CN114593465B - 一种低温工况下快速升降温空调机组及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种低温工况下快速升降温空调机组，包括有风机段、初中效过滤段、表冷加热段、快速降温段、快速升温段、加湿段等功能段位以及快速降温主机和制冷系统连接管道；表冷加热段的出口端与快速降温段的入口端相连通；快速降温段的出口端与快速升温段的入口端相连通；快速降温段通过制冷系统连接管道与快速降温主机相连通；当需要进行快速降温时，开启快速降温段、快速降温主机，通过制冷系统连接管道实现制冷循环，当需要进行快速升温时，关闭快速降温段、快速降温主机，开启快速升温段，通过分级控制实现快速升温；有低温工况下快速降温升温的特点。

Description

一种低温工况下快速升降温空调机组及控制方法
技术领域
本发明属于空调机组技术领域，具体涉及一种低温工况下快速升降温空调机组及控制方法。
背景技术
针对心脏外科手术，在手术过程中需要为患者建立体外循环，以便施行手术室体外循环泵在手术过程中，临时替代心脏功能。在建立体外循环阶段需要在8 分钟内将手术室内温度降至16℃，相对湿度不超过60％，开展手术时8分钟内将室温恢复到正常温度22～26℃，相对湿度50％左右，手术过程结束后恢复人体循环时8分钟内将温度升至29℃左右。心脏外科手术室空调机组需要具备快速升降温需求。在科研实验室、洁净厂房、医院影像科机房等其他特殊应用场所空调机组也需要具备快速升降温的需求。
普通快速升降温空调机组采用7℃冷冻水或者普通直膨空调系统，受到压缩机运行的稳定性以及冷冻水温度的限制，当室外温度低于-5℃时，无法实现快速降温或者降温效果较差。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低温工况下快速升降温空调机组及控制方法，本发明的目的是解决普通快速升降温装置技术的不足，提供一种可实现低温工况下具备快速升降温功能的空调机组，以用于心脏外科手术室、科研实验室、洁净厂房、医院影像科机房等场所，具有低温工况下快速降温升温的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低温工况下快速升降温空调机组，包括有室内机和室外机，室内机中设有表冷加热段、快速降温段、快速升温段、加湿段；表冷加热段、快速降温段、快速升温段从左至右依次相连通，快速升温段右侧设有出风口；室外机包括快速降温主机；快速降温主机通过制冷系统连接管道与快速降温段的冷媒管端口相连通。
所述的表冷加热段的出口端与快速降温段的入口端相连通；快速降温段的出口端与快速升温段的入口端相连通。
所述的快速升温段采用PTC热敏电阻作为加热装置，采用分级控制，根据设定温度控制电加热装置的级数，实现快速升温的功能。
所述的快速降温主机包括压缩机、冷凝器、散热风机、气液分离器、单向阀门、直通电磁阀、结构底座、旁通电磁阀；压缩机的吸气端与气液分离器的出气端相连；压缩机的排气端分别与旁通电磁阀、直通电磁阀相连；旁通电磁阀的出口端与单向阀门出口端相连；直通电磁阀依次与冷凝器、单向阀门串联连接；冷凝器的一端设有与散热风机；单向阀门的出口端与旁通电磁阀的出口端相连；冷凝器设在结构底座上。
一种低温工况下快速升降温空调机组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，环境温度＞-10℃时，启用运行A模式：
从快速降温段中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，过热气体通过制冷系统连接气管道到达气液分离器，防止异常情况下从快速降温段带液损坏压缩机，从气液分离器出来的低温低压制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压的制冷剂，此时直通电磁阀打开，旁通电磁阀关闭，高温高压的制冷剂进入冷凝器与室外空气通过散热风机强制换热，冷凝风量的大小由散热风机的转速控制，散热风机的转速由高压侧制冷剂的压力对应实现PID控制，保证制冷系统在稳定的高低压差区间内运行；
步骤2，-20℃≤环境温度≤-10℃时，启用运行B模式：
从快速降温段中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器，防止异常情况下从快速降温段带液损坏压缩机，从气液分离器出来的低温低压制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压的制冷剂，此时直通电磁阀打开，旁通电磁阀关闭，高温高压的制冷剂进入冷凝器与室外空气进行自然对流换热，散热风机停止运行；
步骤3，环境温度＜-20℃时，启用运行C模式：
从快速降温段中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器，防止异常情况下从快速降温段带液损坏压缩机，经压缩机，变成高温高压制冷剂通过旁通电磁阀，从气液分离器出来的低温低压制冷剂经压缩机压缩后变成高温高压的制冷剂，此时直通电磁阀关闭，旁通电磁阀打开，进入制冷系统连接液管，通过制冷管道降温冷凝，散热风机停止运行。
本发明的有益效果是：
当室外环境温度＜-20℃时，从快速降温段中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器防止异常情况下从快速降温段带液损坏压缩机，经压缩机变成高温高压制冷剂通过旁通电磁阀此时直通电磁阀关闭，旁通电磁阀关打开进入制冷系统连接液管通过制冷管道即可降温冷凝，冷凝风机停止运行。实现低温工况下快速降温的需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明
图3为本发明快速降温主机工作原理示意图
图中：1-快速升降温空调机组，2-表冷加热段，3-快速降温段，4-快速升温段，5-快速降温主机，6-制冷系统连接管道，7-压缩机，8-冷凝器，9-散热风机，10-气液分离器，11-单向阀门，12-直通电磁阀，13-结构底座，14-旁通电磁阀，15-墙体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，一种低温工况下快速升降温空调机组，包括有室内机和室外机，其特征在于，室内机中设有表冷加热段2、快速降温段3、快速升温段4、加湿段；表冷加热段2、快速降温段3、快速升温段4从左至右依次相连通，快速升温段4右侧设有出风口；室外机设在墙体15外，室外机包括快速降温主机5；快速降温主机5通过制冷系统连接管道6与快速降温段3的冷媒管口相连通。
所述的表冷加热段2的出口端与快速降温段3的入口端相连通；快速降温段 3的出口端与快速升温段4的入口端相连通。
所述的快速升温段4采用PTC热敏电阻作为加热装置，采用分级控制，根据设定温度控制电加热装置的级数，实现快速升温的功能。
所述的快速降温主机5包括压缩机7、冷凝器8、散热风机9、气液分离器 10、单向阀门11、直通电磁阀12、结构底座13、旁通电磁阀14；压缩机7的吸气端与气液分离器10的出气端相连；压缩机7的排气端分别与旁通电磁阀14、直通电磁阀12相连；旁通电磁阀14的出口端与单向阀门11出口端相连；直通电磁阀12依次与冷凝器8、单向阀门11串联连接；冷凝器8的一端设有与散热风机9；单向阀门11的出口端与旁通电磁阀14的出口端相连；冷凝器8设在结构底座13上。
快速升降温空调机组1为室内机,当需要进行快速降温时，开启快速降温段 3、快速降温主机5，通过制冷系统连接管道6实现制冷循环，当需要进行快速升温时，关闭快速降温段3、快速降温主机5，开启快速升温段4，通过分级控制实现快速升温。
参见图2：
1环境温度＞-10℃可根据用户实际使用环境进行修正设定时，启用运行A 模式：
从快速降温段3中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器10防止异常情况下从快速降温段3带液损坏压缩机7，经压缩机7变成高温高压制冷剂通过直通电磁阀12，此时直通电磁阀12打开，旁通电磁阀14关闭，进入冷凝器8与室外空气通过散热风机9强制换热，冷凝风量的大小由散热风机9的转速控制，散热风机9的转速由高压侧制冷剂的压力对应实现PID控制，保证制冷系统在稳定的高低压差区间内运行。
2-20℃≤环境温度≤-10℃可根据用户实际使用环境进行修正设定时，启用运行B模式：
从快速降温段3中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器10，防止异常情况下从快速降温段3带液损坏压缩机7，经压缩机7变成高温高压制冷剂通过直通电磁阀12，此时直通电磁阀12打开，旁通电磁阀14关闭，进入冷凝器8与室外空气进行自然对流换热，散热风机9 停止运行。
3环境温度＜-20℃可根据用户实际使用环境进行修正设定时，启用运行C 模式：
从快速降温段3中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器10，防止异常情况下从快速降温段3带液损坏压缩机7，经压缩机7，变成高温高压制冷剂通过旁通电磁阀14，此时直通电磁阀12关闭，旁通电磁阀14打开，进入制冷系统连接液管通过制冷管道即可降温冷凝，散热风机9停止运行。
参见图3，本发明的控制方法：
控制方法:在室外超低环境温度下-45℃,压缩机仍能正常快速降温制冷运行。
外机检测元件:压缩机高,低压传感器,环境温度传感器。
外机控制执行元件:控制器,冷凝风机变速调节器。
外机故障:高压报警,低压报警,压缩机排气温度高报警,压缩机过载报警,冷凝风机过载,高,低压传感器故障,环境温度传感器故障等。
主要设定参数:直通电磁阀12关闭压力,旁通电磁阀14关闭压力,散热风机 9调节压力,低环境温度设置值等。
控制说明:
1控制器检测无外机故障
压缩机运行时控制器实时检测系统运行高压及低压。
环境温度监控值≥低环境温度设置值时,冷凝器8直通电磁阀12先于压缩机 7启动前开启,此时制冷循环系统导通,散热风机9则根据压缩机7启动后系统运行高压监控值与控制器冷凝器风机高压设定值PID调节散热风机9转速,稳态调节制冷系统高压达到设定压力值。
环境温度<低环境温度设置值时,冷凝器8直通电磁阀12先于压缩机7启动前开启,散热风机9则根据系统运行高压监控值与控制器设定值PID调节冷凝风机调速装置,如果散热风机9转速调节置,制冷系统高压<冷凝器8直通电磁阀12 关闭压力设置值,则旁通电磁阀14开启后再关闭直通电磁阀12，散热风机9调节输出,提升压缩机7冷凝侧压力,在此运行期间如果系统运行高压>旁通电磁阀 14关闭设定值,则直通电磁阀12打开,散热风机9根据系统高压调节输出，往复循环，保证在低温情况下压缩机7制冷系统高压在运行范围内运行。
2控制器检测故障,压缩机7及相关部件均立即停止及保护说明
压缩机7排气温度报警:如果缺失冷媒或低温运行时,避免压缩机排气温度超高造成压缩机损坏。
压缩机7低压报警:如果缺失冷媒或低温运行时,避免压缩机低吸气压力运行。
压缩机7高压报警:直通电磁阀12和旁通电磁阀14如果工作异常,则造成系统循环堵死,避免压缩机7高排气压力运行。
传感器类故障:由于制冷系统外机侧直通电磁阀12和旁通电磁阀14及散热风机9调速均由检测元件提供反馈值,所以故障产生时压缩机停止运行。

Claims (3)

1.一种低温工况下快速升降温空调机组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，环境温度＞-10℃时，启用运行A模式：
从快速降温段(3)中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，过热气体通过制冷系统连接气管道到达气液分离器(10)，防止异常情况下从快速降温段带液损坏压缩机(7)，从气液分离器(10)出来的低温低压制冷剂经压缩机(7)压缩后变成高温高压的制冷剂，此时直通电磁阀(12)打开，旁通电磁阀(14)关闭，高温高压的制冷剂进入冷凝器(8)与室外空气通过散热风机(9)强制换热，冷凝风量的大小由散热风机(9)的转速控制，散热风机(9)的转速由高压侧制冷剂的压力对应实现PID控制，保证制冷系统在稳定的高低压差区间内运行；
步骤2，-20℃≤环境温度≤-10℃时，启用运行B模式：
从快速降温段(3)中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器(10)，防止异常情况下从快速降温段(3)带液损坏压缩机(7)，从气液分离器(10)出来的低温低压制冷剂经压缩机(7)压缩后变成高温高压的制冷剂，此时直通电磁阀(12)打开，旁通电磁阀(14)关闭，高温高压的制冷剂进入冷凝器(8)与室外空气进行自然对流换热，散热风机(9)停止运行；
步骤3，环境温度＜-20℃时，启用运行C模式：
从快速降温段(3)中吸收空气热量的制冷剂形成过热气体，通过制冷系统连接气管道到达气液分离器(10)，防止异常情况下从快速降温段(3)带液损坏压缩机(7)，经压缩机(7)，变成高温高压制冷剂通过旁通电磁阀(14)，从气液分离器(10)出来的低温低压制冷剂经压缩机(7)压缩后变成高温高压的制冷剂，此时直通电磁阀(12)关闭，旁通电磁阀(14)打开，进入制冷系统连接液管，通过制冷管道降温冷凝，散热风机(9)停止运行；
用于控制方法的空调机组，包括有室内机和室外机，室内机中设有表冷加热段(2)、快速降温段(3)、快速升温段(4)、加湿段；表冷加热段(2)、快速降温段(3)、快速升温段(4)从左至右依次相连通，快速升温段(4)右侧设有出风口；室外机包括快速降温主机(5)；快速降温主机(5)通过制冷系统连接管道(6)与快速降温段(3)的冷媒管端口相连通；
所述的快速降温主机(5)包括压缩机(7)、冷凝器(8)、散热风机(9)、气液分离器(10)、单向阀门(11)、直通电磁阀(12)、结构底座(13)、旁通电磁阀(14)；压缩机(7)的吸气端与气液分离器(10)的出气端相连；压缩机(7)的排气端分别与旁通电磁阀(14)、直通电磁阀(12)相连；旁通电磁阀(14)的出口端与单向阀门(11)出口端相连；直通电磁阀(12)依次与冷凝器(8)、单向阀门(11)串联连接；冷凝器(8)的一端设有与散热风机(9)；单向阀门(11)的出口端与旁通电磁阀(14)的出口端相连；冷凝器(8)设在结构底座(13)上。
2.根据权利要求1所述的一种低温工况下快速升降温空调机组的控制方法，其特征在于，所述的表冷加热段(2)的出口端与快速降温段(3)的入口端相连通；快速降温段（3）的出口端与快速升温段(4)的入口端相连通。
3.根据权利要求1所述的一种低温工况下快速升降温空调机组的控制方法，其特征在于，所述的快速升温段(4)采用PTC热敏电阻作为加热装置，采用分级控制，根据设定温度控制电加热装置的级数，实现快速升温的功能。
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