CN113465052A - 一种冷热辐射的方舱空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷热辐射的方舱空调系统，包括控制模块；水力模块提供方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组的水循环；风冷热泵机组模块与水力模块相连，为方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组提供冷/热水；辅助电加热器布置在方舱冷/热辐射顶盘管的供水管路上；方舱冷/热辐射顶盘管位于方舱辐射天花板之上，对方舱进行冷/热辐射空气调节；新风处理机组用于处理外部定量新风并将之送入方舱；变频排风机和方舱压差传感器配合，用于在控制模块的控制下，保证方舱内的正压或者负压；压差传感器用于方舱压差检测，向控制模块反馈压差信号，控制模块根据接受到的压差信号对变频排风机的排风量进行调节，使得方舱内的压力达到设定的正压或负压值。

Description

一种冷热辐射的方舱空调系统
技术领域
本发明涉及一种冷热辐射的方舱空调系统，属于船舶制造领域。
背景技术
常规的方舱空调系统采用风管送风，其存在的问题是气流组织不均匀，方舱内的温度场波动较大，人体舒适度差，送回风系统噪音较大，由于风管尺寸较大，风管布置安装对于舱内层高有较大影响，空调和通风设备占用空间较大。
因此，基于一种方舱的环境控制要求，结合了方舱空调通风气流组织、舒适性和系统正负压环境的设计经验，提出一种适用于船舶搭载的集装箱方舱安装、采用冷/热辐射板进行制冷/加热，将冷热盘管系统和新风盘管系统合二为一的制冷/加热系统，能提供方舱舒适度好、低噪声的温度环境，同时通过调节新风和排风量，使舱内达到正压或负压的环境要求。
这种系统主要由水力模块、风冷热泵机组模块、新风机组、排风机组、冷/热辐射顶盘管和辐射天花板组成。该系统结构紧凑，适合集装箱式方舱安装，大大提升了方舱内层高，且采用冷/热辐射的制冷/加热形式，房间温度场稳定，提高了人员居住的舒适性，系统自带PLC控制系统，可自动设定调节房间温度和压力，保证方舱的环境要求。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适用于集装箱式方舱安装、采用冷/热辐射板进行制冷/加热，将冷热盘管系统和新风盘管系统合二为一的制冷/加热系统，能提供方舱舒适度好、低噪声的温度环境，同时通过调节新风和排风量，使舱内达到正压或负压的环境要求。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种冷热辐射的方舱空调系统，包括：
控制模块，控制连接辅助电加热器、方舱冷/热辐射顶盘管、新风处理机组、变频排风机压差传感器；
水力模块，与方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组连接，提供方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组的水循环；
风冷热泵机组模块，与水力模块相连，为方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组提供冷/热水；
辅助电加热器,布置在方舱冷/热辐射顶盘管的供水管路上,用于调节供水温度，有控制模块自动控制；
方舱冷/热辐射顶盘管，位于方舱辐射天花板之上，对房间进行冷/热辐射空气调节；
辐射天花板，有效的天花板面积为覆盖有盘管管道的区域面积；
新风处理机组，用于处理外部定量新风，并将之送入方舱，满足人员的新风需求和房间的压力要求；
变频排风机，用于方舱排风，和方舱压差传感器配合，用于在控制模块的控制下，保证方舱内的正压或者负压；
压差传感器，用于方舱压差检测，向控制模块反馈压差信号，控制模块根据接受到的压差信号对变频排风机的排风量进行调节，使得方舱内的压力达到设定的正压或负压值。
优选地，所述方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组供水管路均设置一个电动三通调节阀。
优选地，所述方舱冷/热辐射顶盘管供水管路设置一个辅助电加热器，用于调节供水温度。
优选地，所述控制模块采用PLC控制单元和触摸显示屏，通过压差传感器和变频排风机控制方舱正压/负压。
优选地，所述水力模块用于向风冷热泵机组模块提供冷/热媒水，并接收返回自所述新风处理机组和方舱冷/热辐射顶盘管的冷/热媒水；所述风冷热泵机组模块利用换热介质对冷/热媒水进行制冷/加热后，再提供给所述新风处理机组和方舱冷/热辐射顶盘管，对方舱进行制冷/供暖。
优选地，换热介质通过换热介质进口向提供所述风冷热泵机组模块，并由换热介质出口回收来自所述风冷热泵机组模块的换热后的所述换热介质。
优选地，换热介质为水。
优选地，所述水力模块通过补水口补充冷/热媒水。
优选地，所述水力模块包括冷/热媒水泵、膨胀罐、过滤器及排水阀，其中：
冷/热媒水泵的出口与所述风冷热泵机组模块相连通；冷/热媒水泵的进口与所述补水口相连通、接收返回自所述方舱冷/热辐射顶盘管并与膨胀罐相连通，膨胀罐与所述补水口相连通并接收返回自所述方舱冷/热辐射顶盘管的冷/热媒水，当系统的冷/热媒水压力不足时，由所述补水口进行补水。
优选地，所述方舱冷/热辐射顶盘管包括：换热器盘管，用于对方舱进行冷/热辐射用的制冷/供暖源；辐射天花板，加强冷/热辐射作用的穿孔天花板。
优选地，所述新风处理机组包括换热器盘管，用于对新风进行制冷/加热处理。
本发明的有益效果在于：
1)设计了一种冷热辐射的方舱空调系统，系统由风冷源热泵机组模块、水力模块、方舱冷/热辐射顶盘管、新风处理机组、变频排风机和PLC控制单元组成，管路连接安装方便。可根据需要设定方舱的不同温度和压力，来满足不同的需求。
2)整个系统采用PLC控制，自动调节，操作简单，可根据方舱的使用需求设定不同的温度和压力。
3)本发明提供的系统为独立系统，非常适合内部布置空间较为紧张的船舶搭载集装箱方舱，使方舱内部的净高和舒适度大大提高，同时可实现一个方舱达到不同的温度和压力要求，根据使用需要可以将方舱的压力设定为正压或者负压。
附图说明
图1为冷热辐射的方舱空调系统原理示意图；
图2为冷热辐射的方舱空调系统布置俯视示意图；
图3是冷热辐射的方舱空调系统布置侧视示意图；
图4为冷/热辐射示意图；
其中：(a)制冷，(b)供暖；
图5为辐射天花板安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1到图5所示，本发明的一种冷热辐射的方舱空调系统，包括控制模块、方舱冷/热辐射顶盘管2、新风处理机组3、水力模块4、风冷热泵机组模块5、变频排风机6、压差传感器7、辅助电加热器8、自动注水阀9、电动三通阀10、截止阀11、冷/热媒水泵12、Y型过滤器13、膨胀罐14、排水阀15、辐射天花板等。
控制模块分别控制连接辅助电加热器8、方舱冷/热辐射顶盘管2、新风处理机组3、变频排风机6、压差传感器7。
水力模块4，提供方舱冷/热辐射顶盘管2和新风处理机组3的水循环；
风冷热泵机组模块5，与水力模块4相连，为方舱冷/热辐射顶盘管2和新风处理机组3提供冷/热水；
辅助电加热器8,布置在方舱冷/热辐射顶盘管2的供水管路上,用于调节供水温度，并由PLC控制单元自动控制；
方舱冷/热辐射顶盘管2，位于方舱带孔天花板之上，对方舱进行冷/热辐射空气调节，在夏季制冷工况下，为了避免盘管表面产生冷凝水，盘管的入水温度高于14℃，在制冷工况下辐射板辐射换热占55％左右，对流换热占45％左右。在冬季供暖工况下，盘管的入水温度不大于45℃，在供暖工况下辐射板辐射换热占90％左右，对流换热占10％左右；
辐射天花板，有效的天花板面积为覆盖有盘管管道的区域面积；
新风处理机组3，用于处理外部定量新风，并将之送入方舱，满足人员的新风需求和方舱的压力要求。在夏季制冷工况下，盘管的入水温度7℃。在冬季供暖工况下，盘管的入水温度45℃。夏季和冬季工况下，冷/热媒水经过新风处理机组盘管后再进入方舱冷/热辐射顶盘管,并满足上述方舱冷/热辐射顶盘管的进水温度要求。通过新风处理机组送入房间的空气，可以加强方舱内的对流换热效果，对流换热效果和辐射板总的能力都可以改变风量分布分配情况达到增强效果，取决于风量分布情况和实际工况；
变频排风机6，用于方舱排风，和方舱压差传感器7配合，用于在PLC控制单元1的控制下，保证方舱内的正压或者负压；
压差传感器7，用于方舱压差检测，向PLC控制单元1反馈压差信号，PLC控制单元1根据接受到的压差信号对变频排风机6的排风量进行调节，使得方舱内的压力达到设定的正压或负压值。
优选地，方舱冷/热辐射顶盘管2和新风处理机组3供水管路均设置一个电动三通调节阀10。
优选地，方舱冷/热辐射顶盘管2供水管路设置一个辅助电加热器8，用于调节供水温度。
优选地，控制模块采用PLC控制单元1，采用触摸显示屏；方舱正压/负压控制采用压差传感器7和变频排风机6达到控制目的。
优选地，方舱冷/热辐射顶盘管2和新风处理机组3对方舱进行制冷/供暖。
优选地，水力模块4用于向风冷热泵机组模块5提供冷/热媒水，并接收返回自新风处理机组5和方舱冷/热辐射顶盘管2的冷/热媒水；风冷热泵机组模块5利用换热介质对冷/热媒水进行制冷/加热后，再提供给新风处理机组3和方舱冷/热辐射顶盘管2，对方舱进行制冷/供暖。
优选地，通过换热介质进口向风冷热泵机组模块5提供换热介质，并由换热介质出口回收来自风冷热泵机组模块5的换热后的换热介质。
优选地，换热介质为水。
优选地，通过补水口向水力模块4补充冷/热媒水。
优选地，水力模块4包括冷/热媒水泵12、膨胀罐14、过滤器13及排水阀15，其中：
冷/热媒水泵12的出口与风冷热泵机组模块5相连通；冷/热媒水泵12的进口与补水口相连通、接收返回自方舱冷/热辐射顶盘管2并与膨胀罐14相连通，膨胀罐14与补水口相连通并接收返回自方舱冷/热辐射顶盘管2的冷/热媒水，当系统的冷/热媒水压力不足时，由补水口进行补水。
优选地，方舱冷/热辐射顶盘管2包括：换热器盘管，用于对方舱进行冷/热辐射用的制冷/供暖源，见图4中的(a)，(b)；辐射天花板，安装见图5，为加强冷/热辐射作用的穿孔天花板。
优选地，新风处理机组3，包括换热器盘管，用于对新风进行制冷/加热处理。
优选地，变频排风机6，用于方舱排风，和方舱压差传感器7配合，在PLC控制单元1的控制下，保证方舱内的正压或者负压。
本发明基于集装箱方舱的温度和压力的环境控制要求，提出了一种便于船用安装实施、完美气流组织、舒适度好、低噪声的、能精确控制方舱内压力以适合不同使用要求的方舱环境控制系统，可根据需要设定方舱的不同温度和压力，来满足不同的需求。本发明提供的系统由风冷热泵机组模块、水力模块、方舱冷/热辐射顶盘管、辐射天花板、新风处理机组、变频排风机和PLC控制单元组成。
本发明提供的冷/热辐射空调系统结构紧凑，安装方便，可根据方舱的整体布置进行设计调整，方舱内环境可通过辐射制冷/供暖，无常规的送回风末端，可大大提高方舱净高空间，降低系统噪音，提高居住和工作的舒适度。风冷热泵机组模块和水力模块可实现方舱空调系统的独立制冷/供暖，满足任何季节的需求，同时自带PLC控制系统，可根据方舱的压力设置，通过变频排风机的自动调节，达到方舱内不同的正压和负压要求、满足方舱内的环境控制要求。

Claims (10)

1.一种冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于，包括：
控制模块，控制连接辅助电加热器、方舱冷/热辐射顶盘管、新风处理机组、变频排风机压差传感器；
水力模块，与方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组连接，提供方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组的水循环；
风冷热泵机组模块，与水力模块相连，为方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组提供冷/热水；
辅助电加热器,布置在方舱冷/热辐射顶盘管的供水管路上,用于调节供水温度，由控制模块自动控制；
方舱冷/热辐射顶盘管，位于方舱辐射天花板之上，对房间进行冷/热辐射空气调节；
辐射天花板，有效的天花板面积为覆盖有盘管管道的区域面积；
新风处理机组，用于处理外部定量新风，并将之送入方舱，满足人员的新风需求和房间的压力要求；
变频排风机，用于方舱排风，和方舱压差传感器配合，用于在控制模块的控制下，保证方舱内的正压或者负压；
压差传感器，用于方舱压差检测，向控制模块反馈压差信号，控制模块根据接受到的压差信号对变频排风机的排风量进行调节，使得方舱内的压力达到设定的正压或负压值。
2.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述方舱冷/热辐射顶盘管和新风处理机组供水管路均设置一个电动三通调节阀。
3.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述方舱冷/热辐射顶盘管供水管路设置一个辅助电加热器，用于调节供水温度。
4.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述水力模块用于向风冷热泵机组模块提供冷/热媒水，并接收返回自所述新风处理机组和方舱冷/热辐射顶盘管的冷/热媒水；所述风冷热泵机组模块利用换热介质对冷/热媒水进行制冷/加热后，再提供给所述新风处理机组和方舱冷/热辐射顶盘管，对方舱进行制冷/供暖。
5.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：换热介质通过换热介质进口向提供所述风冷热泵机组模块，并由换热介质出口回收来自所述风冷热泵机组模块的换热后的所述换热介质。
6.根据权利要求5所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述换热介质为水。
7.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述水力模块通过补水口补充冷/热媒水。
8.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述水力模块包括冷/热媒水泵、膨胀罐、过滤器及排水阀，其中：冷/热媒水泵的出口与所述风冷热泵机组模块相连通；冷/热媒水泵的进口与所述补水口相连通、接收返回自所述方舱冷/热辐射顶盘管并与膨胀罐相连通，膨胀罐与所述补水口相连通并接收返回自所述方舱冷/热辐射顶盘管的冷/热媒水，当系统的冷/热媒水压力不足时，由所述补水口进行补水。
9.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述方舱冷/热辐射顶盘管包括：换热器盘管，用于对房间进行冷/热辐射用的制冷/供暖源；辐射天花板，加强冷/热辐射作用的穿孔天花板。
10.根据权利要求1所述的冷热辐射的方舱空调系统，其特征在于：所述新风处理机组包括换热器盘管，用于对新风进行制冷/加热处理。
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