CN106705299A - 一种地铁站深井冷却直膨空调机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁站深井冷却直膨空调机及其控制方法,所述空调机包括壳体、设置于所述壳体内且依次循环连接的压缩机、冷凝器、电子节流装置和蒸发器、以及设置于所述壳体内的用于送风的风机单元，还包括与所述冷凝器进口和出口连接并插入深井中的循环管道、以及设置在该循环管道上的循环泵。本发明提供的空调机实现了将制冷剂携带的热量转移至深井中，因此不必要在地铁站地面上设置配套的冷却塔，节省了占地面积，并且节能环保。

Description

一种地铁站深井冷却直膨空调机及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调领域，特别涉及一种地铁站深井冷却直膨空调机及其控制方法。

背景技术

传统的地铁站通风空调采用“水冷冷水机组+冷却塔+组合式空调机组”系统，该传统系统有以下不足：1，冷却塔占用地面位置并且扰民，地铁站大多建设在城市人口密度较大的繁华地段，在该地段的地面上设置冷却塔既破坏城市景观且对附近居民的日常生活与休息造成影响；2，上述传统系统中的水冷冷水机组需在地铁站土建风道外占用专用机房，增加土建开挖工程量及投资；3，传统的“水冷冷水机组+冷却塔+组合式空调机组”需要在地下开挖新风道、排风道，在地面上建设新风亭、排风亭等为通风空调的送、排风系统投入大量的工程与占地。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种地铁站深井冷却直膨空调机及其控制方法，该空调机节能环保，且占地面积小，同时解决了冷却塔占用地铁站地面上的大量空间的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种地铁站深井冷却直膨空调机，包括壳体、设置于所述壳体内且依次循环连接的压缩机、冷凝器、电子节流装置和蒸发器、以及设置于所述壳体内的用于送风的风机单元，还包括与所述冷凝器进口和出口连接并插入深井中的循环管道、以及设置在该循环管道上的循环泵。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述蒸发器包括并联设置的多个蒸发器，所述各个蒸发器的进口管道上分别设置有一个电子节流装置。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述风机单元包括多个送风机，所述各个送风机与蒸发器之间分别设置有一个送风通道，所述各个风机可独立运行。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述壳体内还设置有一个初效、中效复合过滤器装置。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机，还包括连接所述压缩机进口管道和出口管道的第一压差控制器、第二压差控制器以及第三压差控制器。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述冷凝器出口与蒸发器之间的管道上设置有一旁通管道，所述旁通管道并联连接有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的进口；所述第一电磁阀的出口连接至所述压缩机气缸内的轴承，所述第二电磁阀的出口连接至所述压缩机的气缸的中部，所述第三电磁阀的出口连接至所述压缩机的气缸端部。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机，还包括用于检测所述压缩机出口气体温度的第一温度传感器、用于检测所述压缩机气缸中气体温度的第二温度传感器、以及用于检测压缩机进口气体温度的第三温度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀与所述空调机的控制器连接。

本发明提供所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，所述方法包括以下步骤：

S100、在所述空调机的控制器中预设开机后自动屏蔽时间为N秒、压缩机排气温度正常值T1、中温保护值T2、中温保护调节幅度△T2、高温保护值T3、以及高温保护调节幅度△T3；所述N为大于等于1的正整数；

S200、所述空调机的控制器接收到开机指令，并发送指令启动压缩机；自所述压缩机启动后N秒内，所述控制器屏蔽各个压差控制器和温度传感器反馈的任何信号；

S300、自所述压缩机启动后的第（N+1）秒，所述控制器接接收各个压差控制器和温度控制器反馈的信号；如果所述控制器接收到第三压差控制器检测到的压差Y3≥3Bar，则控制压缩机进入运行，并执行步骤S400；如果所述控制器接收到第三压差控制器检测到的压差Y3＜3Bar，则控制压缩机停机，返回步骤S200；

S400、如果所述控制器接收到第二压差控制器检测到的压差Y2＜4Bar，则控制压缩机转速增加，直至所述控制器接收到第一压差控制器检测到的压差Y1≥6Bar，所述控制器控制压缩机维持当前转速。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法中，所述步骤S300还包括：所述第一温度传感器将检测到的实际温度T4反馈至控制器，所述控制将T4和T1比较，当T0≥T1时，控制所述第一电磁阀打开，对所述压缩机气缸内的轴承进行喷液冷却，当T0＜T1时，控制所述第一电磁阀关闭；所述第二温度传感器将检测到的实际温度T5反馈至控制器，所述控制将T5和T2比较，当T5≥T2时，控制所述第二电磁阀打开，对所述压缩机的气缸的中部进行喷液冷却，当T5＜（T2-△T2）时，控制所述第二电磁阀关闭；所述第三温度传感器将检测到的实际温度T6反馈至控制器，所述控制将T6和T3比较，当T6≥T3时，控制所述第三电磁阀打开，对所述压缩机的气缸的端部进行喷液冷却，当T6＜（T3-△T3）时，控制所述第三电磁阀关闭。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法中，所述步骤S100还包括：在所述空调机的控制器中预设回风干球温度为T11，回风湿球温度为T12，所述步骤400还包括：当空气进入供冷区域后回风口处后，设置于回风口出的温度传感器检测到该处实际实际的干球温度T21和湿球温度为T22并将检测结果反馈至控制器，设置于管翅式换热器前的温度传感器检测该处的干球温度为T31和湿球温度为T32并反馈至控制器，控制器将T22、T21与预设的T12、T11进行比较，

如果T22≥T12，则控制压缩机增大排气量；

如果T22＜T12，则控制空调机新风口的风阀开度不变，同时增大回风口的风阀开度、增加风机单元的运行频率、并且降低压缩机的排气量直至T21与T11的误差范围以及T22与T12的误差范围均在1℃以内；

如果T32＜T12，则控制压缩机停机。

有益效果：

本发明提供了一种地铁站深井冷却直膨空调机及其控制方法，该空调机的冷凝器连接有循环管，该循环管插入地铁站地下深井，从而实现将制冷剂所携带的热量转移至深井中，相比现有技术，不必要在地铁站地面上设置配套的冷却塔，减少了占地面积，并且节能环保。

附图说明

图1为本发明提供的地铁站深井冷却直膨空调机的主体部分结构示意图。

图2为本发明提供的地铁站深井冷却直膨空调机中，制冷剂循环系统以及深井冷水输送系统的示意图。

图3为本发明提供的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法流程框图。

具体实施方式

本发明提供一种地铁站深井冷却直膨空调机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2，本发明提供一种地铁站深井冷却直膨空调机，其中，图1示出了该空调机的主要结构，图2示出了该空调机中制冷剂循环系统以及深井冷水输送系统的原理，图2中的箭头所示为制冷剂、冷水或空气的流动方向。

所述地铁站深井冷却直膨空调机包括壳体10、设置于所述壳体内的制冷剂循环系统，该制冷剂循环系统主要包括依次循环连接的压缩机201、冷凝器202、电子节流装置203和蒸发器204；该空调机还包括设置于所述壳体内的用于送风的风机单元205，还包括与所述冷凝器进口和出口连接并插入深井301中液面以下的循环管道、以及设置在该循环管道上的循环泵303，其中，循环管道具体包括出水管道3021和进水管道3022，循环泵303设置于进水管道3022上；上述循环管道、循环泵与冷凝器连接形成了深井冷水输送系统；所述深井301为在地铁站地下开设的一个竖井，并能连通深层地下冷水。

由图1可知，该空调机的两端分别设置有回风口101和送风口103，空调机顶部靠近回风口处设置有新风口102，回风口、送风口和新风口处分别设置有一个风阀；压缩机、蒸发器、风机单元在壳体内沿空气流动方向依次设置。由图2可知，制冷剂经压缩机201压缩压缩后进入冷凝器202换热并被冷凝，冷凝后的制冷剂经过电子节流装置203节流后进入蒸发器204中蒸发，然后返回至压缩机201入口，形成制冷剂的工作循环。在送风单元205的作用下，该空调机壳体内的空气流动并在蒸发器204处换热得到冷却，冷却后的空气进一步被送至地铁站公共区等需要供冷的区域。所述制冷剂载冷凝器202中换热，将热量传递至深井冷水输送系统中的冷水，在循环泵303的作用下该冷水随着循环管道进入伸深井301中，从而并将携带的热量传递至深井301的冷水中；而循环泵则抽吸新的深井冷水并输送至冷凝器202，形成工作循环。由此可见，该空调机中制冷剂所携带的热量可散发至深井中地下水中，从而使得该空调机不必设置配套的冷却塔，节省了地铁站地面上的空间，并避免了因设置冷却塔导致所产生的噪音等问题，同时达到节能环保的效果。

请继续参阅图2，所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述蒸发器205包括并联设置的多个蒸发器，所述各个蒸发器的进口管道上分别设置有一个电子节流装置203。此外，所述的各个电子节流装置入口前还分别设置有一个电磁阀2031。为避免赘述，图中仅画出2个蒸发器及对应的电子节流装置和电磁阀。通过控制电子节流装置前的电磁阀，可以控制各个蒸发器蒸发器可以独立地运行，从而可以根据实际工况调节实际进行换热的蒸发器的台数，即调节了蒸发器实际进行换热的换热面积，通过调节各个电子节流装置，精确控制进入蒸发器的制冷剂流量，因此使得制冷剂蒸发处理量及处理效果得到精确控制。优选地，上述各个蒸发器为管翅式蒸发器。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，风机单元包括多个送风机（图2中仅示意性地画出一个风机），且各个送风机与蒸发器之间分别设置有多个送风通道，每个通道与各个送风机一一对应，各个风机均可独立运行。因此可以通过调节各个风机的运行情况（如风机运行的台数和转速等）来辅助调节空气温度，提高了温度调节的精度。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述壳体内还设置有一个初效、中效复合过滤器装置901，该过滤装置设置于压缩机202和蒸发器204之间，提高了空气的洁净度。

为了降低该空调机的运行噪音，在空调机壳体内靠近送风口出设置有消声装置902。

请参阅图2，进一步的，所述的地铁站深井冷却直膨空调机，还包括连接所述压缩机进口管道和出口管道的第一压差控制,401、第二压差控制器402以及第三压差控制器403。上述三个压差控制器检测所述压缩机进口和出口的压差，并将检测结果反馈给空调机的控制器，方便空调机对压缩机运行状态的控制。

所述的地铁站深井冷却直膨空调机中，所述冷凝器出口与蒸发器之间的管道上设置有一旁通管道500，所述旁通管道500并联连接有第一电磁阀501、第二电磁阀502和第三电磁阀503的进口；所述第一电磁阀的出口连接至所述压缩机气缸内的轴承，所述第二电磁阀的出口连接至所述压缩机的气缸的中部，所述第三电磁阀的出口连接至所述压缩机的气缸端部。通过分别控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开启和关闭，分别向压缩机气缸内的轴承、压缩机的气缸的中部和压缩机的气缸的端部喷出液体制冷剂，达到冷却的目的，提高了空调机的运行可靠性。

进一步的，所述的地铁站深井冷却直膨空调机还包括用于检测所述压缩机出口气体温度的第一温度传感器、用于检测所述压缩机气缸中气体温度的第二温度传感器、以及用于检测压缩机进口气体温度的第三温度传感器（图2中未画出上述三个温度传感器。）；所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀与所述空调机的控制器连接。所述控制器根据上述各个第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器的检测结果控制第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的开启或关闭，实现了对压缩机进行自动喷液冷却降温。

进一步的，所述压缩机的出口连接有一个缓冲罐206，该缓冲罐的上部连接至冷凝器的入口，该缓冲罐的底部连接至压缩机的气缸。

请参阅图3，本发明还提供上述地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，所述方法包括以下步骤：

S100、在所述空调机的控制器中预设开机后自动屏蔽时间为N秒、压缩机排气温度正常值T1、中温保护值T2、中温保护调节幅度△T2、高温保护值T3、以及高温保护调节幅度△T3；所述N为大于等于1的正整数；优选地，N=60。

S200、所述空调机的控制器接收到开机指令，并发送指令启动压缩机；自所述压缩机启动后N秒内，所述控制器屏蔽各个压差控制器和温度传感器反馈的任何信号；

S300、自所述压缩机启动后的第（N+1）秒，所述控制器接接收各个压差控制器和温度控制器反馈的信号；如果所述控制器接收到第三压差控制器检测到的压差Y3≥3Bar，则控制压缩机进入运行，并执行步骤S400；如果所述控制器接收到第三压差控制器检测到的压差Y3＜3Bar，则控制压缩机停机，返回步骤S200；

S400、如果所述控制器接收到第二压差控制器检测到的压差Y2＜4Bar，则控制压缩机转速增加，直至所述控制器接收到第一压差控制器检测到的压差Y1≥6Bar，所述控制器控制压缩机维持当前转速。

根据权利要求8所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，其特征在于，所述步骤S300还包括：

所述第一温度传感器将检测到的实际温度T4反馈至控制器，所述控制将T4和T1比较，当T0≥T1时，控制所述第一电磁阀打开，对所述压缩机气缸内的轴承进行喷液冷却，当T0＜T1时，控制所述第一电磁阀关闭；所述第二温度传感器将检测到的实际温度T5反馈至控制器，所述控制将T5和T2比较，当T5≥T2时，控制所述第二电磁阀打开，对所述压缩机的气缸的中部进行喷液冷却，当T5＜（T2-△T2）时，控制所述第二电磁阀关闭；所述第三温度传感器将检测到的实际温度T6反馈至控制器，所述控制将T6和T3比较，当T6≥T3时，控制所述第三电磁阀打开，对所述压缩机的气缸的端部进行喷液冷却，当T6＜（T3-△T3）时，控制所述第三电磁阀关闭。

根据权利要求9所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，其特征在于，所述步骤S100还包括：在所述空调机的控制器中预设回风干球温度为T11，回风湿球温度为T12，所述步骤400还包括：当空气进入供冷区域后回风口处后，设置于回风口出的温度传感器检测到该处实际实际的干球温度T21和湿球温度为T22并将检测结果反馈至控制器，设置于管翅式换热器前的温度传感器检测该处的干球温度为T31和湿球温度为T32并反馈至控制器，控制器将T22、T21与预设的T12、T11进行比较，

如果T22≥T12，则控制压缩机增大排气量；

如果T22＜T12，则控制空调机新风口的风阀开度不变，同时增大回风口的风阀开度、增加风机单元的运行频率、并且降低压缩机的排气量直至T21与T11的误差范围以及T22与T12的误差范围均在1℃以内；

如果T32＜T12，则控制压缩机停机。

综上所述，本发明提供的地铁站深井冷却直膨空调机通过设置地下深井以及相关的循环管道、循环泵等部件，实现了将制冷剂携带的热量转移至深井中，因此不必要在地铁站地面上设置配套的冷却塔，节省了占地面积，并且节能环保。通过并联地设的多个蒸发器，各个蒸发器的进口管道上分别设置有一个电子节流装置，可以根据实际工况调节需要进行换热的换热面积以及进入蒸发器的制冷剂流量。针所述的空调机，本发明提供了相应的控制方法，能够精确地调节空气的温度、并且实现自动冷却压缩机。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种地铁站深井冷却直膨空调机，包括壳体、设置于所述壳体内且依次循环连接的压缩机、冷凝器、电子节流装置和蒸发器、以及设置于所述壳体内的用于送风的风机单元，其特征在于，还包括与所述冷凝器进口和出口连接并插入深井中的循环管道、以及设置在该循环管道上的循环泵。

2.根据权利要求1所述的地铁站深井冷却直膨空调机，其特征在于，所述蒸发器包括并联设置的多个蒸发器，所述各个蒸发器的进口管道上分别设置有一个电子节流装置。

3.根据权利要求2所述的地铁站深井冷却直膨空调机，其特征在于，所述风机单元包括多个送风机，所述各个送风机与蒸发器之间分别设置有一个送风通道，所述各个风机可独立运行。

4.根据权利要求2所述的地铁站深井冷却直膨空调机，其特征在于，所述壳体内还设置有一个初效、中效复合过滤器装置。

5.根据权利要求3所述的地铁站深井冷却直膨空调机，其特征在于，还包括连接所述压缩机进口管道和出口管道的第一压差控制器、第二压差控制器以及第三压差控制器。

6.根据权利要求5所述的地铁站深井冷却直膨空调机，其特征在于，所述冷凝器出口与蒸发器之间的管道上设置有一旁通管道，所述旁通管道并联连接有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的进口；所述第一电磁阀的出口连接至所述压缩机气缸内的轴承，所述第二电磁阀的出口连接至所述压缩机的气缸的中部，所述第三电磁阀的出口连接至所述压缩机的气缸端部。

7.根据权利要求6所述的地铁站深井冷却直膨空调机，其特征在于，还包括用于检测所述压缩机出口气体温度的第一温度传感器、用于检测所述压缩机气缸中气体温度的第二温度传感器、以及用于检测压缩机进口气体温度的第三温度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀与所述空调机的控制器连接。

8.一种根据权利要求7所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100、在所述空调机的控制器中预设开机后自动屏蔽时间为N秒、压缩机排气温度正常值T1、中温保护值T2、中温保护调节幅度△T2、高温保护值T3、以及高温保护调节幅度△T3；所述N为大于等于1的正整数；

S200、所述空调机的控制器接收到开机指令，并发送指令启动压缩机；自所述压缩机启动后N秒内，所述控制器屏蔽各个压差控制器和温度传感器反馈的任何信号；

S300、自所述压缩机启动后的第（N+1）秒，所述控制器接接收各个压差控制器和温度控制器反馈的信号；如果所述控制器接收到第三压差控制器检测到的压差Y3≥3Bar，则控制压缩机进入运行，并执行步骤S400；如果所述控制器接收到第三压差控制器检测到的压差Y3＜3Bar，则控制压缩机停机，返回步骤S200；

S400、如果所述控制器接收到第二压差控制器检测到的压差Y2＜4Bar，则控制压缩机转速增加，直至所述控制器接收到第一压差控制器检测到的压差Y1≥6Bar，所述控制器控制压缩机维持当前转速。

9.根据权利要求8所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，其特征在于，所述步骤S300还包括：

所述第一温度传感器将检测到的实际温度T4反馈至控制器，所述控制将T4和T1比较，当T0≥T1时，控制所述第一电磁阀打开，对所述压缩机气缸内的轴承进行喷液冷却，当T0＜T1时，控制所述第一电磁阀关闭；所述第二温度传感器将检测到的实际温度T5反馈至控制器，所述控制将T5和T2比较，当T5≥T2时，控制所述第二电磁阀打开，对所述压缩机的气缸的中部进行喷液冷却，当T5＜（T2-△T2）时，控制所述第二电磁阀关闭；所述第三温度传感器将检测到的实际温度T6反馈至控制器，所述控制将T6和T3比较，当T6≥T3时，控制所述第三电磁阀打开，对所述压缩机的气缸的端部进行喷液冷却，当T6＜（T3-△T3）时，控制所述第三电磁阀关闭。

10.根据权利要求9所述的地铁站深井冷却直膨空调机的控制方法，其特征在于，所述步骤S100还包括：在所述空调机的控制器中预设回风干球温度为T11，回风湿球温度为T12，所述步骤400还包括：当空气进入供冷区域后回风口处后，设置于回风口出的温度传感器检测到该处实际实际的干球温度T21和湿球温度为T22并将检测结果反馈至控制器，设置于管翅式换热器前的温度传感器检测该处的干球温度为T31和湿球温度为T32并反馈至控制器，控制器将T22、T21与预设的T12、T11进行比较，

如果T22≥T12，则控制压缩机增大排气量；

如果T22＜T12，则控制空调机新风口的风阀开度不变，同时增大回风口的风阀开度、增加风机单元的运行频率、并且降低压缩机的排气量直至T21与T11的误差范围以及T22与T12的误差范围均在1℃以内；

如果T32＜T12，则控制压缩机停机。