CN110173775A - 具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，适用于发热量大、对环境温湿度及稳定性要求高、对空气品质要求高的场所。包括机柜和设置在机柜内的空气冷却器、表冷器/蒸发器和机组送风机；可与任何形式的制冷机配套使用，亦可利用室内外空气温度差和室外空气的温差，通过间接蒸发换热方式，从大自然中获得天然冷源。两种防霜冻的结构设计，使机组在寒冷和严寒地区仍能安全使用天然冷源降温，延长了自然冷源的使用时间，扩展了机组使用的地域范围，从而获得更好的节能效益。使机组常年在干工况下运行，不会导致机组内常年积水，避免滋生污垢和细菌，免除了清污和消毒的维护工作。

Description

具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组

技术领域

本发明涉及空气处理设备领域，尤其涉及一种具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组。

背景技术

大数据机房和控制室等场所对室内环境的要求很高，必须常年保持合适的温度、湿度和洁净程度，同时大数据机房和控制室由于电子设备的集中存在，这类场所发热量大、对环境温湿度及其稳定性要求高、对空气品质要求高，因此均需要常年开启空调系统。无论是制冷还是空气处理过程如过滤、冷却、加湿、除湿，均需要消耗能量，常年运行的费用非常高。。

理论上当气温低于室内温度要求时，直接引入冷空气为室内降温，可以节约大量制冷能耗，但因为造成以下问题而限制了它的应用。

1.室外空气温、湿度波动幅度大，造成空调系统稳定性差。

2.室外空气湿度变化大，湿度过低或过高的空气直接引入室内，将增加加湿或除湿的能耗。(有时甚至超过制冷节约的能量。)

3.为了节能，发热量大的场所通常采用大风量的空调系统。如大量空气直接引入室内，空气过滤和处理的负担加重，清洗和更换等维护工作量也增大。如空气存在污染，处理空气将进一步加大投资和能耗。

4.寒冷地区直接大量使用新风，易导致表冷器冻裂。

由于以上原因，这种场所的空调系统通常不能采用自然冷风直接作为冷媒，而由制冷机提供冷媒。为了节能，国家规范对新风量进行了严格的限制，空调系统基本采用循环风模式。

循环风系统节能，但又带来新的问题：

1.需要常年运行制冷系统，能耗非常高；空气处理过程(如加湿、除湿等过程。)亦消耗大量能量，进一步增加了能耗。

2.空气品质差。

空气中较大颗粒的尘埃可经过滤器滤除，但微尘、烟尘和细菌难以排出；常年经过滤和空气处理，空气中负离子几乎为0，空气品质差。首先不利于人体健康；某些重要场所，如大数据机房、控制室等，尘埃被抽入机房设备内并在内表面沉积，对设备运行的可靠性造成不利影响，甚至可能产生火花，造成安全隐患。

3.现行的空气处理方式普遍存在湿工况运行状况。如水喷淋蒸发、湿法加湿等，导致空调设备内常年积水，极易滋生细菌。需要经常清污，消毒，维护工作量大。而干式空气处理方法的能耗则非常高，比湿法加湿高数倍。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的具有净化功能的蒸发式空气处理机组，室外的冷空气与室内循环空气间接换热，进一步利用水蒸发加强换热对室内降温，大幅降低制冷和空调处理的综合能耗；同时改善空气品质；减少维护运营成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，包括机柜和设置在机柜内的空气冷却器、表冷器/蒸发器和机组送风机；

机柜上设置有第一进风口、第一出风口、第二进风口、第二风机和第二出风口；

空气冷却器为板式结构，其内形成有互不相通的热风通道和冷风通道，第一进风口依次连通热风通道、表冷器/蒸发器、机组送风机和第一出风口；第二进风口依次连通冷风通道、第二风机和第二出风口；

第一进风口和第一出风口均与室内连通，由室内出来的循环风由第一进风口进入机柜，依次经过热风通道、表冷器/蒸发器、机组送风机后由第一出风口排出，；室外冷空气经第二进风口进入机柜，通过空气冷却器的冷风通道，然后经第二风机、第二出风口排出；循环风在空气冷却器部分与冷风通道内的冷风实现热交换。

上述技术方案中，空气冷却器设置在表冷器/蒸发器前，在特定条件下，使空气冷却器成为无需耗能的除湿机，降低了除湿能耗。在温度降至特定值时，冷空气使热风通道内的热湿空气中水蒸汽冷凝，达到除湿的目的，减少在表冷器/蒸发器中冷凝所消耗的冷量。

在有热风需求的场所，特定条件下，空气冷却器除了是无需耗能的制冷机，又是无需能耗的热风机。冷风从热风中回收热量，向有热风需求的场所送热风，不仅减少制冷的能耗，还利用废热资源，进一步节约供热能耗及供热设备投资。

优选地，空气冷却器有多种组合布置方式，其布置方式有利于热风通道内的冷凝水的排出。

优选地，空气冷却器采用板式结构，结构紧凑，占地小，适合新建和改造项目。

进一步的，所述空气冷却器内设有由隔板形成的A、B、C、D四个小室，A、B、C、D小室彼此独立，第一进风口、A小室、热风通道、C小室依次连通，第二进风口、B小室、冷风通道、D小室、第二风机、第二出风口依次连通，A小室与B小室间设置有第一电动风阀，通过第一电动风阀的开启和闭合实现A小室与B小室的连通和封闭，第一电动风阀能够将部分室内的热空气导流至冷风通道，适当提高冷风通道内冷空气的温度，避免空气冷却器热风侧表面冷凝水结霜、结冰，堵塞通道而损坏。同时，通风小室具有稳定气流、消除进出风死角的功能。

进一步的，所述B小室内设置有第一高频振荡雾化装置，高频振荡雾化装置能产生1～5μm超微粒子，超微粒子受热过程中可瞬间蒸发，蒸发过程吸热，可以进一步提高空气冷却器的降温效果，同时使机组常年在干工况下运行，不会导致机组内常年积水，避免滋生污垢和细菌，免除了清污和消毒的维护工作。

进一步的，所述第二进风口处安装有空气加热器，空气加热器适用于严寒地区或冬季有热风需求的情况。严寒地区冷空气先经过空气加热器预热升温到一定温度后再进行热交换，避免空气冷却器热风侧表面冷凝而产生结霜、结冰，堵塞通道，损坏空气冷却器。

进一步的，所述机柜内设置有第二高频振荡雾化装置，第二高频振荡雾化装置在表冷器/蒸发器与机组送风机之间，第二高频振荡雾化能产生1～5μm超微粒子，超微粒子受热过程中可瞬间蒸发，产生的超微水粒子随着降温后的热空气一同返回室内，调节室内的湿度。高频振荡雾化装置还有一独特功能，即高频振荡能产生大量负离子，具有净化空气，改善空气品质的功能。比干法加湿能耗大幅降低(如比电极加湿、电热加湿能耗降低85％～90％)；且加湿均匀，控制精度高；水雾纯净，不带任何污染和杂质。

进一步的，所述机柜内空气冷却器与表冷器/蒸发器之间设置有中间段，中间段具有第三进风口和检修门。第三进风口位于空气冷却器和表冷器/蒸发器之间，第三进风口与室内回风管连通；在全制冷机供冷的情况下，空气冷却器处于关闭状态，此时室内循环风可不经空气冷却器，直接从第三进风口进入机柜内，节约了机组送风机的输送动力。

进一步的，所述第三进风口处设置有第二电动风阀，所述第一进风口处设置有一台或多台第一风机和第三电动风阀，所述第二出风口处设置有一台或多台第二风机和第四电动风阀，其中第一风机为压入式风机，第二风机为吸入式风机；使A小室形成正压，B小室处于负压状态，A、B小室间压力差促使热空气向冷空气侧流动，由A小室进入B小室。进一步地，第二风机为直流变频风机，用于控制空气冷却器中冷风通道内的进风量，从而控制供冷量。

进一步的，所述第二进风口处安装有第一过滤器，第一过滤器用于对室外冷空气进行过滤，避免冷风通道内灰尘堆积和堵塞。

进一步的，所述第一进风口与空气冷却器之间安装有第二过滤器，所述第三进风口与表冷器/蒸发器之间安装有第三过滤器，第二过滤器和第三过滤器均用于对室内热空气进行过滤。

进一步的，所述空气冷却器的下方安装有第一冷凝水槽，所述表冷器/蒸发器的下方安装有第二冷凝水槽；第一冷凝水槽和第二冷凝水槽分别用于承接空气冷却器和表冷器/蒸发器产生的冷凝水，冷凝水槽还应配置相应的水封管路。

有益效果：

(1)本发明的空气处理机组在机柜内设置空气冷却器，间接利用室外的冷空气吸收空气冷却器内的循环风中热空气的热量，显著降低机组因空气降温而产生的能耗，同时又克服了直接引入冷空气降温的缺点。特定条件下，进一步降低除湿能耗。

(2)B小室内设置高频振荡雾化装置能产生1～5μm超微粒子，超微粒子受热过程中可瞬间蒸发，蒸发过程吸热，可以进一步提高空气冷却器的降温效果，同时使机组常年在干工况下运行，不会导致机组内常年积水，避免滋生污垢和细菌，免除了清污和消毒的维护工作。

(3)所述机柜内设置有第二高频振荡雾化装置，第二高频振荡雾化装置在表冷器/蒸发器与机组送风机之间，第二高频振荡雾化能产生1～5μm超微粒子，超微粒子受热过程中可瞬间蒸发，产生的超微水粒子随着降温后的热空气一同返回室内，调节室内的湿度。比干法加湿能耗大幅降低(如比电极加湿、电热加湿，能耗降低85％～90％)；且加湿均匀，控制精度高；水雾纯净，不带任何污染和杂质。高频振荡雾化装置还有一独特功能，即高频振荡能产生大量负离子，具有净化空气，改善空气品质的功能。

(4)两种防霜冻的结构设计，使机组在寒冷和严寒地区仍能安全使用天然冷源降温，延长了自然冷源的使用时间，扩展了机组使用的地域范围，从而获得更好的节能效益。

(5)循环风的双进风口设计，使机组在全制冷机供冷时，循环风不经过空气冷却器，直接从第三进风口进入，降低了机组送风机的动力消耗。

附图说明

图1是本申请空气处理机组的结构图。

图2是本申请空气处理机组制冷机供冷模式的空气流动原理图。

图3是本申请空气处理机组其他供冷模式下的空气流动原理图。

其中：1、机柜；2、空气冷却器；3、机组送风机；4、第一过滤器；5、第二过滤器；6、第三过滤器；7、第一进风口；8、第一出风口；9、第二进风口；10、第二出风口；11、第三进风口；12、第一风机；13、第二风机；14、第一电动风阀；15、第二电动风阀；16、第三电动风阀；17、第四电动风阀；18、第一冷凝水槽；19、表冷器/蒸发器；20、第二冷凝水槽；21、第一高频振荡雾化装置；22、第二高频振荡雾化装置；23、风机台座；24、减振器；25、防火软接头；26.1、A小；26.2、B小室；26.3、C小室；26.4、D小室；27、空气加热器；28、检修门；29、控制箱；30、中间段。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，包括机柜1和设置在机柜1内的空气冷却器2、表冷器/蒸发器19、机组送风机3、第一过滤器4、第二过滤器5和第三过滤器6；

机柜1上设置有第一进风口7、第一出风口8、第二进风口9、第二出风口10和第三进风口11；第一进风口7位于机柜1的一侧，并设置有第一风机12和第三电动风阀16；机柜1内自第一进风口7往后依次设置第二过滤器5、第一冷凝水槽18、空气冷却器2、第三过滤器6、表冷器/蒸发器19、第二高频振荡雾化装置22和机组送风机3，机组送风机3安装在风机台座23上，机组送风机3与风机台座23之间设置减振器24，机组送风机3的排风口连接防火软接头25并最终连接至机柜1的第一出风口8；

空气冷却器2为板式结构，其内设置有互不相通的热风通道和冷风通道，第一进风口7连通热风通道；其中，空气冷却器2安装时应有利于热风通道内冷凝水的排出；

蒸发器19的下方设置有用于承接蒸发器19冷凝水的第二冷凝水槽20；

隔板、机柜内壁、空气冷却器共同形成A、B、C、D四个小室，A、B、C、D小室彼此独立，第一进风口7、A小室26.1、热风通道、C小室26.3依次连通，第二进风口9、B小室26.2、冷风通道、D小室26.4、第二风机13、第二出风口10依次连通，A小室26.1与B小室26.2间设置有第一电动风阀14，通过第一电动风阀14的开启和闭合实现A小室26.1与B小室26.2的连通和封闭，进一步地，A、B、C、D四个小室中每个小室不限于一个。

B小室26.2内设置有第一高频振荡雾化装置21；第二进风口9处安装有第一过滤器4和空气加热器27；

第二出风口10与空气冷却器2的冷风通道连通，第二出风口10处设置有第二风机13和第四电动风阀17；

第三进风口11位于空气冷却器2和蒸发器19之间，第三进风口11处设置有第二电动风阀15；

机柜内空气冷却器2与表冷器/蒸发器19之间设置有中间段30，中间段30具有第三进风口11和检修门28。第三进风口位于空气冷却器和表冷器/蒸发器之间，第三进风口与室内回风管连通；在全制冷机供冷的情况下，关闭空气冷却器，室内循环风从第三进风口进入，靠表冷器/蒸发器进行降温，减少机组送风机动力消耗。机柜1表面还设置有检修门28和控制箱29，控制箱29控制整个机柜内结构部件的运行。

本发明的空气处理机组具有6种工作模式，分别为：全制冷机供冷模式、制冷机加天然冷媒混合供冷模式、全天然冷媒显、潜热换热供冷模式；全天然冷媒显热换热供冷模式、全天然冷媒防霜冻供冷模式(一)、全天然冷媒防霜冻供冷模式(二)如果用户冬季有热风需求，空气冷却器可以回收回风中的热能，为用户送热风。下面一一阐述。

一、全制冷机供冷模式：

此模式下各部件的开启情况如表1所示，空气流动原理如图2所示；在机组送热风机3的作用下，室内热空气经过第三进风口11进入中间段30内，然后依次经过第三过滤器6、表冷器/蒸发器19和机组送风机3并最终返回室内，整个过程单纯完全依靠表冷器/蒸发器19降温除湿；第二高频振荡雾化装置22依据需要适时启动，以增加室内湿度。

表1

二、制冷机加天然冷媒混合供冷模式：

此模式下各部件的开启情况如表2所示，空气流动原理如图3所示；在机组送风机3和第一风机12的作用下，室内热空气经过第一进风口7进入机柜1内，然后依次经过第二过滤器5、空气冷却器2的热风通道、第三过滤器6、表冷器/蒸发器19和机组送风机3最终返回室内。

此模式下开启制冷机和表冷器/蒸发器19，开启第一高频振荡雾化装置21，热风先在热风通道内与冷风通道内的室外冷空气进行热交换，获得因冷热空气温差产生的显冷和因水雾蒸发产生的潜冷。之后继续经表冷器/蒸发器19冷却降温；第二高频振荡雾化装置22依据需要适时启动，以增加室内湿度。

表2

三、全天然冷媒显、潜热换热供冷模式：

此模式下各部件的开启情况如表3所示，空气流动原理与图3所示一致；

此模式下关闭制冷机和表冷器/蒸发器19，开启第一高频振荡雾化装置21，热空气获得因冷热空气温差产生的显冷和因水雾蒸发产生的潜冷。第二高频振荡雾化装置22依据需要适时启动，以增加室内湿度。

表3

四、全天然冷媒显热换热供冷模式：

此模式下各部件的开启情况如表4所示，空气流动原理与图3所示一致；

此模式关闭制冷机和表冷器/蒸发器19，关闭了第一高频振荡雾化装置21，热空气仅获得因冷热空气温差产生的显冷，无需获取因水雾蒸发产生的潜冷。第二高频振荡雾化装置22依据需要适时启动，以增加室内湿度。

表4

五、全天然冷媒防霜冻供冷模式(一)

此模式下各部件的开启情况如表5所示，空气流动原理与图3所示一致；此模式关闭了19、21，冷空气无需蒸发带来的潜冷，利用热空气与冷空气间温差换热。开启电动风阀14，利用A、B两小室间压力差，引导热气流自A小室流至B小室，提升冷空气温度，避免与热空气换热时导致热空气通道结霜结冰，堵塞流道、损坏空气冷却器。第二高频振荡雾化装置22依据需要适时启动，以增加室内湿度。

表5

六、全天然冷媒防霜冻供冷模式(二)

此模式下各部件的开启情况如表6所示，空气流动原理与图3所示一致；此模式关闭了19、21，冷空气无需蒸发带来的潜冷，利用热空气与冷空气间温差换热。开启空气加热器27，对冷空气预热至一定温度，避免其与热空气换热时导致热空气通道内结霜结冰，堵塞流道、损坏空气冷却器。第二高频振荡雾化装置22依据需要适时启动，以增加室内湿度。

表6

对于本实施例的空气处理机组来说，还可以在第二出风口10处连接管路，将升温后的冷空气引流至车间等冬季需要供热风的场所，实现废热回收利用。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：包括机柜和设置在机柜内的空气冷却器、表冷器/蒸发器和机组送风机；

机柜上设置有第一进风口、第一风机、第一出风口、第二进风口、第二风机和第二出风口；

空气冷却器为板式结构，其内形成有互不相通的热风通道和冷风通道；

第一进风口依次连通第一风机、热风通道、表冷器/蒸发器、机组送风机和第一出风口；

第二进风口依次连通冷风通道、第二风机和第二出风口；

循环风由第一进风口、第一风机进入机柜，依次经过热风通道、表冷器/蒸发器、机组送风机后由第一出风口排出，室外冷空气经第二进风口进入机柜，通过空气冷却器的冷风通道，然后经第二风机、第二出风口排出。

2.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：还包括隔板，隔板与机柜内壁连接，空气冷却器、隔板、机柜内壁共同形成A、B、C、D四个小室，A、B、C、D小室彼此独立，第一进风口、A小室、热风通道、C小室依次连通，第二进风口、B小室、冷风通道、D小室、第二风机、第二出风口依次连通，A小室与B小室间设置有第一电动风阀，通过第一电动风阀的开启和闭合实现A小室与B小室的连通和封闭，进一步地，A、B、C、D四个小室中每个小室不限于一个。

3.根据权利要求2所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述B小室内设置有第一高频振荡雾化装置。

4.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述机柜内设置有第二高频振荡雾化装置，第二高频振荡雾化装置在表冷器/蒸发器与机组送风机之间。

5.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述第二进风口处安装有空气加热器。

6.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述机柜内空气冷却器与表冷器/蒸发器之间设置有中间段，中间段具有第三进风口和检修门。

7.根据权利要求6所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述第三进风口处设置有第二电动风阀，所述第一进风口处设置有一台或多台第一风机和第三电动风阀，所述第二出风口处设置有一台或多台第二风机和第四电动风阀，其中第一风机采用压入式设计，第二风机采用吸入式设计，进一步地，第二风机为直流变频风机。

8.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述第二进风口处安装有第一过滤器；所述第一进风口与空气冷却器之间安装有第二过滤器，所述第三进风口与表冷器/蒸发器之间安装有第三过滤器。

9.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：所述空气冷却器的下方安装有第一冷凝水槽和水封，所述表冷器/蒸发器的下方安装有第二冷凝水槽和水封。

10.根据权利要求1所述的具有净化功能的间接蒸发式空气处理机组，其特征在于：具有6种工作模式，分别为：全制冷机供冷模式、制冷机加天然冷媒混合供冷模式、全天然冷媒显、潜热换热供冷模式；全天然冷媒显热换热供冷模式、全天然冷媒防霜冻供冷模式(一)、全天然冷媒防霜冻供冷模式(二)。