便适用合理的工作模式；
过滤器压差开关23：用于检测过滤器4进风侧和出风侧风压的压差，通过风压压差的大小判断过滤器4是否发生堵塞，保证过滤器4洁净程度，其上可以连接压差报警单元，可以用于提醒是否需要更换过滤器4；
间接蒸发冷却后温湿度传感器11：用于检测经间接蒸发冷却单元处理后空气的温度和湿度；
送风温湿度传感器14：用于控制送风焓值，使得送风焓值与预先设定的送风焓值之间的差值在空调送风精度内；
间接蒸发冷却用水泵变频器20：在间接蒸发冷却单元内，用于控制间接蒸发冷却单元用循环水泵27，实现了对直接蒸发冷却单元内布水喷淋器37供水量的调节；
直接蒸发冷却用水泵变频器18：在直接蒸发冷却单元内，用于控制直接蒸发冷却单元用循环水泵28，实现了对直接蒸发冷却单元内喷淋器37供水量的调节；
一次风机变频器17和一次风机压差开关15均作用于一次风机16；二次风机变频器7和二次风机压差开关8均作用于二次风机6；对于不同的季节，其空气湿润程度不同，通过一次风机变频器17控制一次风量，通过二次风机变频器7控制二次风量，完成对一、二次风比例变化的调节；一次风机压差开关15用于保证一次风机16的正常运行；二次风机压差开关8用于保证二次风机6的正常运行。
本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组的工作流程具体如下：
如图3所示，在确定房间冷负荷与湿负荷的特点后，输入设定好送风的温度、湿度以及大气压信号(通过设置一个压力传感器即可检测得到)；
开启本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，利用电动调节阀2打开一次风风阀1，并开启一次风机16，此时进风温湿度传感器3能够采集到进风的温度值、湿度值，将采集到的进风温度值、湿度值与设定的送风温度值、湿度值经过焓值计算及大气压修正后，比较进风焓值与设定的送风焓值的大小：
若进风的焓值小于设定的送风焓值，则带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组内的直接蒸发冷却单元单独运行，此时仅需要开启直接蒸发冷却单元和一次风机16；
若进风的焓值大于设定的送风焓值，则在开启直接蒸发冷却单元的同时开启间接蒸发冷却单元，然后延时5min待直接蒸发冷却单元和间接蒸发冷却单元运行稳定后，再引入间接蒸发冷却后温湿度传感器11经焓值计算和大气压修正的焓值数据，与设定的送风焓值再次进行比较：
若经间接蒸发冷却后温湿度传感器11得到的焓值小于设定的送风焓值，则保持间接蒸发冷却单元与直接蒸发冷却单元联合运行；
若经间接蒸发冷却后温湿度传感器11得到的焓值大于设定的送风焓值，则保持间接蒸发冷却单元开启，关闭直接蒸发冷却单元，然后开启压缩机电机21，使得由压缩机22、直接膨胀式蒸发器12、节流阀10、冷凝器9组成的机械制冷单元循环运转起来。
本发明带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，利用自动控制系统实现了蒸发冷却与机械制冷联合空调机组内三种运行模式的准确切换，以便于适应不同的环境，不仅提高了制冷效率，还有效节省了能耗。

Claims (10)

1.带自动控制系统的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，包括有机组壳体，所述机组壳体两相对的侧壁上分别设置有一次风进风口(30)、送风口(29)；所述机组壳体内设置有自动控制系统和蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，所述自动控制系统与蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统连接。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述蒸发冷却-机械制冷联合冷却系统，包括有按一次风流动方向依次设置的过滤器(4)、间接蒸发冷却单元、直接膨胀式蒸发器(12)、直接蒸发冷却单元、挡水板(31)及一次风机(16)；所述过滤器(4)的下方设置有压缩机(22)，所述间接蒸发冷却单元的上方设置有冷凝器(9)及节流阀(10)；冷凝器(9)及节流阀(10)上方对应机组壳体顶壁上设置有排风口(32)，排风口(32)内设置有二次风机(6)；所述压缩机(22)依次与冷凝器(9)、节流阀(10)及直接膨胀式蒸发器(12)连接构成闭合回路，形成机械制冷单元；
所述自动控制系统，包括有DDC控制器(33)，所述DDC控制器(33)分别通过数据线与电动调节阀(2)、进风温湿度传感器(3)、二次风机变频器(7)、二次风机压差开关(8)、间接蒸发冷却后温湿度传感器(11)、送风温湿度传感器(14)、一次风机压差开关(15)、一次风机变频器(17)、直接蒸发冷却用水泵变频器(18)、间接蒸发冷却用水泵变频器(20)、压缩机电机(21)、过滤器压差开关(23)连接。
3.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述电动调节阀(2)及进风温湿度传感器(3)均设置于一次风进风口(30)内；
所述一次风进风口(30)内还设置的一次风风阀(1)，所述一次风风阀(1)通过导线与电动调节阀(2)连接。
4.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述过滤器压差开关(23)连接有两个风压检测头，所述两个风压检测头分别设置于过滤器(4)的进风侧和出风侧。
5.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述间接蒸发冷却后温湿度传感器(11)设置于间接蒸发冷却单元的一次风出风侧；
所述间接蒸发冷却单元采用的是管式间接蒸发冷却器。
6.根据权利要求5所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述管式间接蒸发冷却器，包括有换热管组(5)，所述换热管组(5)由多根水平设置的换热管组成；
所述换热管组(5)的上方设置有布水器，所述换热管组(5)的下方设置有集水箱(34)，所述集水箱(34)通过供水管(25)与布水器(36)连接，所述供水管(25)上设置有间接蒸发冷却单元用循环水泵(27)；
所述间接蒸发冷却单元用循环水泵(27)通过导线与间接蒸发冷却用水泵变频器(20)连接；
所述换热管组(5)与集水箱之间形成二次风流道，所述二次风流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次风入口(19)。
7.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述二次风机变频器(7)、二次风机压差开关(8)分别通过导线与二次风机(6)连接；
所述二次风机压差开关(8)连接有两个风压检测头，两个风压检测头分别设置于二次风机(6)的进风侧和出风侧。
8.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述压缩机电机(21)与机械制冷单元内的压缩机(22)连接。
9.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述直接蒸发冷却单元，包括有填料(13)，所述填料(13)的上方设置有喷淋器(37)；所述填料的下方设置有水箱(35)，所述水箱(35)通过蓄水管(26)与喷淋器(37)连接，所述蓄水管(26)上设置有直接蒸发冷却单元用循环水泵(28)；
所述直接蒸发冷却单元用循环水泵(28)通过导线与直接蒸发冷却用水泵变频器(18)连接。
10.根据权利要求2所述的蒸发冷却-机械制冷联合空调机组，其特征在于，所述送风温湿度传感器(14)设置于所述挡水板(31)与一次风机(16)之间；
所述一次风机压差开关(15)、一次风机变频器(17)分别通过导线与所述一次风机(16)连接；
所述一次风机压差开关(15)连接有两个风压检测头，所述两个风压检测头分别设置于一次风机(16)的进风侧、出风侧。
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