CN112113270A - 一种空调排气温度热量补偿系统 - Google Patents

一种空调排气温度热量补偿系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空调排气温度热量补偿系统，用于恒温恒湿空调(精密空调或机房专用空调)，包括室外机、室内机、蒸发器、过滤网、膨胀阀、压缩机加湿器，压缩机上设置有排气口和回液口，还包括加热热交换器，加热热交换器安装在蒸发器的出风面或原始电加热器的位置上，加热热交换器的进口与压缩机的排气口并联，加热热交换器的出口与内外机连接管的进口并联。效果：节省电加热耗电量，降低压缩机及室外风机运行电流，达到热量补偿效果的同时具备双重节能，降低压缩机及室外风机的故障率，完全避免因电加热器故障引发火灾的可能性；降低夏季除湿运行时的压缩机及室外风机电流，还能降低夏季因室外机散热能力不足造成空调高压告警概率。

Description

一种空调排气温度热量补偿系统
技术领域
本发明涉及空调热量补偿技术领域，具体涉及一种空调排气温度热量补偿系统。
背景技术
现有技术中，对温/湿度要求较高的空间及场所，如实验室、手术室、CT室、计算机机房、交换机房、数据中心或博物馆陈列间等；通常采用恒温恒湿空调、精密空调以及机房专用空调。
任何一个对温/湿度要求较高的空间或场所，为满足所需的温/湿度，则必须使用空调机及恒湿机，而恒温恒湿空调机组则囊括了制冷、加热、加湿、除湿(间接制冷)功能，为达到所设定的温/湿度，机组至多会两项功能同时运行，如制冷模式、制冷+加湿模式、除湿模式、除湿+加热模式、加热模式以及加热+加湿模式。
目前，如图7和图8所示的现有技术中的热量补偿系统结构图，上述恒温恒湿空调及相关产品，国内及国际市场所使用产品均采用电加热器3作为热量补偿，其缺陷在有电能损耗极高。
发明内容
为此，本发明提供一种空调排气温度热量补偿系统，以解决现有技术中采用电加热器作为热量补偿导致的电能损耗极高的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
根据本发明的第一方面，一种空调排气温度热量补偿系统，用于恒温恒湿空调，包括室外机、室内机、蒸发器、过滤网、膨胀阀、压缩机加湿器，所述压缩机上设置有排气口和回液口，还包括加热热交换器，所述加热热交换器安装在所述蒸发器的出风面或原始电加热器的位置上，所述加热热交换器的进口与所述压缩机的排气口并联，所述加热热交换器的出口与内外机连接管的进口并联。
进一步地，还包括单向阀，所述单向阀设置在加热热交换器的出口处，所述单向阀用于防止加热工况停止时高温高压气体再次回到所述加热热交换器中。
进一步地，还包括调节电磁阀，所述调节电磁阀设置在所述加热热交换器的进口处，此时，热量补偿工作模式为一次性热量补偿模式：当空调主板给出加热指令时，所述加热热交换器进口处的所述调节电磁阀接收电压信号并开启，所述压缩机运行所排出的高温高压气体随即进入整个所述加热热交换器，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器内的热量带出以达到提升室内温度的目的。
进一步地，还包括多个分级电磁阀，多个所述分级电磁阀均并联设置在在所述加热热交换器的进口处。
进一步地，所述分级电磁阀的数量为三个，依次为第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述第三电磁阀并联设置在所述加热热交换器的进口处，此时，热量补偿工作模式为分级热量补偿，所述加热热交换器分成三级，当空调主板给出一级加热指令时，所述加热热交换器的所述第一电磁阀接收电压信号并开启，所述压缩机运行所排出的高温高压气体随即进入所述加热热交换器，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器内的热量带出；当热量补偿需求增加时，空调主板给出二级、三级加热指令时，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀接收电压信号并开启，更多的高温高压气体进入所述加热热交换器作为更大需求的热量补偿。
进一步地，还包括控制板和比例调节阀，所述比例调节阀设置在所述加热热交换器的进口处，此时，热量补偿工作模式为定量热量补偿模式：所述控制板采集空调设定温度及回风温度，根据设定温度和回风温度的温差，加装的控制板给出相应的信号控制比例调节阀的开度，所述压缩机运行所排出的高温高压气体随即进入所述加热热交换器，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器内的热量带出以达到定量热量补偿的目的。
进一步地，恒温恒湿空调的加热需求均建立在除湿工况下或除湿工况结束后，当除湿工况运行，温度持续下降。
进一步地，除湿工况下回风温度低于设置温度0.5℃或更高时即逐级启动加热，直到除湿工况停止或除湿过程中回风温度高于等于设置温度比例带，用于避免因除湿工况停止运行而不能进行热量补偿造成室内温度偏低的状况。
进一步地，所述加热热交换器的散热量≥原有加热器的加热量。
进一步地，该空调排气温度热量补偿系统同时适用于上出风机组以及下出风机组。
本发明具有如下优点：本发明替代了原始电加热，节省电加热耗电量，降低压缩机及室外风机运行电流，达到热量补偿效果的同时具备双重节能，降低压缩机及室外风机的故障率，延长压缩机及室外风机使用寿命，同时可以完全避免因电加热器故障引发火灾的可能性；降低夏季除湿运行时的压缩机及室外风机电流，此外，双重节能的同时还能降低夏季因室外机散热能力不足造成空调高压告警概率，减少维护项目。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明一些实施例提供的一种空调排气温度热量补偿系统的上出风机组的第一种控制方式的结构图。
图2为本发明一些实施例提供的一种空调排气温度热量补偿系统的下出风机组的第一种控制方式的结构图。
图3为本发明一些实施例提供的一种空调排气温度热量补偿系统的上出风机组的第二种控制方式的结构图。
图4为本发明一些实施例提供的一种空调排气温度热量补偿系统的下出风机组的第二种控制方式的结构图。
图5为本发明一些实施例提供的一种空调排气温度热量补偿系统的上出风机组的第三种控制方式的结构图。
图6为本发明一些实施例提供的一种空调排气温度热量补偿系统的下出风机组的第三种控制方式的结构图。
图7为现有技术的一种空调排气温度热量补偿系统的上出风机组的结构图。
图8为现有技术的一种空调排气温度热量补偿系统的下出风机组的结构图。
图中：1、室外机，2、室内机，3、电加热器，4、蒸发器，5、过滤网，6、膨胀阀，7、排气口，8、压缩机，9、回液口，10、加湿器，11、加热热交换器，12、单向阀，13、调节电磁阀，14、比例调节阀，15、第一电磁阀，16、第二电磁阀，17、第三电磁阀。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士或厂家可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
恒温恒湿空调包括通风系统、制冷系统、加湿系统、除湿系统和加热系统。
恒温恒湿空调系统原理：
1、制冷系统：机组开启运行后，过滤网堵塞开关及风压开关闭合，控制回路接通，当有制冷需求时，空调主板给出制冷指令，压缩机接触器吸合并开始运转，液管电磁阀开启，系统内的静态常温常压氟利昂经压缩机吸气口吸入压缩机缸体并压缩，变成高温高压的气态氟利昂，由压缩机8的排气口7排出，经内外机连接管路循环至室外冷凝器，放热冷凝后返回室内机2，经干燥过滤器过滤出系统中的杂质、水分等物质后经膨胀阀节流降压，变成低温低压的液态氟利昂，进入室内机蒸发器吸热蒸发后再次返回压缩机8，直至制冷需求结束；
2、加湿系统：a、加湿灌加湿：当有加湿需求时，空调主板给出加湿指令，加湿器接触器吸合，进水电磁阀开启并开始供水，加湿罐内水温逐渐上升并形成水蒸气经蒸汽管输送至蒸发器4出风面并经空调自身运行产生的气流循环至室内，当加湿器运行电流达到不足以触发低水位告警时供水停止，运行电流不足则继续供水，当加湿电流达到或大于额定电流时，排水电磁阀开启并排出部分高温液态水，运行电流恢复至正常值时排水电磁阀关闭，直至加湿需求结束；b、远红外加湿：当有加湿需求时，空调主板给出加湿指令，加湿器接触器吸合，供水电磁阀开启，水位触动水位开关时供水停止；远红外灯管点亮，产生高温及红外波，促使加湿水盘内的水形成水蒸气后由空调自身运行产生的气流循环至室内；
3、除湿系统：除湿需求产生时，制冷系统启动，同时风机风量减小，或由电磁阀关闭部分蒸发器管路，促使蒸发器4蒸发温度降低以吸附更多水分在蒸发器翅片上，经翅片流至接水盘并排出室外；
4、加热系统：当除湿系统持续运行或空调首次开机运行时，室内温度偏低或持续下降，为满足室内温度需求，此时，需要额外的热量补偿以抵消由除湿运行所造成的低温差，一级电加热启动，加热管开始发热并循环至室内，当一级电加热产生的热量不足以补偿除湿运行所产生的低温差时，二级电加热启动，当二级电加热产生的热量仍不足以补偿除湿运行所产生的低温差时，三级电加热启动，直到除湿运行停止，当除湿运行停止，加热器逐级关闭，直至室内温度恢复并接近设置温度。
需要说明的是如一级加热足以补偿温差，则二级加热不启动，如二级加热足以补偿温差，则三级加热不启动；如二级加热启动后温度上升较快，达到一定的温度比例(参照温度设置)时二级加热停止，室内温度回升，一级加热继续运行，三级加热运行规律与二级加热运行规律相同。
实施例1
如图1至图6所示，本实施例中的一种空调排气温度热量补偿系统，用于恒温恒湿空调，包括室外机1、室内机2、蒸发器4、过滤网5、膨胀阀6、压缩机8加湿器10，压缩机8上设置有排气口7和回液口9，还包括加热热交换器11，加热热交换器11安装在蒸发器4的出风面或原始电加热器的位置上，加热热交换器11的进口与压缩机8的排气口7并联，加热热交换器11的出口与内外机连接管的进口并联，即与回液口9连接。
需要说明的是，室外机为风冷室外机、水冷室外机、板式换热器或壳管式冷凝器等。
在一些可选的实施例中，还包括单向阀12，单向阀12设置在加热热交换器11的出口处，单向阀12用于防止加热工况停止时高温高压气体再次回到加热热交换器11中，此外，单向阀12还可以替换为电磁阀或电动阀。
本实施例达到的技术效果为：本实施例替代了原始电加热，节省电加热耗电量，降低压缩机及室外风机运行电流，达到热量补偿效果的同时具备双重节能，降低压缩机及室外风机的故障率，延长压缩机及室外风机使用寿命，同时可以完全避免因电加热器3故障引发火灾的可能性；降低夏季除湿运行时的压缩机及室外风机电流，此外，双重节能的同时还能降低夏季因室外机散热能力不足造成空调高压告警概率，减少维护项目；运行成本显著低于现有技术的运行成本。
实施例2
如图1或图2所示，本实施例中的一种空调排气温度热量补偿系统，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，还包括调节电磁阀13，调节电磁阀13设置在加热热交换器11的进口处，此时，热量补偿工作模式为一次性热量补偿模式：当空调主板给出加热指令时，加热热交换器11进口处的调节电磁阀13接收电压(常规为AC24V)信号并开启，压缩机8运行所排出的高温高压气体随即进入整个加热热交换器11，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器11内的热量带出以达到提升室内温度的目的。
实施例3
如图3或图4所示，本实施例中的一种空调排气温度热量补偿系统，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，还包括多个分级电磁阀，多个分级电磁阀均并联设置在在加热热交换器11的进口处。
例如，分级电磁阀的数量为三个，依次为第一电磁阀15、第二电磁阀16和第三电磁阀17，第一电磁阀15、第二电磁阀16和第三电磁阀17并联设置在加热热交换器11的进口处，此时，热量补偿工作模式为分级热量补偿，加热热交换器11分成三级，当空调主板给出一级加热指令时，加热热交换器11的第一电磁阀15接收电压信号并开启，压缩机8运行所排出的高温高压气体随即进入加热热交换器11，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器11内的热量带出；当热量补偿需求增加时，空调主板给出二级、三级加热指令时，第二电磁阀16和第三电磁阀17接收电压信号并开启，更多的高温高压气体进入加热热交换器11作为更大需求的热量补偿。
此外，本领域技术人员应当知晓的是，分级电磁阀除了三个以外还可以是两个，四个、五个甚至更多个。
实施例4
如图5或图6所示，本实施例中的一种空调排气温度热量补偿系统，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，还包括控制板和比例调节阀14，比例调节阀14设置在加热热交换器11的进口处，此时，热量补偿工作模式为定量热量补偿模式：控制板采集空调设定温度及回风温度，根据设定温度和回风温度的温差，加装的控制板给出相应的信号(例如，模拟信号或电压信号)控制比例调节阀14的开度，压缩机8运行所排出的高温高压气体随即进入加热热交换器11，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器11内的热量带出以达到定量热量补偿的目的。
实施例5
如图3和图4所示，本实施例中的一种空调排气温度热量补偿系统，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，恒温恒湿空调的加热需求均建立在除湿工况下或除湿工况结束后，当除湿工况运行，温度持续下降。
可选的，除湿工况下回风温度低于设置温度0.5℃或更高时即逐级启动加热，直到除湿工况停止或除湿过程中回风温度高于等于设置温度比例带，用于避免因除湿工况停止运行而不能进行热量补偿造成室内温度偏低的状况。
上述实施例中，加热热交换器11的散热量≥原有加热器的加热量；该空调排气温度热量补偿系统同时适用于上出风机组以及下出风机组。
具体实施过程中，例如，一台20Kw(千瓦)制冷量的恒温恒湿空调，其电加热总功率约6Kw，分为3级，每一级2Kw；且具备火灾条件；恒温恒湿空调运行模式为7×24h(小时)制，年运行时间为365×24h＝8760h，除去常规维护及检修(约6次×2h/次)12h，年实际运行时间约8748h，其中制冷运行时间约为10-15h/天，常年制冷；冬季(约12月至次年5月初)加湿，加湿运行约为8-15h/天；夏季除湿(4月至11月)，除湿运行约为8-12h/天，因除湿工况间接等于制冷工况，且不受温度限制，当除湿工况运行时，空间温度将持续下降，此时则必须依靠加热器加热来维持空间温度，电加热运行时间约8-12h/天，按照上述运行规律及时间计算，一台20Kw制冷量的恒温恒湿空调，其年加热所耗电量约为240天×7h(取中间值)×3Kw(取中间值)＝5040度电，商业用电费用约为1.2元/度。
一台20Kw制冷量的空调，每年可因加热方式的改变而节约约6048元电费，这仅仅是一台20Kw制冷量的空调一年因为温度补偿所消耗的电能。还未计算因此而降低的压缩机及室外风机耗电量，也未计算因电加热频繁启动而间接增加的电能损耗；而恒温恒湿空调使用寿命普遍为10年以上。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种空调排气温度热量补偿系统，用于恒温恒湿空调，包括室外机(1)、室内机(2)、蒸发器(4)、过滤网(5)、膨胀阀(6)、压缩机(8)加湿器(10)，所述压缩机(8)上设置有排气口(7)和回液口(9)，其特征在于，还包括加热热交换器(11)，所述加热热交换器(11)安装在所述蒸发器(4)的出风面或原始电加热器的位置上，所述加热热交换器(11)的进口与所述压缩机(8)的排气口(7)并联，所述加热热交换器(11)的出口与内外机连接管的进口并联。
2.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，还包括单向阀(12)，所述单向阀(12)设置在加热热交换器(11)的出口处，所述单向阀(12)用于防止加热工况停止时高温高压气体再次回到所述加热热交换器(11)中。
3.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，还包括调节电磁阀(13)，所述调节电磁阀(13)设置在所述加热热交换器(11)的进口处，此时，热量补偿工作模式为一次性热量补偿模式：当空调主板给出加热指令时，所述加热热交换器(11)进口处的所述调节电磁阀(13)接收电压信号并开启，所述压缩机(8)运行所排出的高温高压气体随即进入整个所述加热热交换器(11)，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器(11)内的热量带出以达到提升室内温度的目的。
4.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，还包括多个分级电磁阀，多个所述分级电磁阀均并联设置在在所述加热热交换器(11)的进口处。
5.根据权利要求4所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，所述分级电磁阀的数量为三个，依次为第一电磁阀(15)、第二电磁阀(16)和第三电磁阀(17)，所述第一电磁阀(15)、所述第二电磁阀(16)和所述第三电磁阀(17)并联设置在所述加热热交换器(11)的进口处，此时，热量补偿工作模式为分级热量补偿，所述加热热交换器(11)分成三级，当空调主板给出一级加热指令时，所述加热热交换器(11)的所述第一电磁阀(15)接收电压信号并开启，所述压缩机(8)运行所排出的高温高压气体随即进入所述加热热交换器(11)，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器(11)内的热量带出；当热量补偿需求增加时，空调主板给出二级、三级加热指令时，所述第二电磁阀(16)和所述第三电磁阀(17)接收电压信号并开启，更多的高温高压气体进入所述加热热交换器(11)作为更大需求的热量补偿。
6.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，还包括控制板和比例调节阀(14)，所述比例调节阀(14)设置在所述加热热交换器(11)的进口处，此时，热量补偿工作模式为定量热量补偿模式：所述控制板采集空调设定温度及回风温度，根据设定温度和回风温度的温差，加装的控制板给出相应的信号控制比例调节阀(14)的开度，所述压缩机(8)运行所排出的高温高压气体随即进入所述加热热交换器(11)，通过空调自身风机运行产生的气流将加热热交换器(11)内的热量带出以达到定量热量补偿的目的。
7.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，恒温恒湿空调的加热需求均建立在除湿工况下或除湿工况结束后，当除湿工况运行，温度持续下降。
8.根据权利要求7所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，除湿工况下回风温度低于设置温度0.5℃或更高时即逐级启动加热，直到除湿工况停止或除湿过程中回风温度高于等于设置温度比例带，用于避免因除湿工况停止运行而不能进行热量补偿造成室内温度偏低的状况。
9.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，所述加热热交换器(11)的散热量≥原有加热器的加热量。
10.根据权利要求1所述的一种空调排气温度热量补偿系统，其特征在于，该空调排气温度热量补偿系统同时适用于上出风机组以及下出风机组。
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