CN106642437A - 一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统 - Google Patents

一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统 Download PDF

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Abstract

空调和制冷机组的应用已经非常普遍，然而，随之而来的高能耗问题一直未能得到很好地解决。目前，已经有人尝试使用将自来水喷洒于换热器翅片改善冷凝器换热效率而提高夏季能效比。然而，空调在冬季的能耗更不容忽视。为此，本发明设计了一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统。它不仅能在夏季通过喷洒自来水的方法降低空调或者制冷机组的能耗，也能在冬季通过收集太阳能或工厂其他低品位热能提高空调和制冷机组的季节能效比。同时，该发明对于机组的季节运行模式可以自动判断，并自动调节微雾的温度，具有非常好的节能价值和市场应用前景。

Description

一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统
技术领域
本发明涉及一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统,特别适用于冷凝器采用风冷换热方式的空调和制冷机组。
背景技术
判定空调效果不能仅以单一理想工况下能效比（EER）作为判定指标，为此，美国能源部于1977年提出季节能效比（SEER）的概念，对于单冷空调设备将季节能效比作为衡量其制冷效率的指标。按照定义，SEER是指一台空调在其正常的制冷使用周期内（不超过12个月）的总制冷量（W），除以同一周期中的总输入电能（W.h）。
对于EER的测算，空调的能力和能效只要通过一个工况测试就可以完全获得，而对于SEER的测算，由于测算过程中需要考虑系统开/关循环损失和累加能源消耗量的影响，因此空调的能力和能效需要通过四个工况测试并通过一系列的加权计算才可以获得最终结果。
A工况称为标准制冷工况，空调在这个工况条件下测试系统的制冷量。B工况称为低温制冷工况，空调在这个工况条件下测试系统的制冷能效，标准中对其定义为EERB。
SEER=PLF（0.5）×EERB……
其中，PLF(0.5)——当制冷负荷系数为0.5时的部分负荷系数；EERB为一个地区最低温的制冷工况。
从上述公式可以推论出一台风冷热泵机组的季节能耗才能反映出其真实的使用能耗，而季节性能耗是由季节性能效比决定的，季节性能效比则是由该空调在某个区域最冷天气工况下的能效比决定。
外界环境温度湿度不同，则风冷热泵机组实际能效比也不同。当风侧换热器翅片表面温度低于空气露点温度且低于0℃时，风侧换热器表面要结霜。结霜一方面增加了空气和风冷换热器之间的热阻，另一方面使空气流动阻力增加， 风冷换热器的换热量降低。据文献调查，空调由于结霜导致性能衰减和除霜需要消耗的能源，造成空调能耗增加30%以上。目前，市场上空调和制冷机组一般是采用热气容霜、辅电加热、根据结霜周期控制启停时间等技术方案，这些方案均具有牺牲制热量或增加能耗的特点。
然而，工厂、楼宇普遍存在低品位废热白白浪费掉的现象。其实这些能耗（包括太阳能热量），如果有效收集用于解决冬天的结霜问题，则可以使风冷和空调机组运行工况向理想工况靠近，提高空调效率，降低空调输入功率和运行时间。
在夏季，室外的高温空气增加冷凝器压力，压缩机压比增加，压缩机功率显著增加，从而整套机组不但处于低能效比工况下运行，且故障率（比如热保护停机）增加导致寿命缩短。目前，空调和冷冻机组厂家没有更佳的改善方案。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统，实现全年全自动无间断提高季节能效比的功能。
本发明的技术方案如下：
所述的自来水水龙头（1）通过软管与过滤器（2）连接，过滤器（2）通过铜管和三通同时与电磁阀（3）和新型太阳能集热器（4）的进水口连接，新型太阳能集热器（4）的余热出水口通过软管与水泵（5）连接，新型太阳能集热器（4）的余热进水口通过软管直接与外界余热换热器的出水口相连，新型太阳能集热器（4）的出水口通过铜管与电磁阀（6）连接，电磁阀（6）和电磁阀（3）通过铜管与三通直接与水箱（7）的进水口连接，水箱（7）的出水口通过波纹管与增压器（8）的进水口连接，增压器（8）的出水口通过高压水管与电磁阀（9）连接，电磁阀（9）通过高压水管与喷头（10）连接；所属的所有电磁阀的开关以及水泵和增压器的启停均通过电线与控制系统（11）连接；所属的控制系统（11）的信号源为温度传感器（12）、温度传感器（13）和温度传感器（14）以及水箱（7）自带的干结点阀（15）；所述的传感器（12）位于水箱的液面下方5cm处，此位置通过与水箱自带高位浮球阀的固定连接实现；所属的温度传感器（13）黏贴于空调和制冷机组的蒸发器附近；所述的温度传感器（14）插在新型太阳能集热器（4）出水口的管颈内。
在冬季，通过装有相变材料的集热管蓄积太阳能和建筑物中的低品位热量，将自来水加热至10℃-40℃，然后通过高压（约5MPa）增压泵膨胀雾化成微小雾滴送至空调风冷翅片，向制热工况下的冷凝器释放热量，起到及时容霜的效果，提高系统制热效果。在夏季，该系统将自来水直接雾化喷洒在冷凝器翅片上，提高制冷系统的能效比。因此，该系统可全年使用，无间断提高空调和制冷机组的季节能效比。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）自动识别空调和制冷机组的季节运行模式，从而自动切换喷雾的模式，也就是一年四季均可使用；
（2）新型太阳能集热器不仅能收集太阳能，还能收集低品位能源。
附图说明
图1是本发明一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
请先参阅图1，图1是本发明一种可全年提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统示意图。
本发明的工作过程及原理如下：
①当空调和制冷机组的压缩机启动时，控制系统得电，此时温控器根据温度传感器（13）的信号判断机组运行模式，当温度传感器（13）检测到蒸发器温度低于15℃时，认为空调或制冷机组处于夏季制冷模式，当检测到蒸发器温度高于20℃时，认为空调或制冷机组处于冬季制热模式；
②当机组处于夏季制冷模式的时候，电磁阀（6）常闭，电磁阀（3）和（9）常开，在时间继电器的控制下，每隔6分钟增压泵工作6分钟，如果检测到水位过低，干结点阀（15）将增压泵（8）的电源断开；在冬季制热模式下，电磁阀（3）常闭，电磁阀（9）常开，当检测到温度传感器（14）的温度高于20℃的时候，电磁阀（6）开启，在时间继电器的控制下每隔6分钟增压泵工作6分钟，如果检测到水位过低或者水箱中的水温低于15℃，干结点阀（15）或者温控器将增压泵（8）的电源断开；
新型太阳能集热器的水泵电源由建筑物低品位热源空间内的电路供电，否则一直处于停机；电磁阀（9）由冷凝器的风扇电路供电；控制系统（11）由空调和制冷机组的压缩机电路供电；剩余用电部件及设备均由控制系统（11）供电。

Claims (3)

1.本发明涉及一种可全年无间断提高空调和制冷机组季节能效比的微雾系统，它包括自来水水龙头、过滤器、高压喷头、电磁阀组、增压器、水箱、新型太阳能集热器、风机、控制系统以及相关阀门和管道等；该系统可自动识别空调和制冷机组的运行模式（制冷/制热），并自动调节水箱进入增压泵的水温；所述的自来水水龙头（1）通过软管与过滤器（2）连接，过滤器（2）通过铜管和三通同时与电磁阀（3）和新型太阳能集热器（4）的进水口连接，新型太阳能集热器（4）的余热出水口通过软管与水泵（5）连接，新型太阳能集热器（4）的余热进水口通过软管直接与低品位余热换热器的出水口连接，新型太阳能集热器（4）的出水口通过铜管与电磁阀（6）连接，电磁阀（6）和电磁阀（3）通过铜管与三通直接与水箱（7）的进水口连接，水箱（7）的出水口通过波纹管与增压器（8）的进水口连接，增压器（8）的出水口通过高压水管与电磁阀（9）连接，电磁阀（9）通过高压水管与喷头（10）连接；所属的所有电磁阀的开关以及风机和增压器的启停均通过电线与控制系统（11）连接；所属的控制系统（11）的信号源为温度传感器（12）、温度传感器（13）和温度传感器（14）以及水箱（7）自带的干结点阀（15）；所述的传感器（12）位于水箱的液面下方5cm处，此位置通过与水箱自带高位浮球阀的固定连接实现；所属的温度传感器（13）置于空调和制冷机组的蒸发器附近；所述的温度传感器（14）插在新型太阳能集热器（4）出水口的管颈内； 为了扩大该发明的应用范围，每台冷凝器都需要配备一个电磁阀（9）。
2.权利要求1所述的自动调节水箱进水温度是指：当压缩机处于通电状态而且温度传感器（13）检测到蒸发器温度低于15℃时，认为空调或制冷机组处于夏季制冷模式，电磁阀（6）关闭，电磁阀（3）开启，此时对冷凝器翅片间歇性喷洒凉水辅助其降温，如果干结点阀（15）检测到水位过低，增压泵关闭；当当压缩机处于通电状态而且温度传感器（13）检测到 蒸发器的温度高于20℃时，认为空调或制冷机组处于冬季热泵模式，电磁阀（6）开启，电磁阀（3）关闭，此时对冷凝器翅片喷洒热水辅助其化霜；无论空调或者制冷机组处于夏季模式还是冬季模式，只要温度传感器（12）检测到水箱温度较低或者干结点阀（15）检测到水位过低，不足以化霜时，增压泵关闭；在冬季热泵模式下，如果温度传感器（14）检测到新型太阳能集热器（4）的出水温度过低，电磁阀（6）也关闭；需要特别指出的是，温度传感器（12）和温度传感器（14）仅在冬季的时候才起作用。
3.权利要求一所属的新型太阳能集热器是指同时支持低品位热能回收和太阳能收集两种功能的太阳能集热器；它除了通过真空管将太阳能聚集在封装在金属材料管内的相变材料中之外，还能通过水泵迫使被外界余热换热器加热过的热水从真空集热管和金属管之间的狭缝中流过，从而将低品位热源以自然对流的方式转移到金属管内的相变材料中；这里的低品位热源主要是指但又不局限于机房、厨房或生产工艺排放废热以及锅炉废热。
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