CN110657600A - 恒温恒湿空调机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种恒温恒湿空调机组，包括主机装置和室内机装置，主机装置包括直流变频压缩机、油分离器、止回阀、四通换向阀、主机换热器、主机电子膨胀阀、储液器和气液分离器；室内机装置包括风机、加湿器、制热盘管、制冷盘管、第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀。本发明所述的恒温恒湿空调机组同时消除了空调机组在再热过程中的额外能耗，提高了空调机组冷凝热回收环节的稳定性，能大大拓展热泵冬季工况的运用空间。同时，所述恒温恒湿空调机组将冷凝热回收技术与蒸发冷回收技术有机结合，满足了直膨式恒温恒湿系统的无额外能耗的再热需求，能实现更加明显的节能效果，适合在中小型实验室、医疗制药、航空航天和电子电气等领域广泛使用。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其是一种能显著降低能耗的恒温恒湿空调机组。
背景技术
目前，直膨式恒温恒湿空调机组和其他类型的恒温恒湿空调机组一样，高能耗是需要重点突破的问题，尽管业内人士拿出了各种解决方案，但仍然存在诸多问题和不足。就比较成熟的冷凝热回收技术而言，由于回收的不稳定性决定了采用开关量控制的常规机组仍然需要额外的再热能源予以补充，如电加热、热水或蒸汽等，在回收量非常有限的过度季节，能耗依旧较高。冬季工况使用热泵对于该型机组应该具备先天条件，但受到运行环境温度条件的限制，使用仍不够普遍。
可见，传统的恒温恒湿空调机组在运行中存在的问题包括如何提高机组的能效、减少再热能耗和拓展热泵的冬季运行空间。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种能降低空调机组能耗，有效提高机组能效的恒温恒湿空调机组。
本发明采用的技术方案如下：一种恒温恒湿空调机组，包括主机装置和室内机装置，所述主机装置包括直流变频压缩机、油分离器、止回阀、四通换向阀、主机换热器、主机电子膨胀阀、储液器和气液分离器；所述室内机装置包括风机、加湿器、制热盘管、制冷盘管、第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀；所述气液分离器的出气口与所述直流变频压缩机的进气口连接，所述直流变频压缩机的出气口与所述油分离器的进气口连接，所述油分离器的出气口与所述止回阀的进气口连接；所述止回阀的出气口与所述四通换向阀的第一连接口连接，同时所述止回阀的出气口还与所述制热盘管的第一连接口连接；所述四通换向阀的第四连接口与所述主机换热器的第一连接口连接，所述四通换向阀的第三连接口与所述气液分离器的进气口连接；所述主机换热器的第二连接口与所述储液器的第一连接口连接，并且在所述主机换热器与所述储液器之间还设置有主机电子膨胀阀；
所述储液器的第二连接口通过分流装置后分别与所述制冷盘管的第二连接口和所述制热盘管的第二连接口连接，并且在所述分流装置与所述制冷盘管的第二连接口之间设置有第一电子膨胀阀，在所述分流装置与所述制热盘管的第二连接口之间设置有第二电子膨胀阀；所述制冷盘管的第一连接口与所述气液分离器的进气口连接；
所述四通换向阀在工作过程中能在两种连接状态之间切换，在第一种连接状态中，所述四通换向阀的第一连接口与第四连接口连通，第三连接口与第四连接口断开；在第二种连接状态中，所述四通换向阀的第三连接口与第四连接口连通，第一连接口与第四连接口断开。
优选的，所述主机装置中还设置有热气旁通管道，所述热气旁通管道设置于所述主机换热器的第二连接口与所述止回阀的出气口之间，并且在热气旁通管道上还设置有旁通电子膨胀阀。
优选的，在所述制热盘管的第一连接口与所述止回阀的出气口之间的连接管道上安装有截止阀；在所述制冷盘管的第一连接口与所述气液分离器的进气口之间的连接管道上安装有截止阀；在所述分流装置与所述储液器的第二连接口之间的连接管道上安装有截止阀。
优选的，在所述油分离器的出油口和所述气液分离器的进气口之间还设置有回油管路，在所述回油管路上设置有电磁阀和毛细管。
本发明所述的恒温恒湿空调机组的有益效果为，提高了空调机组冷凝热回收环节的稳定性，拓展了热泵冬季工况的运用空间，同时消除了空调机组在再热过程中的额外能耗。本发明所述的恒温恒湿空调机组将冷凝热回收技术与蒸发冷回收技术有机结合，满足了直膨式恒温恒湿系统的无额外能耗的再热需求，能实现更加明显的节能效果，适合在中小型实验室、医疗制药、航空航天和电子电气等领域广泛使用。
附图说明
图1为本发明恒温恒湿空调机组实施例的空调机组结构原理示意图；
图2为本发明恒温恒湿空调机组实施例1中冷媒流动的循环回路示意图；
图3为本发明恒温恒湿空调机组实施例2中冷媒流动的循环回路示意图；
图4为本发明恒温恒湿空调机组实施例3中冷媒流动的循环回路示意图；
图5为本发明恒温恒湿空调机组实施例4中冷媒流动的循环回路示意图；
图中 1 主机装置，2 室内机装置，3 直流变频压缩机，301 直流变频压缩机进气口，302 直流变频压缩机出气口，4 油分离器，5 止回阀，6 四通换向阀，601 四通换向阀第一连接口，602 四通换向阀第三连接口，603 四通换向阀第四连接口，7 主机换热器，701 主机换热器第一连接口，702 主机换热器第二连接口，8 主机电子膨胀阀，9 储液器，901 储液器第一连接口，902 储液器第二连接口，10 气液分离器，101 气液分离器进气口，102 气液分离器出气口，11 风机，12 加湿器，13 制热盘管，131 制热盘管第一连接口，132 制热盘管第二连接口，14 制冷盘管，141 制冷盘管第一连接口，142 制冷盘管第二连接口，15第一电子膨胀阀，16 第二电子膨胀阀，17 热气旁通管道，18 旁通电子膨胀阀，19 截止阀，20 回油管路，21 电磁阀，22 毛细管，23 分流装置。
具体实施方式
由图1所示，一种恒温恒湿空调机组，包括主机装置 1和室内机装置 2，所述主机装置 1包括直流变频压缩机 3、油分离器 4、止回阀 5、四通换向阀 6、主机换热器 7、主机电子膨胀阀 8、储液器 9和气液分离器 10。所述室内机装置 2包括风机 11、加湿器 12、制热盘管 13、制冷盘管 14、第一电子膨胀阀 15和第二电子膨胀阀 16。所述气液分离器的出气口 102与所述直流变频压缩机的进气口 301连接，所述直流变频压缩机的出气口 302与所述油分离器 4的进气口连接，所述油分离器 4的出气口与所述止回阀 5的进气口连接，在所述油分离器 4的出油口和所述气液分离器的进气口 101之间还设置有回油管路 20，在所述回油管路 20上设置有电磁阀 21和毛细管 22。所述止回阀 5的出气口与所述四通换向阀的第一连接口 601连接，同时所述止回阀 5的出气口还与所述制热盘管的第一连接口 131连接；所述四通换向阀的第四连接口 603与所述主机换热器的第一连接口 701连接，所述四通换向阀的第三连接口 602与所述气液分离器的进气口 101连接；所述主机换热器的第二连接口 702与所述储液器的第一连接口 901连接，并且在所述主机换热器 7与所述储液器 9之间还设置有主机电子膨胀阀 8，所述主机电子膨胀阀 8为双向电子膨胀阀。
在所述主机装置 1中还设置有热气旁通管道 17，所述热气旁通管道 17设置于所述主机换热器的第二连接口 702与所述止回阀 5的出气口之间，并且在热气旁通管道 17上还设置有旁通电子膨胀阀 18，其主要作用是当主机换热器 7的温度过低时对主机换热器 7进行除霜操作。
所述储液器的第二连接口 902通过分流装置 23后分别与所述制冷盘管的第二连接口 142和所述制热盘管的第二连接口 132连接，并且在所述分流装置 23与所述制冷盘管的第二连接口 142之间设置有第一电子膨胀阀 15，在所述分流装置 23与所述制热盘管的第二连接口 132之间设置有第二电子膨胀阀 16；所述制冷盘管的第一连接口 141与所述气液分离器的进气口 101连接；
所述四通换向阀 6在工作过程中能在两种连接状态之间切换，在第一种连接状态中，所述四通换向阀的第一连接口 601与第四连接口 603连通，第三连接口 602与第四连接口603断开；在第二种连接状态中，所述四通换向阀的第三连接口 602与第四连接口 603连通，第一连接口 601与第四连接口 603断开。
在所述主机装置 1和室内机装置 2之间的连接管道上还安装有截止阀 19，能用于在特殊情况下控制主机装置 1和室内机装置 2之间连接管道的通断。所述截止阀 19分别设置于下列连接管道上，包括：
1. 在所述制热盘管的第一连接口 131与所述止回阀 5的出气口之间的连接管道上安装有截止阀 19；
2. 在所述制冷盘管的第一连接口 141与所述气液分离器的进气口 101之间的连接管道上安装有截止阀 19；
3. 在所述分流装置 23与所述储液器的第二连接口 902之间的连接管道上安装有截止阀 19。
下面的实施例列举说明了本发明所述的恒温恒湿空调机组在多种工作模式下机组各部件的工作状态和冷媒的流动循环方式。
实施例1
单制冷模式
由图2所示，在本实施例中，空调机组不进行除湿处理，只需要温度微调，比如在过度季节的某个时段，所述恒温恒湿空调机组能以单制冷模式运转。
在单制冷模式下，所述恒温恒湿空调机组各部件的工作状态和冷媒的流动循环过程如下：
所述四通换向阀的第一连接口 601与第四连接口 603导通，第三连接口 602与第四连接口 603断开；所述旁通电子膨胀阀 18断开，所述第一电子膨胀阀 15导通，所述第二电子膨胀阀 16断开。此时，所述止回阀 5的出气口经过四通换向阀 6与所述主机换热器的第一连接口 701连通，并且止回阀 5的出气口不与其它设备连通。所述储液器的第二连接口902依次经过分流装置 23和第一电子膨胀阀 15后与所述制冷盘管的第二连接口 142连通。
此时冷媒在所述恒温恒湿空调机组中从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、四通换向阀 6、主机换热器 7、主机电子膨胀阀 8、储液器 9、分流装置 23、第一电子膨胀阀 15、制冷盘管 14和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机 3，完成一次流动循环。在单制冷模式中，所述制冷盘管14作为主蒸发器工作，吸收空气中的热量，实现制冷功能。
实施例2
制冷优先模式
由图3所示，当空调机组需要的制冷量大于需要的再热量，比如夏季工况，所述恒温恒湿空调机组能以制冷优先模式运行，系统优先满足室内机装置 2中制冷盘管 14的制冷量，主机装置 1中的主机换热器 7依然作为冷凝器工作，制热盘管 13相当于并联在主机换热器 7上的附加冷凝器，两者能实现同时制热，只不过主机换热器 7向大气散发了多余的热量，而制热盘管 13即实现了冷凝热回收功能。
在制冷优先模式下，所述恒温恒湿空调机组各部件的工作状态和冷媒的流动循环过程如下：
所述四通换向阀的第一连接口 601与第四连接口 603导通，第三连接口 602与第四连接口 603断开；所述旁通电子膨胀阀 18断开，所述第一电子膨胀阀 15导通，所述第二电子膨胀阀 16导通。此时，所述止回阀 5的出气口经过四通换向阀 6与所述主机换热器的第一连接口 701连通，同时所述止回阀 5的出气口还与所述制热盘管的第一连接口 131连通。所述储液器的第二连接口 902依次经过分流装置 23和第一电子膨胀阀 15后与所述制冷盘管的第二连接口 142连通。所述制热盘管的第二连接口 132依次经过第二电子膨胀阀16、分流装置 23和第一电子膨胀阀 15与所述制冷盘管的第二连接口 142连通。
此时冷媒在所述恒温恒湿空调机组中的流动循环回路同时有两条，其中第一条为：冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、四通换向阀 6、主机换热器 7、主机电子膨胀阀 8、储液器 9、分流装置 23、第一电子膨胀阀 15、制冷盘管 14和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机3，完成一次流动循环；第二条为：冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、制热盘管 13、第二电子膨胀阀 16、分流装置 23、第一电子膨胀阀 15、制冷盘管 14和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机3，完成一次流动循环。在制冷优先模式中，所述制冷盘管 14作为主蒸发器工作，吸收空气中的热量，实现制冷功能，同时制热盘管 13通过冷凝热回收功能实现对冷空气的加热微调工作，用于对制冷温度由低到高的调节。
实施例3
单制热模式
由图4所示，当空调机组不需要进行除湿处理，只需要温度微调时，比如过度季节的某个时段或者在冬季工况下，所述恒温恒湿空调机组能以单制热模式运转。
在单制热模式下，所述恒温恒湿空调机组各部件的工作状态和冷媒的流动循环过程如下：
所述四通换向阀的第三连接口 602与第四连接口 603导通，第一连接口 601与第四连接口 603断开；所述旁通电子膨胀阀 18导通，所述第一电子膨胀阀 15断开，所述第二电子膨胀阀 16导通。此时，所述止回阀 5的出气口经过旁通电子膨胀阀 18与所述主机换热器的第二连接口 702连通，同时所述止回阀 5的出气口还与所述制热盘管的第一连接口 131连通。所述制热盘管的第二连接口 132依次经过第二电子膨胀阀 16和分流装置 23后与储液器的第二连接口 902连通。
此时冷媒在所述恒温恒湿空调机组中的流动循环回路同时有两条，其中第一条为：冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、制热盘管13、第二电子膨胀阀 16、分流装置 23、储液器 9、主机电子膨胀阀 8、主机换热器 7、四通换向阀 6和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机 3，完成一次流动循环；第二条为热气旁通回路：冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、旁通电子膨胀阀 18、主机换热器 7、四通换向阀 6和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机 3，完成一次流动循环。在单制热模式中，所述制热盘管 13作为冷凝器工作，通过释放热量加热空气，实现加热功能；而主机装置 1中的主机换热器 7作为蒸发器吸收室外空气热量即对空气进行制冷，必要的时候需要通过热气旁通管道 17对主机换热器 7进行除霜工作。
实施例4
制热优先模式
由图5所示，当空调机组需要的制冷量小于需要的再热量，比如过度季节中，所述恒温恒湿空调机组能以制热优先模式运行，机组优先保证制热盘管 13产生的制热量。此时主机装置 1中的主机换热器 7依然作为蒸发器工作，室内机装置 2的制冷盘管 14相当于并联在主机换热器 7上的附加蒸发器，两者能实现同时制冷，只不过主机换热器 7向大气散发了多余的制冷量，而通过制冷盘管 14即实现了与冷凝热回收功能相反的 “蒸发冷回收”功能，用于对制热温度由高到低的调节。
在制热优先模式下，所述恒温恒湿空调机组各部件的工作状态和冷媒的流动循环过程如下：
所述四通换向阀的第三连接口 602与第四连接口 603导通，第一连接口 601与第四连接口 603断开；所述旁通电子膨胀阀 18导通，所述第一电子膨胀阀 15导通，所述第二电子膨胀阀 16导通。此时，所述止回阀 5的出气口经过旁通电子膨胀阀 18与所述主机换热器的第二连接口 702连通，同时所述止回阀 5的出气口还与所述制热盘管的第一连接口 131连通。所述制热盘管的第二连接口 132依次经过第二电子膨胀阀 16和分流装置 23后与储液器的第二连接口 902连通，同时所述制热盘管的第二连接口 132还依次经过第二电子膨胀阀 16、分流装置 23和第一电子膨胀阀 15后与制冷盘管的第二连接口 142连通。
此时冷媒在所述恒温恒湿空调机组中的流动循环回路同时有三条，其中第一条为：冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、制热盘管13、第二电子膨胀阀 16、分流装置 23、储液器 9、主机电子膨胀阀 8、主机换热器 7、四通换向阀 6和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机 3，完成一次流动循环；第二条为冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、制热盘管 13、第二电子膨胀阀 16、分流装置 23、第一电子膨胀阀 15、制冷盘管 14和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机3，完成一次流动循环；第三条为热气旁通回路：冷媒从直流变频压缩机的出气口 302流出，依次经过油分离器 4、止回阀 5、旁通电子膨胀阀 18、主机换热器 7、四通换向阀 6和气液分离器 10，最后从直流变频压缩机的进气口 301回到直流变频压缩机 3，完成一次流动循环。
本发明所述的恒温恒湿空调机组的有益效果为，提高了空调机组冷凝热回收环节的稳定性，拓展了热泵冬季工况的运用空间，同时消除了空调机组在再热过程中的额外能耗。本发明所述的恒温恒湿空调机组将冷凝热回收技术与蒸发冷回收技术有机结合，满足了直膨式恒温恒湿系统的无额外能耗的再热需求，能实现更加明显的节能效果，适合在中小型实验室、医疗制药、航空航天和电子电气等领域广泛使用。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1.一种恒温恒湿空调机组，包括主机装置和室内机装置，其特征在于，所述主机装置包括直流变频压缩机、油分离器、止回阀、四通换向阀、主机换热器、主机电子膨胀阀、储液器和气液分离器；所述室内机装置包括风机、加湿器、制热盘管、制冷盘管、第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀；
所述气液分离器的出气口与所述直流变频压缩机的进气口连接，所述直流变频压缩机的出气口与所述油分离器的进气口连接，所述油分离器的出气口与所述止回阀的进气口连接；所述止回阀的出气口与所述四通换向阀的第一连接口连接，同时所述止回阀的出气口还与所述制热盘管的第一连接口连接；所述四通换向阀的第四连接口与所述主机换热器的第一连接口连接，所述四通换向阀的第三连接口与所述气液分离器的进气口连接；所述主机换热器的第二连接口与所述储液器的第一连接口连接，并且在所述主机换热器与所述储液器之间还设置有主机电子膨胀阀；
所述储液器的第二连接口通过分流装置后分别与所述制冷盘管的第二连接口和所述制热盘管的第二连接口连接，并且在所述分流装置与所述制冷盘管的第二连接口之间设置有第一电子膨胀阀，在所述分流装置与所述制热盘管的第二连接口之间设置有第二电子膨胀阀；所述制冷盘管的第一连接口与所述气液分离器的进气口连接；
所述四通换向阀在工作过程中能在两种连接状态之间切换，在第一种连接状态中，所述四通换向阀的第一连接口与第四连接口连通，第三连接口与第四连接口断开；在第二种连接状态中，所述四通换向阀的第三连接口与第四连接口连通，第一连接口与第四连接口断开。
2.根据权利要求1所述的恒温恒湿空调机组，其特征在于，所述主机装置中还设置有热气旁通管道，所述热气旁通管道设置于所述主机换热器的第二连接口与所述止回阀的出气口之间，并且在热气旁通管道上还设置有旁通电子膨胀阀。
3.根据权利要求2所述的恒温恒湿空调机组，其特征在于，在所述制热盘管的第一连接口与所述止回阀的出气口之间的连接管道上安装有截止阀；在所述制冷盘管的第一连接口与所述气液分离器的进气口之间的连接管道上安装有截止阀；在所述分流装置与所述储液器的第二连接口之间的连接管道上安装有截止阀。
4.根据权利要求3所述的恒温恒湿空调机组，其特征在于，在所述油分离器的出油口和所述气液分离器的进气口之间还设置有回油管路，在所述回油管路上设置有电磁阀和毛细管。
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