CN104949242A - 一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组及工作方法，包括模块化磁悬浮离心式冷水机组、冷水水泵、表冷器、无刷直流电机驱动的离心式风机、消声器、空气净化器；表冷器是一种表面式换热器；空气净化器为驻极体静电空气过滤器和无光催化净化器组合；冷水水泵置于空调机组箱体内；机组控制器置于空调机组箱体内。工作方法是：空气通过空气净化器组合被过滤、杀菌和去除有害气体，经过表冷器被冷却干燥，然后经消音器消音后被吹出。由于采用模块化磁悬浮离心式冷水机组，采用无级调速无刷直流电机驱动的离心式风机，采用这种组合，集成式整体冷冻空调机组耗电量大幅度减少，冷冻机房和空调机房占地面积和空间大幅度缩小，节能减排效果十分明显。

Description

一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组及工作方法

技术领域

本发明涉及采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组和工作方法。

背景技术

组合式空调机组是集中式空调系统中主要空气处理设备之一，具有冷却干燥、加热加湿、空气净化等多种功能。常规的组合式空调机组的主要缺点是：1）由于送风量较大，所以配套风机和电机一般均采用皮带连接，因此风机段长度较长，一般达到3～4m，导致机组占地面积较大，与此同时，由于所采用的普通电机和风机效率偏低，噪声较高，如果采用变换风量则需要另设变频器，且效率会随风量减少而下降，风机能耗在制冷空调系统中所占比例高达35%以上； 2）除特种机组外，一般组合式空调机组所采用空气过滤器过滤效率过低，且对有害气体缺少处理手段。

冷水机组是冷冻空调系统的核心部件，常规冷冻机房的缺点是，耗电量高，占地面积大，自动化程度低，节能减排尚存在很大的余地。

无刷直流电机是一种高效率、长寿命，可以实现无级调速的通用电气产品，已经广泛应用各个领域。但是，目前无刷直流电机的制造技术和控制方法尚属高新技术范畴，尤其是大中型无刷直流电机的制造十分困难，与此同时将无刷直流电机与组合式空调机组配套的离心风机配套，更是不易，必须进行系统优化设计，并有自动控制系统相配合，目前国内尚无人将无刷直流电机应用到组合式空调机组中。本发明者是国内最早在空调领域成功采用这无刷直流电机，并在2000年申请中国专利，2002年获得授权：CN2489255Y。

雾霾空气导致的空气污染已经成为上至中央领导，下至普通老百姓关注的大问题。目前组合空调机组采用的空气过滤器性能单一，过滤效率低，阻力大。将驻极体静电空气过滤材料和无光催化材料组合的空气净化单元替代目前的常规空气过滤器，将大大改善室内空气质量。所谓驻极体静电空气过滤材料就是在生产非织造布时，让纤维材料在融喷过程中多次通过高压电场，使纤维永久荷电，形成带静电的无纺布。这项技术虽然发明迄今已经有36年的历史，但是由于技术复杂，要获得高过滤效率、低阻力和价格低廉的产品十分困难，所以国内外目前只有寥寥几家公司掌握了可以在空气净化领域内大规模应用的产品。在空调净化产品中应用的实例甚少。无光催化材料是光催化（光触媒）第三代产品，无光催化液体主要成分是无毒无害的二氧化钛。二氧化钛作为加速氧化还原反应，使有害气体迅速氧化分解为稳定且无害的物质（水、二氧化碳），以达到净化空气、杀菌、防臭和分解有害气体的功能。本发明者是国内最早在空调净化领域成功采用这两种材料，并在2003年申请中国专利，2004年获得授权：CN2628056Y。2012年申请中国专利，2013年获得授权：201320263237.X。

发明内容

鉴于上述缺陷，本发明提供一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组及工作方法。

    一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组包括模块化磁悬浮离心式冷水机组和组合式空调机组，模块化磁悬浮离心式冷水机组包括制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置，模块化磁悬浮离心式冷水机组通过冷水水泵向组合式空调机组中的表冷器提供冷水用于制冷和除湿；制冷压缩机为磁悬浮离心式压缩机，蒸发器是水冷板式换热器，冷凝器是水冷板式换热器；在组合式空调机组上设有进风口和出风口，组合式空调机组包括空气净化单元、表冷器和风机单元，风机单元包括无刷直流电机和通过无刷直流电机驱动的离心式风机；室外空气或室外空气和室内空气的混合空气通过空气净化单元被过滤、杀菌和去除有害气体，然后经过表冷器被冷却和干燥，冷却干燥后的空气被无刷直流电机驱动的离心式风机送出，离心式风机送出的空气通过消声器降噪，然后通过出风口被送出，机组控制器对模块化磁悬浮离心式冷水机组的制冷压缩机和无刷直流电机进行调节，实现变冷量和变风量控制；制冷压缩机对蒸发器输送回来的低温、低压冷媒蒸汽进行压缩；冷凝器是水冷板式换热器，对制冷压缩机出来的高温、高压冷媒蒸汽进行冷却，其热量被冷却水带走；节流装置对冷凝器出来的低温、高压冷媒液体进行节流，节流后的低温、低压气液两相混合冷媒进入蒸发器，表冷器来的回水在蒸发器中进行热交换，换热降温后的冷水通过冷水水泵输送重新进入表冷器中，完成制冷循环。

进一步的，模块化磁悬浮离心式冷水机组为一台以上。

进一步的，在进风口和出风口处设有风量调节阀，所述风量调节阀由二片以上对开叶片组成，对风量进行调节。

进一步的，空气净化单元设在进风口处，所述空气净化单元的空气净化材料为驻极体静电过滤器和无光催化空气净化器，净化单元具有过滤空气中可吸入颗粒、杀菌、分解有害气体的功能。

进一步的，冷水水泵置于模块化磁悬浮离心式冷水机组和表冷器之间，用于冷水循环。

进一步的，在表冷器下方设有冷凝水盘，冷凝水盘承接表冷器冷凝下落的冷凝水。

    本发明的有益效果是：采用配套磁悬浮压缩机的离心式冷水机组，可以大幅度降低制冷系统的能耗，制冷空调系统的效率可以大幅度提高。与此同时，模块式磁悬浮离心式冷水机组充分利用了磁悬浮压缩机的超小体积，再配合水冷板式换热器，使得冷水机组的体积大大缩小。相较于现有技术，本发明将冷水机组和组合式空调机组集成为一体，且制冷压缩机组采用高效磁悬浮制冷压缩机，组合式空调机组采用无级调速无刷直流电机驱动的无涡壳离心风机，大幅度减少了制冷空调系统的能耗、初投资和占地面积。与此同时，通过箱体内设置的两级过滤器，第一级过滤器对进入箱体内空气中的可吸入颗粒物进行过滤、第二级过滤器对经过第一级过滤器过滤后的空气进一步杀菌和分解有害气体。

附图说明

图1为本发明采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组的整体结构示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达成预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参阅图1，本发明较佳实施例所示的一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组1000，包括模块化磁悬浮离心式冷水机组100和组合式空调机组200，模块化磁悬浮离心式冷水机组100为一台，也可以为多台；模块化磁悬浮离心式冷水机组100包括制冷压缩机110、蒸发器120、冷凝器130、节流装置140，通过冷水水泵160向组合式空调机组200中的表冷器240提供冷水用于制冷和除湿，冷水水泵160置于模块化磁悬浮离心式冷水机组100和表冷器240之间；制冷压缩机110为磁悬浮离心式压缩机，蒸发器120是水冷板式换热器，冷凝器130是水冷板式换热器；在组合式空调机组200上设有进风口和出风口，组合式空调机组200内设有空气净化单元230、表冷器240和风机单元270，风机单元270包括无刷直流电机250和无刷直流电机250驱动的离心式风机260；室外空气或室外空气和室内空气混合后通过空气净化单元230被过滤、杀菌和去除有害气体，然后经过表冷器240被冷却干燥，冷却干燥后的空气被无刷直流电机250驱动的离心式风机260送出，空气最后通过出风口被送出，对噪声有要求的场合，风机送出的空气先通过消声器280降噪，然后通过出风口被送出。控制器290对模块化磁悬浮离心式冷水机组100的制冷压缩机110和无刷直流电机250进行调节，实现变冷量和变风量控制。

制冷压缩机110对蒸发器120输送回来的低温、低压冷媒蒸汽进行压缩；冷凝器130对制冷压缩机出来的高温、高压冷媒蒸汽进行冷却，其热量被冷却水带走；节流装置140对冷凝器130出来的低温、高压冷媒液体进行节流，节流后的低温、低压气液两相混合冷媒进入蒸发器120，在冷水水泵160的作用下，表冷器240来的回水在蒸发器120中进行热交换，换热降温后的冷水通过冷水水泵160输送重新进入表冷器240中，完成制冷循环。

在表冷器240下方设有冷凝水盘241，冷凝水盘241承接表冷器240冷凝下落的冷凝水。

本发明较佳实施例中，所述压缩冷凝机组100的制冷压缩机采用磁悬浮时，由于是无油压缩机，所以不存在由于压缩机回油导致的一系列问题。

所述组合式空调机组200包括箱体210，箱体210包括第一面板211、第二面板213。所述第一面板211设置有进风口，在进风口内设有风量调节阀220，第二面板213设置有出风口，在出风口内设有风量调节阀220，以供空气从进风口进入并从出风口吹出箱体210。本实施例中，所述箱体210为中空的封闭长方形箱体结构，所述进风口与所述出风口相对设置。所述风量调节阀220由二片以上对开叶片组成，对风量进行调节。

所述空气净化单元230包括第一级过滤器231及第二级过滤器232。所述第一级过滤器231采用驻极体静电过滤滤材，第二级过滤器232采用无光催化材料，呈方板状。所述第一级过滤器231与所述第二级过滤器232分别通过过滤器支架233并排固定在箱体210内。本实施例中，所述过滤器支架233设置在箱体210两侧板的内表面上，并形成导轨，以便放置和更换所述第一级过滤器231及第二级过滤器232。该第一级过滤器231能将空气中的直径大于0.5微米的可吸入颗粒物中的99%以上过滤掉。第二级过滤器232对过滤后的空气进行次级过滤杀菌和分解有害气体理。所述第一级过滤器231、第二级过滤器232均可拆卸地固定在过滤器支架233上，便于更换滤料，减少更换成本。

无光触媒材料主要成分是无毒无害的二氧化钛。二氧化钛作为加速氧化还原反应，使吸附在表面的氧气及水分子激发成极具活性的OH^―及O2^―自由基，这些氧化力极强的自由基几乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质及部分无机物质，使其迅速氧化分解为稳定且无害的物质（水、二氧化碳），以达到净化空气、杀菌、防臭的功用。空气中的细菌通过该第二级过滤器232时，可被无光触媒物质杀灭，有害气体被分解。

本发明较佳实施例中，所述换热器240为高效水冷式表面换热器（表冷器），蒸发器120出来的冷水由冷水水泵160输送进入组合式空调机组200内的表冷器240与空气进行换热，换热后的回水返回模块式磁悬浮离心式冷水机组100的蒸发器120内继续下一次制冷循环。

所述风机单元270通过风机支架271固定在箱体210内，所述风机单元270包括无刷直流电机250与离心式风机260。所述无刷直流电机250通过所述风机支架271固定，该无刷直流电机250的主轴（图未标）从所述风机支架271穿出。所述离心式风机260连接从风机支架271穿出的所述电机250的主轴，可在所述主轴的带动下转动。通过离心式风机260旋转，使得空气从所述第一面板211的风量调节阀220吸入，并通过表冷器240与空气进行换热，换热后的空气从所述第二面板213的风量调节阀220吹出。

    本发明较佳实施例中，无刷直流电机是永磁式同步电机的一种，不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势。该无刷直流电机250由机组控制器290控制，可以无级调速。

工作时，启动无刷直流电机250，无刷直流电机250带动所述离心式风机260旋转，空气从第一面板211的风量调节阀220吸入，被吸入的空气穿过第一级过滤器231、第二级过滤器232，并通过表冷器240与空气进行换热，换热后的空气从所述第二面板213的风量调节阀220吹出。此过程中，空气通过第一级过滤器231后，空气中的直径大于0.5微米的可吸入颗粒物中99%以上被过滤掉；通过第一级过滤器231过滤的空气，流经所述第二级过滤器232后，空气中的细菌被杀灭，有害气体被分解，空气被净化，本发明较佳实施例杀灭细菌率可接近100%。因此，经第一级过滤器231、第二级过滤器232后并从第二面板213的风量调节阀220吹出的空气洁净无菌。

在有噪声要求的场合，集成式机组可以增设消声段280，消声段280采用片式消声器达到降噪达标的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000），其特征在于：包括模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）和组合式空调机组（200），模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）包括制冷压缩机（110）、蒸发器（120）、冷凝器（130）、节流装置（140），模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）通过冷水水泵（160）向组合式空调机组（200）中的表冷器（240）提供冷水用于制冷和除湿；在组合式空调机组（200）上设有进风口和出风口，组合式空调机组（200）包括空气净化单元（230）、表冷器（240）和风机单元（270），风机单元（270）包括无刷直流电机（250）和通过无刷直流电机（250）驱动的离心式风机（260）；室外空气或室外空气和室内空气的混合空气通过空气净化单元（230）被过滤、杀菌和去除有害气体，然后经过表冷器（240）被冷却和干燥，冷却干燥后的空气被无刷直流电机（250）驱动的离心式风机（260）送出，离心式风机（260）送出的空气通过消声器（280）降噪，然后通过出风口被送出，机组控制器（290）对模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）的制冷压缩机（110）和无刷直流电机（250）进行调节，实现变冷量和变风量控制；制冷压缩机（110）为磁悬浮离心式压缩机，蒸发器（120）是水冷板式换热器，制冷制冷压缩机（110）对蒸发器（120）输送回来的低温、低压冷媒蒸汽进行压缩；冷凝器（130）是水冷板式换热器，对制冷压缩机出来的高温、高压冷媒蒸汽进行冷却，其热量被冷却水带走；节流装置（140）对冷凝器（130）出来的低温、高压冷媒液体进行节流，节流后的低温、低压气液两相混合冷媒进入蒸发器（120），表冷器（240）来的回水在蒸发器（120）中进行热交换，换热降温后的冷水通过冷水水泵（160）输送重新进入表冷器（240）中，完成制冷循环。

2.根据权利要求1所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000），其特征在于：模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）为一台以上。

3.根据权利要求1所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000），其特征在于：在进风口和出风口处设有风量调节阀（220），所述风量调节阀（220）由二片以上对开叶片组成，对风量进行调节。

4.根据权利要求1所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000），其特征在于：空气净化单元（230）设在进风口处，所述空气净化单元（230）的空气净化材料为驻极体静电过滤器（231）和无光催化空气净化器（232），净化单元（230）具有过滤空气中可吸入颗粒、杀菌、分解有害气体的功能。

5.根据权利要求1所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000），其特征在于：冷水水泵（160）置于模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）和表冷器（240）之间，用于冷水循环。

6.根据权利要求1所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000），其特征在于：在表冷器（240）下方设有冷凝水盘（241），冷凝水盘（241）承接表冷器（240）冷凝下落的冷凝水。

7.一种如权利要求1所述采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000）的工作方法，其特征在于：室外空气或室外空气和室内空气的混合空气通过空气净化单元（230）被过滤、杀菌和去除有害气体，然后经过表冷器（240）被冷却和干燥，冷却干燥后的空气被无刷直流电机（250）驱动的离心式风机（260）送出，离心式风机（260）送出的空气通过消声器（280）降噪，然后通过出风口被送出，机组控制器（290）对模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）的制冷压缩机（110）和无刷直流电机（250）进行调节，实现变冷量和变风量控制；制冷压缩机（110）对蒸发器（120）输送回来的低温、低压冷媒蒸汽进行压缩；冷凝器（130）对制冷压缩机出来的高温、高压冷媒蒸汽进行冷却，其热量被冷却水带走；节流装置（140）对冷凝器（130）出来的低温、高压冷媒液体进行节流，节流后的低温、低压气液两相混合冷媒进入蒸发器（120），表冷器（240）来的回水在蒸发器（120）中进行热交换，换热降温后的冷水通过冷水水泵（160）输送重新进入表冷器（240）中，完成制冷循环。

8.根据权利要求8所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000）的工作方法，其特征在于：模块化磁悬浮离心式冷水机组（100）为一台以上。

9.根据权利要求8所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000）的工作方法，其特征在于：在进风口和出风口处设有风量调节阀（220），所述风量调节阀（220）由二片以上对开叶片组成，对风量进行调节。

10.根据权利要求8所述的采用表冷器的集成式整体冷冻空调机组（1000）的工作方法，其特征在于：空气净化单元（230）设在进风口处，所述空气净化单元（230）的空气净化材料为驻极体静电过滤器（231）和无光催化空气净化器（232），净化单元（230）具有过滤空气中可吸入颗粒、杀菌、分解有害气体的功能。