CN109945331A - 一种高原保障集成式空调 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高原保障集成式空调，包括有第一压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、第一节流元件、蒸发器、气液分离器、第二节流元件、空气干燥器、空气过滤器、第二压缩机、热回收装置、电动比例三通阀、排风风机、新风风机、单向阀、电动三通阀、分子筛制氧机和管系等组成，分别形成制冷循环回路、供氧系统、增压新风系统、新风系统和排风系统，通过不同组合，实现不同需求。本发明集制冷、制氧、增压、新风、能量回收和过滤等功能合为一体，在传统蒸汽压缩式制冷基础上，实现安全、节能和环保，可广泛应用于高原地区的移动式装甲、方舱和固定式房间的环境保障。
Description
技术领域
本发明涉及集成式空调领域，具体是一种高原保障集成式空调。
背景技术
随着装备保障系统的不断提高，人们对所处的空间环境要求也越来越高，特别地处高原，更需要一套安全可靠的环控保障系统。
随着海拔升高，温度、气压和密度也将随之变化，如海拔每升高1000m，平均气温降低约6℃，气压降低约7～11kPa，这意味着人们对制冷需求会降低，但低气压和缺氧需求却越来越高。据相关研究表明，在海拔1800m时，对人的记忆力便开始受到影响，当海拔达到4300m以上，对人的视力、听力和触觉等影响将越来越明显。
当前，主要解决方案就是增压和供氧。例如，对于相对密封的室内空间，当海拔高度4550m，气压为57.3kPa，可采用新风增压方法将室内气压提升到79.1kPa，即相当于海拔高度降至2000m以内，这样也可以改善室内空间环境需求；另一种采用制氧机或氧气袋等办法来改善空间环境，其中常见的是分子筛制氧机，利用吸附法，从压缩空气中分离出满足呼吸用氧要求的高浓度氧气，实现对有需求人员的缺氧防护。采用分子筛制氧机核心部件为压缩机和分子筛床，其中压缩机提供高压气源，如将标准大气压下的空气加压至0.2MPa～0.25MPa，基于增压和分子筛制氧机所需气源压力相当，因此存在集成的可能性。另外，经压缩机产生的高压气源，通常温度会超过100℃，不能直接作为机载制氧的空气源，需要进行换热、降温和除湿，所以，通过热回收装置和蒸汽压缩制冷同样存在高度集成的可能性。
目前，高原保障集成式空调很少，最多的是将空调、制氧机、新风换热设备和增压设备等分别组装，所占空间大，又不能有效协调相互间的工作关系，导致人员体验感差，操控麻烦，如何将各功能集成到一起，为高原地区的舱室提供有效的综合保障能力，值得研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种高原保障集成式空调，以解决现有高原保障空调集成度差、无法协调工作的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种高原保障集成式空调，包括制冷循环回路，所述制冷循环回路中至少设有第一压缩机、冷凝器、储液器、蒸发器、气液分离器，第一压缩机、冷凝器、储液器、蒸发器、气液分离器按顺序通过管路连接构成制冷循环回路，其特征在于：还包括空气干燥器、空气过滤器、第二压缩机、热回收装置、电动比例三通阀、排风风机、新风风机、电动三通阀、分子筛制氧机，其中：
所述空气过滤器具有三路出口、至少一路进口，空气过滤器的进口通过管路通往室外，空气过滤器第一路出口通过管路与第二压缩机的进口连接，所述热回收装置具有三个回收通道，第二压缩机的出口通过管路与热回收装置的第一个回收通道的进口连接，所述空气干燥器具有两个干燥通道，所述热回收装置第一个回收通道的出口通过管路与空气干燥器第二个干燥通道的进口连接，空气干燥器第二个干燥通道的出口通过管路与电动三通阀的第一个阀口连接，电动三通阀的第二个阀口通过管路与分子筛制氧机的进口连接，分子筛制氧机的出口通过管路通往室内，由此构成供氧系统，所述电动三通阀的第三个阀口通过管路通往室内，由此构成增压新风系统；
所述空气过滤器的第二路出口通过管路与新风风机的进口连接，新风风机的出口通过管路与热回收装置第二个回收通道的进口连接，热回收装置第二个回收通道的出口通过管路通往室内，由此构成新风系统；
所述电动比例三通阀的第一个阀口通过管路通往室内，电动比例三通阀的第二个阀口通过管路与排风风机的进口连接，排风风机的出口通过管路与热回收装置第三个回收通道的进口连接，热回收装置第三个回收通道的出口通过管路通往室外，由此构成排风系统；
所述制冷循环回路与供氧系统、增压新风系统共用空气干燥器，制冷循环回路中储液器、蒸发器之间管路旁路引出一路连接至空气干燥器第一个干燥通道的进口，制冷循环回路中蒸发器、气液分离器之间管路旁路引出一路连接至空气干燥器第一个干燥通道的出口。
所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述制冷循环回路中还设有干燥过滤器、第一节流元件，所述第一压缩机的制冷剂出口通过管路与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口通过管路与储液器的进口连接，储液器的出口通过管路与干燥过滤器的进口连接，干燥过滤器的出口通过管路与第一节流元件的进口连接，第一节流元件的出口通过管路与蒸发器的进口连接，蒸发器的出口通过管路与气液分离器的进口连接，气液分离器的出口通过管路与压缩机的制冷剂进口连接，由此构成制冷循环回路；
所述空气干燥器第一个干燥通道的进口通过旁路管路连通至干燥过滤器和第一节流元件之间管路；
空气干燥器第一个干燥通道进口的管路上连通接入有第二节流元件。
所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述空气过滤器的第三路出口通过管路与电动比例三通阀的第三个阀口连接。
所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述热回收装置第二个回收通道的出口管路上连通接入有单向阀，单向阀的导通方向为热回收装置至室内。
所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述第二压缩机为低压空气压缩机，排气量满足分子筛制氧机供气要求和室内增压要求，通过切换所述电动三通阀实现供氧或增压新风功能，当室内有气压要求时由所述电动比例三通阀进行调整；所述分子筛制氧机内部不再设压缩机，而通过自身内部切换阀切换至分子筛床制取氧气。
所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述热回收装置为具有三个回收通道的板式显热型热回收装置，其中第一个回收通道和第二个回收通道彼此独立互不连通，第三个回收通道分别与第一个回收通道和第二个回收通道形成换热通道。
所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述排风风机的风量与新风风机的风量相当，满足室内废气排出和能量回收要求。
本发明的有益效果：
1、本发明将制冷、制氧、增压、新风、能量回收和过滤等功能合为一体，结构紧凑，实现集成化。
2、本发明采用空气干燥器和三通道的热回收装置，实现能量回收、预冷、除水和回热，提高节能效果。
3、本发明流程简单，通过不同组合，实现对室内环境的有效控制。
4、本发明技术成熟、容易实现。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中标号：1-第一压缩机，2-冷凝器，3-储液器，4-干燥过滤器，5-第一节流元件，6-蒸发器，7-气液分离器，8-第二节流元件，9-空气干燥器，10-空气过滤器，11-第二压缩机，12-热回收装置，13-电动比例三通阀，14-排风风机，15-新风风机，16-单向阀，17-电动三通阀，18-分子筛制氧机，a-热回收装置的第一个回收通道，b-热回收装置的第二个回收通道，c-热回收装置的第三个回收通道，A-供氧系统空气流向，B-增压新风系统空气流向，C-新风系统空气流向，D-排风系统空气流向，E-室外，F室内。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种高原保障集成式空调，包括制冷循环回路，制冷循环回路中至少设有第一压缩机1、冷凝器2、储液器3、蒸发器6、气液分离器7，第一压缩机1、冷凝器2、储液器3、蒸发器6、气液分离器7按顺序通过管路连接构成制冷循环回路，还包括空气干燥器9、空气过滤器10、第二压缩机11、热回收装置12、电动比例三通阀13、排风风机14、新风风机15、电动三通阀17、分子筛制氧机18，其中：
空气过滤器10具有三路出口、至少一路进口，空气过滤器10的进口通过管路通往室外E，空气过滤器10第一路出口通过管路与第二压缩机11的进口连接，热回收装置12具有三个回收通道，第二压缩机11的出口通过管路与热回收装置12的第一个回收通道a的进口连接，空气干燥器9具有两个干燥通道，热回收装置12第一个回收通道b的出口通过管路与空气干燥器9第二个干燥通道的进口连接，空气干燥器9第二个干燥通道的出口通过管路与电动三通阀17的第一个阀口连接，电动三通阀17的第二个阀口通过管路与分子筛制氧机18的进口连接，分子筛制氧机18的出口通过管路通往室内F，由此构成供氧系统，供氧系统空气流向A为分子筛制氧机18向室内。电动三通阀17的第三个阀口通过管路通往室内F，由此构成增压新风系统，增压新风系统空气流向B为电动三通阀17向室内。
空气过滤器10的第二路出口通过管路与新风风机15的进口连接，新风风机15的出口通过管路与热回收装置12第二个回收通道b的进口连接，热回收装置12第二个回收通道b的出口通过管路通往室内F，由此构成新风系统，新风系统空气流向C为热回收装置向室内。
电动比例三通阀13的第一个阀口通过管路通往室内F，电动比例三通阀13的第二个阀口通过管路与排风风机14的进口连接，排风风机14的出口通过管路与热回收装置12第三个回收通道c的进口连接，热回收装置12第三个回收通道c的出口通过管路通往室外E，由此构成排风系统，排风系统空气流向D为室内向电动比例三通阀。
制冷循环回路与供氧系统、增压新风系统共用空气干燥器9，制冷循环回路中储液器3、蒸发器6之间管路旁路引出一路连接至空气干燥9器第一个干燥通道的进口，制冷循环回路中蒸发器6、气液分离器7之间管路旁路引出一路连接至空气干燥器9第一个干燥通道的出口。
制冷循环回路中还设有干燥过滤器4、第一节流元件5，第一压缩机1的制冷剂出口通过管路与冷凝器2的进口连接，冷凝器2的出口通过管路与储液器3的进口连接，储液器3的出口通过管路与干燥过滤器4的进口连接，干燥过滤器4的出口通过管路与第一节流元件5的进口连接，第一节流元件5的出口通过管路与蒸发器6的进口连接，蒸发器6的出口通过管路与气液分离器7的进口连接，气液分离器7的出口通过管路与压缩机1的制冷剂进口连接，由此构成制冷循环回路。
空气干燥器9第一个干燥通道的进口通过旁路管路连通至干燥过滤器4和第一节流元件5之间管路。空气干燥器9第一个干燥通道进口的管路上连通接入有第二节流元件8。
空气过滤器10的第三路出口通过管路与电动比例三通阀13的第三个阀口连接。
热回收装置12第二个回收通道b的出口管路上连通接入有单向阀16，单向阀16的导通方向为热回收装置12至室内F。
第二压缩机11为低压空气压缩机，排气量满足分子筛制氧机18供气要求和室内增压要求，通过切换电动三通阀17实现供氧或增压新风功能，当室内有气压要求时由所述电动比例三通阀13进行调整；分子筛制氧机18内部不再设压缩机，而通过自身内部切换阀切换至分子筛床制取氧气。
热回收装置12为具有三个回收通道的板式显热型热回收装置，其中第一个回收通道a和第二个回收通道b彼此独立互不连通，第三个回收通道c分别与第一个回收通道a和第二个回收通道b形成换热通道。
排风风机14的风量与新风风机15的风量相当，满足室内废气排出和能量回收要求。
本发明包括有第一压缩机1、冷凝器2、储液器3、干燥过滤器4、第一节流元件5、蒸发器6、气液分离器7、第二节流元件8、空气干燥器9、空气过滤器10、第二压缩机11、热回收装置12、电动比例三通阀13、排风风机14、新风风机15、单向阀16、电动三通阀17、分子筛制氧机18和管系等组成，分别形成制冷循环回路、供氧系统、增压新风系统、新风系统和排风系统。本发明中的制冷循环回路是第一压缩机1、冷凝器2、储液器3、干燥过滤器4、第一节流元件5、蒸发器6和气液分离器7等构成的传统制冷循环，并在制冷循环回路中增加一条特殊支路，即从干燥过滤器4和第一节流元件5之间分出一旁路支路，接入第二节流元件8入口，第二节流元8件出口与空气干燥器9第一个干燥通道进口连通，空气干燥器9第一个干燥通道出口通过旁路管路连通至气液分离器7和蒸发器6之间。
本发明中空气干燥器9可实现空气预冷、冷却凝结出水和预热等功能，有水气分离腔用于水气分离和排水，外接排水口可设置必要的机构防止气压泄漏。
本发明利用制冷循环回路、供氧系统、增压新风系统、新风系统和排风系统等不同组合，实现相应需求。
1)制冷循环回路循环流程如图1中虚线所示：第一压缩机1→冷凝器2→储液器3→干燥过滤器4→→气液分离器7→第一压缩机1，依次循环。
2)增压新风流程为：室外E空气→空气过滤器10→第二压缩机11→热回收装置12→空气干燥器9→电动三通阀17→室内F。
3)供氧流程为：室外E空气→空气过滤器10→第二压缩机11→热回收装置12→空气干燥器9→电动三通阀17→分子筛制氧机18→室内F。
4)新风流程为：室外E空气→空气过滤器10→新风风机15→单向阀16→室内F。
5)排风流程为：室内E空气→电动比例三通阀13→排风风机14→热回收装置12→室外F。
6)为提高热回收装置换热能力，不需要排风时：室外E空气→空气过滤器10→电动比例三通阀13→排风风机14→热回收装置12→室外E。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施方式，但本发明不限于上述实施方式，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都属于本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种高原保障集成式空调，包括制冷循环回路，所述制冷循环回路中至少设有第一压缩机、冷凝器、储液器、蒸发器、气液分离器，第一压缩机、冷凝器、储液器、蒸发器、气液分离器按顺序通过管路连接构成制冷循环回路，其特征在于：还包括空气干燥器、空气过滤器、第二压缩机、热回收装置、电动比例三通阀、排风风机、新风风机、电动三通阀、分子筛制氧机，其中：
所述空气过滤器具有三路出口、至少一路进口，空气过滤器的进口通过管路通往室外，空气过滤器第一路出口通过管路与第二压缩机的进口连接，所述热回收装置具有三个回收通道，第二压缩机的出口通过管路与热回收装置的第一个回收通道的进口连接，所述空气干燥器具有两个干燥通道，所述热回收装置第一个回收通道的出口通过管路与空气干燥器第二个干燥通道的进口连接，空气干燥器第二个干燥通道的出口通过管路与电动三通阀的第一个阀口连接，电动三通阀的第二个阀口通过管路与分子筛制氧机的进口连接，分子筛制氧机的出口通过管路通往室内，由此构成供氧系统，所述电动三通阀的第三个阀口通过管路通往室内，由此构成增压新风系统；
所述空气过滤器的第二路出口通过管路与新风风机的进口连接，新风风机的出口通过管路与热回收装置第二个回收通道的进口连接，热回收装置第二个回收通道的出口通过管路通往室内，由此构成新风系统；
所述电动比例三通阀的第一个阀口通过管路通往室内，电动比例三通阀的第二个阀口通过管路与排风风机的进口连接，排风风机的出口通过管路与热回收装置第三个回收通道的进口连接，热回收装置第三个回收通道的出口通过管路通往室外，由此构成排风系统；
所述制冷循环回路与供氧系统、增压新风系统共用空气干燥器，制冷循环回路中储液器、蒸发器之间管路旁路引出一路连接至空气干燥器第一个干燥通道的进口，制冷循环回路中蒸发器、气液分离器之间管路旁路引出一路连接至空气干燥器第一个干燥通道的出口。
2.根据权利要求1所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述制冷循环回路中还设有干燥过滤器、第一节流元件，所述第一压缩机的制冷剂出口通过管路与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口通过管路与储液器的进口连接，储液器的出口通过管路与干燥过滤器的进口连接，干燥过滤器的出口通过管路与第一节流元件的进口连接，第一节流元件的出口通过管路与蒸发器的进口连接，蒸发器的出口通过管路与气液分离器的进口连接，气液分离器的出口通过管路与压缩机的制冷剂进口连接，由此构成制冷循环回路；
所述空气干燥器第一个干燥通道的进口通过旁路管路连通至干燥过滤器和第一节流元件之间管路；
空气干燥器第一个干燥通道进口的管路上连通接入有第二节流元件。
3.根据权利要求1所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述空气过滤器的第三路出口通过管路与电动比例三通阀的第三个阀口连接。
4.根据权利要求1所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述热回收装置第二个回收通道的出口管路上连通接入有单向阀，单向阀的导通方向为热回收装置至室内。
5.根据权利要求1所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述第二压缩机为低压空气压缩机，排气量满足分子筛制氧机供气要求和室内增压要求，通过切换所述电动三通阀实现供氧或增压新风功能，当室内有气压要求时由所述电动比例三通阀进行调整；所述分子筛制氧机内部不再设压缩机，而通过自身内部切换阀切换至分子筛床制取氧气。
6.根据权利要求1所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述热回收装置为具有三个回收通道的板式显热型热回收装置，其中第一个回收通道和第二个回收通道彼此独立互不连通，第三个回收通道分别与第一个回收通道和第二个回收通道形成换热通道。
7.根据权利要求1所述的一种高原保障集成式空调，其特征在于：所述排风风机的风量与新风风机的风量相当，满足室内废气排出和能量回收要求。
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