CN112146208A - 一种独立循环的防爆空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立循环的防爆空调系统及控制方法，空调系统和与外界无空气对流的密闭房间配合，包括空调装置、净化装置、监控装置和防爆装置，所述空调装置包括空调机组、风管、进风口和出风口，所述净化装置和防爆装置设在风管上，所述监控装置分别与空调装置、净化装置和防爆装置信号连接。空调系统与外界不连通，与密封房间形成独立循环的密闭循环系统，在保证生产环境密闭下，实现调温调湿的功能，并设置防爆气体储存仓，在密闭环境中的氧气含量高于要求值时，在环境中充入防爆气体进行保护，起到防爆作用，增设净化旁路通道在净化压力较大时增强净化效率，保证爆炸物含量低于要求值，保证生产安全。

Description

一种独立循环的防爆空调系统及控制方法

技术领域

本发明涉及工业防爆技术领域，具体涉及一种独立循环的防爆空调系统及控制方法。

背景技术

现有空调风系统一般以空气作为冷热量输送介质，采用风机作为动力输送装置，经过过滤装置、表冷加热盘管等设备将调温后的空气送入房间内来达到调温的目的。

但是在工业生产时，会有一些平时有防爆要求的环境进行生产工作，这些环境内在生产时会产生爆炸性气体或者具有爆炸性的粉尘之类的爆炸物，并且有一些具有防爆要求的环境是与外界无连通的密闭环境，在此种环境下，如果生产环境对有温湿度有要求，则需要使用空调系统进行调温，平时使用的为直流空调系统，在室内有爆炸物时，此类空调系统无法进行循环风处理，必须设置为直流系统，如果此时对室内的温度湿度有调整需求时，需要对新风进行降温、降湿、加温或加湿的处理，此时空调系统运行具有能耗大以及增加了制冷制热设备容量，成本较高，而且无法适应不同运行情况，无法应对多少突发状况。本发明提供一种独立循环的防爆空调系统及控制方法克服上述缺陷。

发明内容

本发明提供一种独立循环的防爆空调系统及控制方法，应用于具有防爆要求的生产环境中，在满足调温调湿的同时，能够有效防爆，保证安全。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种独立循环的防爆空调系统，和与外界无空气对流的密闭房间配合，包括空调装置、净化装置、监控装置和防爆装置，所述空调装置包括空调机组、风管、进风口和出风口，所述净化装置和防爆装置设在风管上，所述监控装置与空调装置、净化装置和防爆装置信号连接；

所述风管上由前到后依次设置进风口、空调机组和出风口，所述进风口和出风口位于密闭房间内，所述防爆装置包括防爆气体储存仓，所述防爆气体储存仓通过调节阀连接在风管上，所述防爆气体储存仓和净化装置位于空调机组前侧；

所述监控装置包括温湿度监测装置、氧含量监测装置和爆炸物监测装置，所述温湿度监测装置和爆炸物监测装置设在密闭房间内，所述氧含量监测装置设在风管上。

进一步地，还包括净化旁路通道，所述净化旁路通道包括旁路风管、引风机和旁路净化装置，所述引风机和旁路净化装置设在旁路风管上，所述旁路风管的入口端设在风管上，位于净化装置前侧，出口端位于空调机组前侧的风管上，所述旁路风管上设有流量控制阀。

进一步地，还包括压力检测装置和减压通道，所述减压通道入口连接在风管上，位于净化装置前侧，出口与外界连通，所述减压通道上设有压力调节阀，所述压力调节阀与压力检测装置和调节阀信号连接。

进一步地，所述温湿度监测装置和空调机组电连接，所述氧含量监测装置和调节阀电连接，所述爆炸物监测装置与流量控制阀信号连接。

进一步地，所述防爆气体储存仓内储存有防爆气体。

进一步地，设有调温工况、置换工况和净化工况。

进一步地，调温工况下，所述调节阀和流量控制阀关闭；置换工况下，所述调节阀打开；净化工况下，所述流量控制阀打开。

一种独立循环的防爆空调系统的控制方法，包括以下过程：

调温工况下，回风经由进风口进入风管中，依次经过净化装置和空调机组处理后，通过出风口进入密闭房间；

置换工况下，调节阀打开，防爆气体在压力作用下进入风管中，与经过净化装置处理的回风混合后经过空调机组处理后通过出风口进入密闭房间；

净化工况下，流量控制阀打开，回风在净化装置前分为两路，其中一路回风经过净化装置处理，另一路经过净化旁路通道经由旁路净化装置进入风管与前一路回风混合后经过空调机组处理后通过出风口进入密闭房间。

进一步地，置换工况下，氧含量监测装置监测的氧气含量高于要求值时打开调节阀；净化工况下，爆炸物监测装置监测的粉尘或爆炸气体的浓度高于要求值时启用净化旁路通道。

本发明有益效果如下：

空调系统与外界不连通，与密封房间形成独立循环的密闭环境，在保证环境密闭的情况下，实现调温调湿的功能，并设置防爆气体储存仓在环境中氧气含量高于要求值时，在环境中充入防爆气体进行保护，起到防爆作用；

设置净化旁路通道在净化压力较大时，利用旁路通道加大净化效率，保证爆炸物含量低于要求值，进而保证生产环境的安全；具有调整温湿度、降低氧气含量和降低爆炸物含量多种手段进行防爆，采用单一或多种混合的防爆手段对生产环境进行优化，保证生产环境的安全稳定。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的调温工况运行图；

图3为本发明的置换工况运行图；

图4为本发明的净化工况运行图；

图5为本发明的调压工况运行图。

附图标记：1-空调装置，11-空调机组，12-风管，13-进风口，14-出风口，2-净化装置，3-监控装置，31-温湿度监测装置，32-氧含量监测装置，33-爆炸物监测装置，4-防爆装置，41-防爆气体储存仓，42-调节阀，5-净化旁路通道，51-旁路风管，52-引风机，53-旁路净化装置，54-流量控制阀，6-压力检测装置，7-减压通道，71-压力调节阀。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

本发明应用的生产环境为无生产操作人员但是需要工作人员定时进入进行观测的自动化生产车间，具有防爆等安全要求，工作人员进入时需要佩戴个人防护装置和呼吸面罩。

如图1所示，一种独立循环的防爆空调系统，和与外界无空气对流的密闭房间配合，包括空调装置1、净化装置2、监控装置3和防爆装置4，所述空调装置1包括空调机组11、风管12、进风口13和出风口14，所述净化装置2和防爆装置4设在风管12上，所述监控装置3与空调装置1、净化装置2和防爆装置4信号连接；

如图1所示，所述风管12上由前到后依次设置进风口13、空调机组11和出风口14，所述进风口13和出风口14位于密闭房间内，所述防爆装置4包括防爆气体储存仓41，所述防爆气体储存仓41通过调节阀42连接在风管12上，所述防爆气体储存仓41和净化装置2位于空调机组11前侧；

所述监控装置3包括温湿度监测装置31、氧含量监测装置32和爆炸物监测装置33，所述温湿度监测装置31和爆炸物监测装置33设在密闭房间内，所述氧含量监测装置32设在风管12上。

所述净化装置2用于净化粉尘或爆炸性气体，用于净化粉尘时，净化装置2为除尘装置，净化爆炸性气体时，净化装置2为VOCs处理收集装置。具有防爆要求的生产车间在其进行生产时会产生粉尘或者爆炸性气体，粉尘具有可燃性或者爆炸性，在密闭空间内悬浮在空气中并与空气或氧气混合达到爆炸极限时存在爆炸的危险；而爆炸性气体本身具有可燃性或爆炸性，在其浓度达到爆炸极限时即有可能爆炸；一般情况下，车间会产生粉尘或者爆炸性气体其中一种，在进行生产时，根据情况确定净化装置2的类型。

本发明主要通过在独立循环的空气循环中充入氮气之类的防爆气体来降低空气中的氧气含量，来达到防爆作用，同时通过调温调湿或净化爆炸物降低其含量浓度的辅助方式也具有一定的防爆作用。

如图2、3、4、5所示，温湿度监测装置31监测密闭房间内的温度及湿度，在其中任一数值超出要求时，温湿度监测装置31反馈监测数据至控制中心启动空调系统中相应的设备，进行温湿度调整；氧含量监测装置32在风管12中的氧气含量超出要求后，反馈数据至控制中心打开调节阀42，充入防爆气体，并根据氧气含量的数值调整调节阀42的开度；爆炸物监测装置33在检测到密闭房间内的爆炸物的含量超标或含量增速超出要求标准后，反馈数据至控制中心打开引风机52和流量控制阀54，加快爆炸物净化，并根据监测数据调整引风机52和流量控制阀54的开度；压力检测装置6监测密闭房间内的气压，在气压不符合要求时反馈监测数据至控制中心打开压力调节阀71进行泄压或者打开调节阀42充入防爆气体加压。

如图1、4所示，进一步地，还包括净化旁路通道5，所述净化旁路通道5包括旁路风管51、引风机52和旁路净化装置53，所述引风机52和旁路净化装置53设在旁路风管51上，所述旁路风管51的入口端设在风管12上，位于净化装置2前侧，出口端位于空调机组11前侧的风管12上，所述旁路风管51上设有流量控制阀54。

进一步地，还包括压力检测装置6和减压通道7，所述减压通道7入口连接在风管12上，位于净化装置2前侧，出口与外界连通，所述减压通道7上设有压力调节阀71，所述压力调节阀71与压力检测装置6和调节阀42信号连接。密闭房间内气压过大时，打开压力调节阀71进行泄压，压力不足时，打开调节阀42充入防爆气体进行加压。

进一步地，所述温湿度监测装置31和空调机组11电连接，所述氧含量监测装置32和调节阀42电连接，所述爆炸物监测装置33与流量控制阀54信号连接。

进一步地，所述防爆气体储存仓41内储存有防爆气体。根据不同的使用环境采用不同的防爆气体，优选的为氮气。

进一步地，设有调温工况、置换工况和净化工况。

进一步地，调温工况下，所述调节阀42和流量控制阀54关闭；置换工况下，所述调节阀42打开；净化工况下，所述流量控制阀54打开。

一种独立循环的防爆空调系统的控制方法，包括以下过程：

如图2所示，调温工况为正常生产时，密闭房间内温湿度不符合生产要求，氧气含量及爆炸物含量均低于要求，此工况下，温湿度监测装置31监测密闭房间内的温湿度，在超出要求值时，启动空调系统中相应的设备，空调机组11和净化装置2均运行，回风经由进风口13进入风管12中，依次经过净化装置2和空调机组11处理后，通过出风口14循环进入密闭房间。

如图3所示，置换工况是在氧气含量高于要求值，爆炸物含量未大幅度超出要求值的情况下，此工况下，风管12上的氧含量监测装置32监测到管路中氧气含量超出要求值时，控制调节阀42打开，防爆气体在压力作用下进入风管12中，与经过净化装置2处理的回风混合后形成混风，经过空调机组11处理后通过出风口14循环进入密闭房间。

在置换工况下，温湿度符合要求时，空调机组启动换风模式，只通过充入防爆气体降低氧气含量；温湿度不符合要求时，启动空调机组11进行温湿度调整。

如图4所示，净化工况为空调系统正常运行时，密闭房间内的爆炸物含量大幅度超出要求或增速极快，净化装置2全效运行的情况下仍然无法有效快速的降低房间内的爆炸物含量，需要增加爆炸物的净化效率，此工况下，密闭房间内的爆炸物监测装置33检测到粉尘或爆炸气体的含量高于要求值或增速极快时，控制流量控制阀54打开，回风在经过净化装置2前分为两路，其中一路回风经过净化装置2处理，另一路经过净化旁路通道5经由旁路净化装置53处理后进入风管12与前一路回风混合后经过空调机组11处理后通过出风口14进入密闭房间。适用于爆炸物的紧急高效处理，来保证生产的安全有序。

如图5所示，进一步地，还包括调压工况，所述调压工况包括加压和泄压两种情况；泄压时，压力调节阀71打开，回风直接排至外界，降低密闭房间内的气压；加压时，压力调节阀71关闭，调节阀42打开将防爆气体充入，增大密闭房间内的气压。

进一步的，所述空调机组11包括换风模式和调温调湿模式。换风模式下，只进行空气循环，不进行温度调整，主要用来配合置换工况和/或净化工况一同进行；调温调湿模式下对循环空气进行温度及湿度调整，也可与置换工况和/或净化工况一同进行。

进一步地，调温工况、置换工况和净化工况可以根据现场实际情况进行混合使用，来达到安全生产的要求。

进一步地，置换工况下，氧含量监测装置32监测的氧气含量高于要求值时打开调节阀42；净化工况下，爆炸物监测装置33监测的爆炸物的浓度高于要求值时启用净化旁路通道5。

本发明通过温湿度调整、压力调整、爆炸物净化及充入防爆气体的手段适用于具有防爆要求的生产环境，多种防爆方式灵活结合，具有耗能低，能效高的特点，能够有效防爆，安全性高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种独立循环的防爆空调系统，和与外界无空气对流的密闭房间配合，其特征是，包括空调装置（1）、净化装置（2）、监控装置（3）和防爆装置（4），所述空调装置（1）包括空调机组（11）、风管（12）、进风口（13）和出风口（14），所述净化装置（2）和防爆装置（4）设在风管（12）上，所述监控装置（3）与空调装置（1）、净化装置（2）和防爆装置（4）信号连接；

所述风管（12）上由前到后依次设置进风口（13）、空调机组（11）和出风口（14），所述进风口（13）和出风口（14）位于密闭房间内，所述防爆装置（4）包括防爆气体储存仓（41），所述防爆气体储存仓（41）通过调节阀（42）连接在风管（12）上，所述防爆气体储存仓（41）和净化装置（2）位于空调机组（11）前侧；

所述监控装置（3）包括温湿度监测装置（31）、氧含量监测装置（32）和爆炸物监测装置（33），所述温湿度监测装置（31）和爆炸物监测装置（33）设在密闭房间内，所述氧含量监测装置（32）设在风管（12）上。

2.根据权利要求1所述的一种独立循环的防爆空调系统，其特征是：还包括净化旁路通道（5），所述净化旁路通道（5）包括旁路风管（51）、引风机（52）和旁路净化装置（53），所述引风机（52）和旁路净化装置（53）设在旁路风管（51）上，所述旁路风管（51）的入口端设在风管（12）上，位于净化装置（2）前侧，出口端位于空调机组（11）前侧的风管（12）上，所述旁路风管（51）上设有流量控制阀（54）。

3.根据权利要求1所述的一种独立循环的防爆空调系统，其特征是：还包括压力检测装置（6）和减压通道（7），所述减压通道（7）入口连接在风管（12）上，位于净化装置（2）前侧，出口与外界连通，所述减压通道（7）上设有压力调节阀（71），所述压力调节阀（71）与压力检测装置（6）和调节阀（42）信号连接。

4.根据权利要求2所述的一种独立循环的防爆空调系统，其特征是：所述温湿度监测装置（31）和空调机组（11）电连接，所述氧含量监测装置（32）和调节阀（42）电连接，所述爆炸物监测装置（33）与流量控制阀（54）信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种独立循环的防爆空调系统，其特征是：所述防爆气体储存仓（41）内储存有防爆气体。

6.根据权利要求2所述的一种独立循环的防爆空调系统，其特征是：设有调温工况、置换工况和净化工况。

7.根据权利要求6所述的一种独立循环的防爆空调系统，其特征是：调温工况下，所述调节阀（42）和流量控制阀（54）关闭；置换工况下，所述调节阀（42）打开；净化工况下，所述流量控制阀（54）打开。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种独立循环的防爆空调系统的控制方法，其特征是，包括以下过程：

调温工况下，回风经由进风口（13）进入风管（12）中，依次经过净化装置（2）和空调机组（11）处理后，通过出风口（14）进入密闭房间；

置换工况下，调节阀（42）打开，防爆气体在压力作用下进入风管（12）中，与经过净化装置（2）处理的回风混合后经过空调机组（11）处理后通过出风口（14）进入密闭房间；

净化工况下，流量控制阀（54）打开，回风在净化装置（2）前分为两路，其中一路回风经过净化装置（2）处理，另一路经过净化旁路通道（5）经由旁路净化装置（53）处理后进入风管（12）与前一路回风混合后经过空调机组（11）处理后通过出风口（14）进入密闭房间。

9.根据权利要求8所述的一种独立循环的防爆空调系统的控制方法，其特征是：置换工况下，氧含量监测装置（32）监测的氧气含量高于要求值时打开调节阀（42）；净化工况下，爆炸物监测装置（33）监测的粉尘或爆炸气体的浓度高于要求值时启用净化旁路通道（5）。

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