CN106057054A - 一种模块化集中式空调实验设备 - Google Patents

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丰敏
高楠
陈付齐
李新锐
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Abstract

本发明提供的模块化集中式空调实验设备，具有集中式空气处理单元、风机盘管单元、水源热泵机组单元、集中检测控制单元、水循环单元；实验平台采用模块化组合，实验人员可根据实验需要，将各模块灵活组合，从而实现对多项室内环境控制内容进行实验操作，另外，由于各个模块体积较小，便于在有限的空间内集中呈现、操作，从而使得参加实验操作的每位学员都能对整个实验过程有更加深刻、直观的认识；同时，将所有模块综合在一起则能提供进行复杂的室内环境控制系统级的实验。

Description

一种模块化集中式空调实验设备
技术领域
本发明涉及一种空调实验设备，具体涉及一种模块化集中式空调实验设备。
背景技术
学员们使用空调实验设备进行实验，他们通过实验课程可以巩固所学的理论知识，并且增加对实物的感性认识。目前集中式空调实验装置的现状为多采用单体式模拟教学实验装置，或者是采用大型的工程应用装置，这些实验装置存在以下问题：单体式模拟教学实验装置结构简单、功能单一，一旦结构确定，教师只能根据已有资源确定实验内容，从而导致学生对实验内容缺乏系统性的认识，另外，大型的工程应用装置占地较大，且各功能部件比较分散，同时操作复杂，能耗大，运行费用高。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种模块化集中式空调实验设备。
本发明提供了一种模块化集中式空调实验设备，具有这样的特征，具有：集中式空气处理单元，用于对空气进行集中冷却、除湿和加热处理，包括表冷段进出水口、表冷段冷凝水出口、盘管加热段进出水口、加湿段冷凝水出口；风机盘管单元，具有卧式风机盘管和卡式风机盘管，用于对空气进行分散冷却、除湿和加热处理，包括卧式风机盘管进出水口、卧式风机盘管冷凝水出口、卡式风机盘管进出水口、卡式风机盘管冷凝水出口；水源热泵机组单元，用于向集中式空气处理单元或风机盘管单元提供冷热源，包括蒸发器进出水口、冷凝器进出水口；集中检测控制单元，用于集中检测水源热泵机组单元、风机盘管单元及集中式空气处理单元中的基本参数，以及用于集中控制集中式空气处理单元中空调箱的送风温度、送风湿度、送风风速及露点温度；其特征在于，还包括水循环单元，水循环单元包括：冷冻水管路、冷却水管路、冷凝水管路，其中，冷冻水管路包括冷冻水供水管路和冷冻水回水管路，冷却水管路包括冷却水供水管路和冷却水回水管路。
在本发明提供的模块化集中式空调实验设备中，还可以具有这样的特征：其中，水源热泵机组单元包括：水源热泵机组、冷热水泵、水源水泵，用于向集中式空气处理设备模块或风机盘管模块提供冷热源。
另外，在本发明提供的模块化集中式空调实验设备中，还可以具有这样的特征：其中，集中式空气处理设备单元包括：一台空气处理空调箱，空气处理空调箱顺次设置有：第一混合段、过滤段、表冷段、第二混合段、盘管加热段及电加热段、加湿段、风机送风段，用于对空气进行集中冷却、除湿和加热处理。
另外，在本发明提供的模块化集中式空调实验设备中，还可以具有这样的特征：其中，集中控制检测单元包括：复数个PID控制环路，用于集中检测控制水源热泵机组单元、风机盘管单元及集中式空气处理设备单元中的基本参数。
另外，在本发明提供的模块化集中式空调实验设备中，还可以具有这样的特征：其中，冷冻水供水管路由水管的一端连接蒸发器的出水口，另一端连接表冷段的进水口构成，冷冻水回水管路由水管的一端连接蒸发器的进水口，另一端连接表冷段的出水口构成。
另外，在本发明提供的模块化集中式空调实验设备中，还可以具有这样的特征：其中，冷却水供水管路由水管的一端连接冷凝器的出水口，另一端分别连接盘管加热段的进水口、卧式风机盘管进水口、卡式风机盘管的进水口构成，冷却水回水管路由水管的一端连接冷凝器的进水口，另一端分别连接盘管加热段的出水口、卧式风机盘管出水口、卡式风机盘管的出水口构成。
另外，在本发明提供的模块化集中式空调实验设备中，还可以具有这样的特征：其中，冷凝水管路由水管的一端分别连接卧式风机盘管冷凝水出口、卡式风机盘管的冷凝水出口、加湿段冷凝水出口、表冷段冷凝水出口，另一端连接冷凝水储水箱构成。
发明的作用与效果
本发明提供的模块化集中式空调实验设备，具有集中式空气处理单元、风机盘管单元、水源热泵机组单元、集中检测控制单元、水循环单元；实验平台采用模块化组合，实验人员可根据实验需要，将各模块灵活组合，从而实现对多项室内环境控制内容进行实验操作，另外，由于各个模块体积较小，便于在有限的空间内集中呈现、操作，从而使得参加实验操作的每位学员都能对整个实验过程有更加深刻、直观的认识；同时，将所有模块综合在一起则能提供进行复杂的室内环境控制系统级的实验。
附图说明
图1是本发明的模块结构示意图；
图2是本发明的实施例中集中式空气处理单元示意图；
图3是本发明的实施例中风机盘管单元水系统示意图；
图4是本发明的实施例中水源热泵机组单元立体示意图；以及
图5是本发明的实施例中水循环单元示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的模块化集中式空调实验设备作具体阐述。
图1是本发明的模块结构示意图；
如图1所示：本发明提供的模块化集中式空调实验设备100包括：集中式空气处理单元10、风机盘管单元20、水源热泵机组单元30、集中检测控制单元40以及水循环单元50。
图2是本发明的实施例中集中式空气处理单元示意图。
如图2所示，集中式空气处理单元10包括一台空气处理空调箱11以及附件，集中式空气处理单元10对空气进行集中冷却及除湿、加热和加湿等处理。
空气处理空调箱11，呈长条箱型，从左至右依次设置有：第一混合段111、过滤段112、表冷段113、第二混合段114、盘管加热段115、电加热段116、加湿段117、风机送风段118。
第一混合段111，设置在空气处理空调箱11的左端，包括新风口111a、一次回风口111b，用于混合新风和室内空气。
新风口111a，设置在第一混合段111的顶部；
一次回风口111b，设置在第一混合段111的左侧。
过滤段112，与第一混合段111相通，用于对第一混合段111的空气进行过滤，滤除进风中所含的灰尘和固体漂浮物。
表冷段113，与过滤段112相通，包括表冷段进水口113a、表冷段出水口113b、表冷段冷凝水出口113c，表冷段113用于对过滤段112的空气进行冷却。
第二混合段114，与表冷段113相通，包括二次回风口114a，用于混合表冷段113冷却空气和室内空气。
二次回风口114a，设置在第二混合段114的顶部。
盘管加热段115，与第二混合段114相通，包括盘管加热段进水口115a、盘管加热段出水口115b，盘管加热段115用于对第二混合段114混合的空气进行加热。
电加热段116，与盘管加热段115相通，用于对盘管加热段115的空气进行加热。
加湿段117，与电加热段116相通，包括加湿段冷凝水口117c，加湿段117利用蒸汽用于对电加热段116的空气进行加湿。
风机送风段118，与加湿段117相通，包括风机118a、送风口118b，风机送风段118用于将加湿段117加湿后的空气通过送风口118b均匀地将空气送出，风机118a，位于风机送风段118内，送风口118b，设置在风机送风段118的顶部。
图3是本发明的实施例中风机盘管单元水系统示意图；
如图3所示，风机盘管单元20包括一台卧式风机盘管21、一台卡式风机盘管22以及附件，风机盘管单元20由水源热泵提供冷热源，风机盘管单元20对空气进行分散冷却及除湿和加热处理。
卧式风机盘管21，包括卧式风机盘管进水口21a、卧式风机盘管出水口21b、卧式风机盘管冷凝水出口21c。
卡式风机盘管22，位于卧式风机盘管21的下方，包括卡式风机盘管进水口22a、卡式风机盘管出水口22b、卡式风机盘管冷凝水出口22c。
图4是本发明的实施例中水源热泵机组单元立体示意图。
如图4所示，水源热泵机组单元30包括：机架31、水源热泵机组32、冷热水泵33、水源水泵34、控制系统35，水源热泵机组单元30为集中式空气处理单元10或风机盘管单元20提供冷热源。
机架31，设置在地面上，机架31包括上部和下部。
水源热泵机组32，设置在机架31的上部右端，包括蒸发器321、冷凝器322。
蒸发器321，设置在水源热泵机组32内，包括蒸发器进水口321a、蒸发器出水口321b。
冷凝器322，设置在水源热泵机组32内，包括冷凝器进水口322a、冷凝器出水口322b。
冷热水泵33，设置在机架31的下部。
水源水泵34，设置在机架31的下部，与冷热水泵33相邻。
控制系统35，设置在机架31的上部左端。
如图1所示，集中控制检测单元40对集中式空气处理单元10和风机盘管单元20、水源热泵机组单元30三个单元分别进行检测和集中控制。
空气处理单元10控制系统由四个PID控制器组成，分别控制空气处理空调箱11中的电加热送风温度、送风风速、露点温度、三通阀送风温度。
风机盘管单元20控制系统由二个PID控制器组成，分别控制风机盘管进出水温度和流量，风机盘管进出空气温湿度。
水源热泵机组单元30控制系统35由三个PID控制器组成，分别控制水源热泵机组32中的出水温度控制、高低压保护、水温过低、过高保护。
集中控制检测单元40控制系统由四个PID控制器组成,集中检测和控制集中式空气处理单元10和风机盘管单元20、水源热泵机组单元30的基本参数，包括：新回风温湿度、送风温湿度、新回风和二次回风风速、表冷器后露点温度、加热后温度、空调箱冷水进出水温和流量、加热进出水温和流量、电加热和电加湿电压、电流和输入功率、压缩机和水泵的电压、电流和输入功率、过滤器压差报警、风机盘管进出水温度和流量，风机盘管进出空气温湿度及其他保护和开关机顺序控制、冷水和热水水量和温度控制、电加热和电加湿恒温和恒湿控制等。
图5是本发明的实施例中水循环单元示意图。
如图5所示，水循环单元50包括冷冻水管路51、冷却水管路52和冷凝水管路53。
冷冻水管路51包括：冷冻水供水管路511和冷冻水回水管路512。
水源热泵机组单元30制冷运行时，冷冻水供水管路511上的走向是：冷冻水从蒸发器出水口321b出来以后，经过铂电阻测温探头、压力表以及流量计，在出口处设置水流开关，然后经过铂电阻测温探头，再经过电动三通阀，通过连接软管与空调箱表冷段冷冻水进水口113a连接起来进入空调箱表冷段113。
冷冻水回水管路512上的走向是：经过空调箱表冷段冷冻水出水口113b之后的冷冻水，通过铂电阻测温探头和电动三通阀之后，，冷冻回水经过压力表、冷冻水泵、铂电阻测温探头，通过软管将其与蒸发器进水口321a连接进入蒸发器321。
冷却水管路52包括：冷却水供水管路521和冷却水回水管路522。
冷却水供水管路521的走向是：冷却水从冷凝器出水口322b出来以后，经过铂电阻测温探头、压力表以及流量计，在出口处设置水流开关，通过连接软管与盘管加热段进水口115a连接起来，在空气处理空调箱11处分为两路，一路经过电动三通阀进入盘管加热段115，另一路经过电磁流量计、铂电阻测温探头、三通阀分别连接卧式风机盘管进水口21a和卡式风机盘管进水口22a。
冷却水回水管路522的走向是：从卧式风机盘管出水口21b和卡式风机盘管出水口22b流出的冷却水出来经过铂电阻测温探头后与从盘管加热段出水口115b流出的一部分冷却水混合，通过冷却水循环水泵从冷凝器进水口322a进入冷凝器322。
水源热泵机组单元30制热运行时上述冷冻水流向和冷却水对换。
冷凝水管路53为：从表冷段冷凝水出口113c流出的冷凝水、加湿段冷凝水出口117c流出的冷凝水、卧式风机盘管冷凝水出口21c流出的冷凝水、卡式风机盘管冷凝水出口22c流出的冷凝水汇合流入储水箱。
实施例的作用与效果
学生使用模块化集中式空调实验设备进行实验，他们通过实验课程可以巩固所学的理论知识，增加了对实物的感性认识。
学生通过模块组合的水循环单元，结合书本上的理论知识，可以认识冷冻水管路、冷却水管路、冷凝水管路的组成及作用，掌握每个管路的连接操作，加深对各管路的原理的理解。

Claims (7)

1.一种模块化集中式空调实验设备，用于实验室进行中央空调试验，其特征在于，具有：
集中式空气处理单元，用于对空气进行集中冷却、除湿和加热处理，包括表冷段进出水口、表冷段冷凝水出口、盘管加热段进出水口、加湿段冷凝水出口；
风机盘管单元，具有卧式风机盘管和卡式风机盘管，用于对空气进行分散冷却、除湿和加热处理，包括卧式风机盘管进出水口、卧式风机盘管冷凝水出口、卡式风机盘管进出水口、卡式风机盘管冷凝水出口；
水源热泵机组单元，用于向所述集中式空气处理单元或所述风机盘管单元提供冷热源，包括蒸发器进出水口、冷凝器进出水口；
集中检测控制单元，用于集中检测所述水源热泵机组单元、所述风机盘管单元及所述集中式空气处理单元中的基本参数，以及用于集中控制所述集中式空气处理单元中空调箱的送风温度、送风风速及露点温度；以及
水循环单元，所述水循环单元包括：冷冻水管路、冷却水管路、冷凝水管路，
其中，所述冷冻水管路包括冷冻水供水管路和冷冻水回水管路，所述冷却水管路包括冷却水供水管路和冷却水回水管路。
2.根据权利要求1所述的模块化集中式空调实验设备，其特征在于：
其中，所述水源热泵机组单元包括：水源热泵机组、冷热水泵、水源水泵，用于向所述集中式空气处理设备模块或所述风机盘管模块提供冷热源。
3.根据权利要求1所述的模块化集中式空调实验设备，其特征在于：
其中，所述集中式空气处理设备单元包括：一台空气处理空调箱，所述空气处理空调箱顺次设置有：第一混合段、过滤段、表冷段、第二混合段、盘管加热段、电加热段、加湿段、风机送风段，用于对空气进行集中冷却、除湿和加热处理。
4.根据权利要求1所述的模块化集中式空调实验设备，其特征在于：
其中，所述集中检测控制单元包括：复数个PID控制环路，用于集中检测控制所述水源热泵机组单元、所述风机盘管单元及所述集中式空气处理设备单元中的基本参数。
5.根据权利要求1所述的模块化集中式空调实验设备，其特征在于：
其中，所述冷冻水供水管路由水管的一端连接所述蒸发器的出水口，另一端连接所述表冷段的进水口构成，
所述冷冻水回水管路由水管的一端连接所述蒸发器的进水口，另一端连接所述表冷段的出水口构成。
6.根据权利要求1所述的模块化集中式空调实验设备，其特征在于：
其中，所述冷却水供水管路由水管的一端连接所述冷凝器的出水口，另一端分别连接所述盘管加热段的进水口、所述卧式风机盘管进水口、所述卡式风机盘管的进水口构成，
所述冷却水回水管路由水管的一端连接所述冷凝器的进水口，另一端分别连接所述盘管加热段的出水口、所述卧式风机盘管出水口、所述卡式风机盘管的出水口构成。
7.根据权利要求1所述的模块化集中式空调实验设备，其特征在于：
其中，所述冷凝水管路由水管的一端分别连接所述卧式风机盘管冷凝水出口、所述卡式风机盘管的冷凝水出口、所述加湿段冷凝水出口、所述表冷段冷凝水出口，另一端连接冷凝水储水箱构成。
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