CN111998445A - 一种飞机地面空调机组及其降温方法 - Google Patents

一种飞机地面空调机组及其降温方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种飞机地面空调机组及其降温方法，可以实时监测环境温度、出风温度、制冷系统蒸发压力、风速等主要参数，空调机组启动时，根据时间间隔T1启动压缩机，快速降低蒸发器的温度，再根据蒸发压力和运行时间逐步提升送风量，在保证压缩机安全前提下，达到快速降低出风温度、避免往机舱送热风的目的，有效提高降温效率和提高机舱的舒适度。本发明的飞机地面空调机组可以在保证压缩机安全运行的情况下，快速降低出风温度，避免向机舱送高温空气，提高降温效率，提高机舱的舒适度，延长压缩机使用寿命。

Description

一种飞机地面空调机组及其降温方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种可快速降温的飞机地面空调机组。
背景技术
飞机地面空调机组是专为民用客运、货运飞机停靠机场时提供通风、冷却、除湿和加热功能的一种全新风空调机组，为乘客和机组人员在飞机待飞过程中创造舒适的环境。
在夏季，停靠机场的飞机可以关掉自身空调系统和APU，由机场的地面400Hz电源供电和飞机地面空调机组供冷，飞机地面空调机组由压缩机产生高温高压的气态制冷剂，由环境空气冷却为液态制冷剂，通过节流装置在蒸发器盘管内蒸发变为低温低压气体，使通过蒸发器的室外高温空气冷却降温，并利用高送风压力的送风机将低温空气送入飞机机舱。
飞机关闭自身空调后，人员密集的机舱环境温度上升较快，需快速为飞机提供低温空气，但飞机地面空调机组作为全新风空调机组，空调机组放置在室外，停机状态下机组蒸发器的温度接近环境温度，由于蒸发器具有蓄热功能，压缩机启动后，蒸发器温度不能立刻从30℃以上温度降低到2℃以下，在蒸发器温度尚未冷却之前，送风不可避免出现往机舱输送高温空气的情况，送入的高温空气造成机舱舒适性变差，而且增加机场的热负荷，减缓机舱降温时间。
为了保护压缩机，常规的控制方式是先启动送风机再根据出风温度依次启动压缩机使出风温度达到设定值，通过缩短压缩机的启动时间间隔使出风温度尽快达到设定值，压缩机启动后蒸发器温度从30℃左右降低到低于2℃以下通常需要2~4分钟，在这个开始供冷阶段送入机舱的空气温度较高，由于出风温度传感器放置在机组出风系统后侧，对制冷系统的变化情况反应滞后，根据出风温度控制不能避免因为快速启动压缩机台数太多会造成压缩机低压压力过低、压缩机排气温度过高，影响压缩机寿命情况，而且无法根本避免启动时往机舱送高温空气问题。
因此，有必要开发新的飞机地面空调快速降温技术，避免机舱内灌输高温空气，提高降温效率和压缩机寿命，并节省能源消耗。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明提出一种可快速降温的飞机地面空调机组，第一方面，本发明提供一种飞机地面空调机组，包括环境温度传感器、出风温度传感器、风速传感器、风压传感器、进风管、送风管、送风机、散热风扇、风机进风管、风机出风管、控制器、框架部件及制冷单元，其中环境温度传感器设置于进风管的入口位置，出风温度传感器、风速传感器及风压传感器设置于送风管的出口位置，送风机连接风机进风管，蒸发器分别连接送风管及风机出风管，还包括蒸发压力传感器及能量调节装置，蒸发压力传感器安装于蒸发器的出口及压缩机的回气端，能量调节装置设置在压缩机的排气端，其接收控制器的信号调节压缩机制冷负荷和蒸发压力。
进一步的，所述散热风扇的数量至少为一个。
进一步的，所述制冷单元的数量至少为一个，所述制冷单元由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成。
第二方面，本发明提供一种飞机地面空调机组的降温方法，包括以下步骤：
预设空调机组可以启动的最多压缩机台数；
按照时间间隔T1依次错开启动压缩机，检测空调机组的蒸发压力P；
判断蒸发压力P是否小于启动压力P1，若是，则启动送风机，记录送风量达到设定值的斜坡时间为T3；
若蒸发压力P大于启动压力P1，则进一步判断开机时间T0是否达到预设时间T2，若是，则启动送风机；
若开机时间T0未达到预设时间T2，则返回继续判断蒸发压力P是否小于启动压力P1；
判断出风温度T是否低于加速温度设定值Tjs，若是，则调节送风量达到要求的设定值，转为正常运行控制模式；
若出风温度T高于加速温度设定值Tjs，进一步判断蒸发压力P是否小于蒸发压力阈值P2，若是，则启动能量调节装置，调节送风量达到要求的设定值，转为正常运行控制模式；
若蒸发压力P大于蒸发压力阈值P2，则延时时间T4关闭能量调节装置，继续判断出风温度T是否低于加速温度设定值Tjs。
进一步的，所述时间间隔T1是2秒，预设时间T2是60秒，斜坡时间T3是30秒，加速温度设定值Tjs是10℃，延时时间T4是5秒。
进一步的，所述启动压力P1大于蒸发压力阈值P2，其中启动压力P1在饱和蒸发温度为-8℃时为0.32MPa，蒸发压力阈值P2在饱和蒸发温度为-18℃时为0.2MPa。
采用本发明的飞机地面空调机组，采取依次错开启动压缩机，降低蒸发器温度，控制器检测实时蒸发压力，当蒸发压力低于设定值时启动送风机，逐渐提升送风量，蒸发压力或出风温度低于设定值后调节风量到正常范围。本发明可以在保证压缩机安全运行的情况下，快速降低出风温度、避免向机舱送高温空气，从而提高降温效率，提高机舱的舒适度。
附图说明
图1是本发明实施例的系统构造示意图。
图2是本发明实施例的制冷单元配置示意图。
图3是本发明实施例的降温控制方法流程示意图。
具体实施方式
图示标号及说明：1：环境温度传感器；2：出风温度传感器；3：风速传感器；4：风压传感器；5：进风管；6：送风管；7：送风机；8：散热风扇；9：风机进风管；10：风机出风管；11：蒸发器；12：控制器；13：框架部件；14：压缩机；15：蒸发压力传感器；16：冷凝器；17、膨胀阀；18、能量调节装置。
参照图1本发明实施例的系统构造示意图，该飞机地面空调机组包括环境温度传感器1、出风温度传感器2、风速传感器3、风压传感器4、进风管5、送风管6、送风机7、散热风扇8、风机进风管9、风机出风管10、蒸发器11、控制器12、框架部件13、压缩机14、蒸发压力传感器15、冷凝器16、膨胀阀17及能量调节装置18，其中压缩机14、冷凝器16、膨胀阀17及蒸发器11组成制冷单元，该制冷单元的数量至少为一个。所述环境温度传感器1设置于进风管5的入口位置，所述出风温度传感器2、风速传感器3及风压传感器4设置于送风管6的出口位置，所述送风机7连接风机进风管9，所述散热风扇8的数量至少为一个，所述蒸发器11分别连接送风管6及风机出风管10，所述控制器12调整变频器（图中未示出）的频率或风阀开度进而调节送风量。
请参考图2本发明实施例的制冷单元配置示意图，该制冷单元包括蒸发器11、压缩机14、蒸发压力传感器15、冷凝器16、膨胀阀17及能量调节装置18，能量调节装置18设置在压缩机14的排气端，接收控制器12的信号，调节制冷系统负荷和蒸发温度，避免蒸发压力过低损坏压缩机。
蒸发压力传感器15安装于蒸发器11的出口及压缩机14的回气端，由控制器12实时采集环境温度传感器1、出风温度传感器2、风速传感器3、风压传感器4和系统蒸发压力传感器15的数据，控制器12实时检测机组运行数据及送风参数，输出控制信号调节压缩机14和能量调节装置18的投入量及机组的送风量，并计算允许的压缩机14的最大运行台数或最大负荷输出，同时配合系统蒸发压力的检测，调节机组的送风量。
图3是本发明实施例的降温控制方法流程示意图，该方法包括以下步骤：步骤301根据环境温度及运行模式预设空调机组可以启动的最多压缩机台数；接着步骤302按照时间间隔T1依次错开启动压缩机至最多台数，作为优选，时间间隔T1设置为2秒，步骤303检测空调机组的蒸发压力P， 步骤304进一步判断蒸发压力P是否小于启动压力P1，若是，则执行步骤305，启动送风机，记录送风量达到设定值的斜坡时间为T3；若蒸发压力P大于启动压力P1，则执行步骤306，进一步判断开机时间T0是否达到预设时间T2，若是，则转入步骤305启动送风机，若开机时间T0未达到预设时间T2，则返回步骤304继续判断判断蒸发压力P是否小于启动压力P1；送风机启动后，步骤307继续判断出风温度T是否低于加速温度设定值Tjs，若是，则步骤308调节送风量达到要求的设定值，转为正常运行控制模式；若出风温度T大于加速温度设定值Tjs，则步骤309进一步判断蒸发压力P是否小于蒸发压力阈值P2，若是，则执行步骤308启动能量调节装置，调节送风量达到要求的设定值，转为正常运行控制模式；若蒸发压力P大于蒸发压力阈值P2，则转入步骤307，延时时间T4关闭能量调节装置，继续判断出风温度T是否低于加速温度设定值Tjs。
特别的，蒸发压力阈值P2小于启动压力P1，作为优选，本实施例空调机组采用制冷剂为R407c，启动压力P1在饱和蒸发温度为-8℃时为0.32MPa，蒸发压力阈值P2在饱和蒸发温度为-18℃时为0.2MPa，预设时间T2是60秒，斜坡时间T3是30秒，加速温度设定值Tjs是10℃，延时时间T4是5秒。
以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明基本原理前提下，可以做出若干改进或润色，这些改进或润色均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种飞机地面空调机组，包括环境温度传感器、出风温度传感器、风速传感器、风压传感器、进风管、送风管、送风机、散热风扇、风机进风管、风机出风管、控制器、框架部件及制冷单元，其中环境温度传感器设置于进风管的入口位置，出风温度传感器、风速传感器及风压传感器设置于送风管的出口位置，送风机连接风机进风管，蒸发器分别连接送风管及风机出风管，其特征在于，还包括蒸发压力传感器及能量调节装置，蒸发压力传感器安装于蒸发器的出口及压缩机的回气端，能量调节装置设置在压缩机的排气端，其接收控制器的信号调节压缩机制冷负荷和蒸发压力。
2.根据权利要求1所述的飞机地面空调机组，其特征在于，所述散热风扇的数量至少为一个。
3.根据权利要求1所述的飞机地面空调机组，其特征在于，所述制冷单元的数量至少为一个，所述制冷单元由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成。
4.一种飞机地面空调机组的降温方法，其特征在于，包括以下步骤：
预设空调机组可以启动的最多压缩机台数；
按照时间间隔T1依次错开启动压缩机，检测空调机组的蒸发压力P；
判断蒸发压力P是否小于启动压力P1，若是，则启动送风机，记录送风量达到设定值的斜坡时间为T3；
若蒸发压力P大于启动压力P1，则进一步判断开机时间T0是否达到预设时间T2，若是，则启动送风机；
若开机时间T0未达到预设时间T2，则返回继续判断蒸发压力P是否小于启动压力P1；
判断出风温度T是否低于加速温度设定值Tjs，若是，则调节送风量达到要求的设定值，转为正常运行控制模式；
若出风温度T高于加速温度设定值Tjs，进一步判断蒸发压力P是否小于蒸发压力阈值P2，若是，则启动能量调节装置，调节送风量达到要求的设定值，转为正常运行控制模式；
若蒸发压力P大于蒸发压力阈值P2，则延时时间T4关闭能量调节装置，继续判断出风温度T是否低于加速温度设定值Tjs。
5.根据权利要求4所述的降温方法，其特征在于，所述时间间隔T1是2秒，预设时间T2是60秒，斜坡时间T3是30秒，加速温度设定值Tjs是10℃，延时时间T4是5秒。
6.根据权利要求4所述的降温方法，其特征在于，所述启动压力P1大于蒸发压力阈值P2，其中启动压力P1在饱和蒸发温度为-8℃时为0.32MPa，蒸发压力阈值P2在饱和蒸发温度为-18℃时为0.2MPa。
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