CN115076812A - 一种用于生产车间的太阳能环保空调 - Google Patents

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徐英杰
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Abstract

本发明公开了一种用于生产车间的太阳能环保空调，包括太阳能集热单元、喷射压缩制冷单元，转轮除湿制冷单元。喷射压缩制冷单元包括喷射器，冷凝器，泵，三通阀，气液分离器，节流变速压缩机等。太阳能集热单元包括太阳能集热器，电磁阀，泵，节流阀。除湿制冷单元包括吸附式除湿转轮，再生加热器，热交换器，湿帘，风机。本发明利用工厂车间屋顶充足的太阳能资源，为喷射压缩系统制冷与转轮的吸附剂再生提供热能，同时实现温度与湿度的独立控制，实现多模式的转换。本发明系统结构简单，运行效率高，对太阳能资源的利用效率高，运行成本低。

Description

一种用于生产车间的太阳能环保空调
技术领域
本发明涉及太阳能制冷设备技术领域，具体涉及一种可应用于生产车间的太阳能环保空调。
背景技术
我国制冷用电量占全社会用电量15%以上，大中城市空调用电负荷约占夏季高峰负荷的60%。在面对严峻的减排压力下，研究利用太阳能等低品位能源源替代常规能源实现制冷，对于实现国家节能减排和低碳发展战略具有重大的意义。太阳能作为一种低品位可再生能源，具有清洁、取用方便、安全等特点。我国幅员辽阔，有着丰富的太阳能资源。
环保空调是以水帘蒸发器为核心部件的节能环保通风降温设备，具有结构简单、成本低、运动部件少、运行维护费用低等优点，但以生产车间为主要目标的传统环保空调以消耗电能为主，以直接蒸发冷却为主要的冷却方式，存在着电能消耗量大，进入车间内冷气无法调控湿度，湿度大的缺点。因此，针对现有问题，研发一种可应用于生产车间的太阳能环保空调，解决上诉问题。
针对生产车间楼层高度低，屋顶面积大，拥有充足的太阳能资源的特点，本发明提供一种可应用于生产车间的太阳能环保空调，该系统充分利用太阳能资源，为转轮除湿制冷与喷射-压缩制冷系统提供所需的热能，同时结合两者的优点，在实现了整体制冷系统能耗大幅下降的同时，实现了温度、湿度的独立控制，具有通风、防尘等特点，提高制冷系统的紧凑型与效率，降低了投资成本与运行成本。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了结构设计合理的一种应用于生产车间的太阳能环保空调。
本发明技术方案如下：
一种用于生产车间的太阳能环保空调，包括太阳能集热单元、喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元，所述的太阳能集热单元分别与喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元相连，为喷射压缩制冷单元以及转轮除湿制冷单元提供热能，所述喷射压缩制冷单元与转轮除湿制冷单元相连，通过喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元为工厂车间提供冷量及新风。
进一步的，所述的太阳能集热单元包括太阳能集热器、三通阀Ⅰ、发生器、节流阀Ⅰ及泵Ⅰ；所述太阳能集热器出口与三通阀I入口相连接，三通阀I出口与发生器入口相连接，发生器出口与节流阀I入口相连接，节流阀I出口与泵I入口相连接，泵I出口与太阳能集热器入口相连接。
进一步的，所述喷射压缩制冷单元包括喷射器、冷凝器、泵Ⅱ、三通阀Ⅱ、发生器、节流阀Ⅱ、气液分离器、电磁阀、节流阀Ⅲ、蒸发器及变速压缩机；所述喷射器出口及变速压缩机出口分别与冷凝器入口相连接，冷凝器出口与泵Ⅱ进口相连，泵Ⅱ出口与三通阀Ⅱ入口连接，三通阀Ⅱ一出口与节流阀Ⅱ入口相连接，三通阀Ⅱ另一出口与发生器入口相连接，发生器出口与喷射器的引射流体入口相连接；节流阀Ⅱ出口与气液分离器入口相连接，气液分离器上端出口与电磁阀I入口相连接，电磁阀I出口与喷射器工作流体入口相连接，气液分离器下端出口与节流阀Ⅲ入口相连接，节流阀Ⅲ出口与蒸发器入口相连接，蒸发器出口与变速压缩机入口相连接。
进一步的，所述的转轮除湿制冷单元包括吸附式除湿转轮、再生加热器、热交换器、湿帘、蒸发器、风机Ⅰ及风机Ⅱ；所述吸附式除湿转轮进口与热交换器入口相连接，热交换器出口与湿帘入口相连接，湿帘出口与蒸发器入口相连接，蒸发器出口与风机Ⅰ入口相连接，风机Ⅱ出口与热交换器入口相连接，热交换器出口与再生加热器入口相连接，再生加热器与吸附式除湿转轮入口相连接。
进一步的，所述太阳能集热单元内的太阳能集热器吸收太阳辐射能量，常温的水进入太阳集热器进行加热，一股从太阳能集热器出来后进入发生器，与喷射压缩制冷单元的制冷剂进行换热，加热制冷剂，另一股进入再生加热器，为再生加热器提供热能。
进一步的，所述喷射压缩制冷单元的制冷剂从三通阀Ⅱ进入，通过发生器吸收太阳能集热单元的热能，升温升压，成为高温高压蒸汽，进入喷射器后在喷嘴出口处形成高速低压流体，从而引射被引射的流体，在喷射器混合室内等压混合后与来自变速压缩机的流体等压合流进入冷凝器中冷凝，制冷剂在冷凝器中被冷凝成饱和或过冷液态，通过三通阀Ⅱ分为两股流体，第一股流体由泵加压后输送到发生器成为高温高压蒸汽制冷剂，进入喷射器工作流体入口；第二股流体通过节流阀Ⅱ节流成中间温度的流体，进入气液分离器进行气液分离，气液分离器中饱和气态制冷剂被喷射器的工作流体所引射，喷射器中的工作流体和引射流体在混合室内等压混合，进入到冷凝器中；气液分离器中的饱和液态制冷剂从下端入口进入蒸发器吸热成为气体，由变速压缩机压缩后与喷射器出口的制冷剂混合进入冷凝器中。
进一步的，所述转轮除湿制冷单元内的新风从外界进入，进入吸附式转轮中的吸附区，被吸收水分，湿度降低，温度升高，离开吸附式除湿转轮的后进入热交换器交换热量，进入湿帘，直接蒸发冷却降温，冷却后的空气进入蒸发器进行二次冷却，由风机Ⅰ加压，最后进入车间；回风从车间离开，由风机Ⅱ提供负压，进入热交换器交换热量，进入再生加热器进一步加热，达到所需温度，然后进入吸附式转轮的再生区，加热吸附剂，使再生区的吸附剂再生，最后进入外界。
一种用于生产车间的太阳能环保空调的工作过程，包括如下步骤：
1）当太阳辐射可完全满足系统运行时，采用干模式运行，关闭通过湿帘的水，通过气液分离器来调控蒸发器的质量流量，喷射压缩制冷单元提供冷量提高，以喷射压缩制冷单元来满足生产车间的冷量的需求，减少电量的需求；
2）当室外环境干球温度较低时,湿度较低时，以湿模式运行；增大通过湿帘的水流量，增加水分，同时减少气液分离器的压力，减少通过蒸发器的质量流量，降低变速压缩机能耗，此时，冷却作用主要来源于湿帘中水分的直接蒸发冷却；
3）当室外环境干球温度较高时,且湿度较低时，无法依靠湿帘进行单独的有效降温，系统以混合模式运行；减少通过湿帘的水流量，增加水分，同时增大气液分离器的压力，增加通过蒸发器的质量流量，喷射压缩制冷单元提供冷量提高，满足生产车间的冷量的需求，同时，湿帘起到调控湿度的作用。
与目前的技术相比，本发明的有益效果如下：
1）充分利用厂房楼层低、房屋面积大带来的太阳能资源充足的特点，利用太阳能集热单元收集热量，满足了喷射制冷单元热源需求和转轮除湿制冷单元吸附剂再生的需求，实现了太阳能热的多层次利用。
2）传统环保空调以直接蒸发冷却为主要的冷却手段，具有新风湿度大、能耗高、运行模式少的缺点，本发明通过将喷射制冷单元与转轮除湿制冷单元相结合，具有干模式、湿模式、混合模式，具有冷却、除湿、通风、除尘等优点。
3）本发明可实现温度、湿度的独立调节，适用于各种温度、湿度的场合，可用于对温湿度有要求的车间。
4）本发明能够实现了系统多模式的运行，在太阳光照不足乃至没有的情况下可保证了生产车间供冷的稳定。
5）喷射压缩制冷单元无须承担除湿任务，蒸发温度高，运行稳定，工质选择范围广，系统可靠。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图中：1、太阳能集热器；2、三通阀Ⅰ；3、发生器；4、节流阀Ⅰ；5、泵I；6、喷射器；7、冷凝器；8、泵Ⅱ；9、三通阀Ⅱ；10、节流阀Ⅱ；11、气液分离器；12、电磁阀I；13、节流阀Ⅲ；14、蒸发器；15、变速压缩机；16、吸附式除湿转轮；17、再生加热器；18、热交换器；19、湿帘； 20、风机Ⅰ；21、风机Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式包括实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1所示，一种用于生产车间的太阳能环保空调，包括太阳能集热单元、喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元，所述的太阳能集热单元分别与喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元相连，为喷射压缩制冷单元以及转轮除湿制冷单元提供热能，所述喷射压缩制冷单元与转轮除湿制冷单元相连，通过喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元为工厂车间提供冷量及新风。
太阳能集热单元包括太阳能集热器1、三通阀Ⅰ2、发生器3、节流阀Ⅰ4及泵Ⅰ5；太阳能集热器1出口与三通阀I2入口相连接，三通阀I2出口与发生器3入口相连接，发生器3出口与节流阀I4入口相连接，节流阀I4出口与泵I5入口相连接，泵I5出口与太阳能集热器1入口相连接。
喷射压缩制冷单元包括喷射器6、冷凝器7、泵8、三通阀Ⅱ9、发生器3、节流阀I10、气液分离器11、电磁阀12、节流阀Ⅲ13、蒸发器14及变速压缩机15；喷射器6出口及变速压缩机15出口分别与冷凝器7入口相连接，泵8出口与三通阀9入口连接，三通阀9一出口与节流阀Ⅱ10入口相连接，三通阀Ⅱ9另一出口与发生器3入口相连接，发生器3出口与喷射器6的引射流体入口相连接；节流阀Ⅱ10出口与气液分离器11入口相连接，气液分离器11上端出口与电磁阀I12入口相连接，电磁阀I12出口与喷射器6工作流体入口相连接，气液分离器11下端出口与节流阀Ⅲ13入口相连接，节流阀Ⅲ13出口与蒸发器14入口相连接，蒸发器14出口与变速压缩机15入口相连接。
转轮除湿制冷单元包括吸附式除湿转轮16、再生加热器17、热交换器18、湿帘19、风机Ⅰ20及风机Ⅱ21；吸附式除湿转轮16进口与热交换器18入口相连接，热交换器18出口与湿帘19入口相连接，湿帘19出口与蒸发器14入口相连接，蒸发器14出口与风机Ⅰ20入口相连接，风机Ⅱ21出口与热交换器18入口相连接，热交换器18出口与再生加热器17入口相连接，再生加热器17与吸附式除湿转轮16入口相连接。
新风由风机Ⅰ20正压，从外界吸入入，进入吸附式转轮中的吸附区16，被吸收水分，湿度降低，温度升高，离开吸附式除湿转轮16的后进入热交换器交换热量，进入湿帘19，直接蒸发冷却降温，冷却后的空气进入蒸发器14进行二次冷却，最后进入车间。回风从车间离开，由风机Ⅱ21提供负压，进入热交换器18交换热量，进入再生加热器17进一步加热，达到所需温度，然后进入吸附式转轮的再生区，加热吸附剂，使再生区的吸附剂再生，最后进入外界。
干模式、湿模式与混合模式的控制由吸附式除湿转轮16，湿帘19与蒸发器14三者结合实现，吸附式除湿转轮16利用可再生吸附剂吸收新风的水分；当新风经过湿帘19时，湿帘水膜的中的水会蒸发吸收空气空的热量，湿帘具有预冷、增湿、除尘的功能，通过控制湿帘中水的流量，可以控制水的湿度；预冷后的水离开湿帘，进入蒸发器中进行二次降温，使新风达到生产车间所需要的温度与湿度。
当室外环境干球温度较低时,湿度较低时，系统以湿模式运行-增大通过湿帘19的水流量，增加水分，同时减少气液分离器11的压力，减少通过蒸发器14的质量流量，降低变速压缩机15能耗。此时，冷却作用主要来源于湿帘19中水分的直接蒸发冷却。
当室外环境干球温度较高时,且湿度低时，无法依靠湿帘进行单独的有效降温，系统以混合模式运行-减少通过湿帘19的水流量，增加水分，同时增大气液分离器11的压力，增加通过蒸发器14的质量流量，喷射-压缩制冷单元提供冷量提高，满足生产车间的冷量的需求。同时，湿帘起到调控湿度的作用。湿帘与喷射制冷单元混合运行，为生产车间提供所需的冷量。
当太阳强度可完全满足系统运行时，采用干模式运行-关闭通过湿帘19的水，通过气液分离器11来调控蒸发器14的质量流量，喷射-压缩制冷单元提供冷量提高，以喷射-压缩制冷单元来满足生产车间的冷量的需求，减少电量的需求。
当太阳辐射充足时，且需要提供冷量时，太阳能集热单元、喷射压缩制冷单元，转轮除湿制冷单元同时启动，此时变速压缩机功率低或者无需启动。
上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式（包括实施例）中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (8)

1.一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，包括太阳能集热单元、喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元，所述的太阳能集热单元分别与喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元相连，为喷射压缩制冷单元以及转轮除湿制冷单元提供热能，所述喷射压缩制冷单元与转轮除湿制冷单元相连，通过喷射压缩制冷单元及转轮除湿制冷单元为工厂车间提供冷量及新风。
2.根据权利要求1所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，所述的太阳能集热单元包括太阳能集热器（1）、三通阀Ⅰ（2）、发生器（3）、节流阀Ⅰ（4）及泵Ⅰ（5）；所述太阳能集热器（1）出口与三通阀I（2）入口相连接，三通阀I（2）出口与发生器（3）入口相连接，发生器（3）出口与节流阀I（4）入口相连接，节流阀I（4）出口与泵I（5）入口相连接，泵I（5）出口与太阳能集热器（1）入口相连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，所述的喷射压缩制冷单元包括喷射器（6）、冷凝器（7）、泵Ⅱ（8）、三通阀Ⅱ（9）、发生器（3）、节流阀Ⅱ（10）、气液分离器（11）、电磁阀（12）、节流阀Ⅲ（13）、蒸发器（14）及变速压缩机（15）；所述喷射器（6）出口及变速压缩机（15）出口分别与冷凝器（7）入口相连接，冷凝器（7）出口与泵Ⅱ（8）进口相连，泵Ⅱ（8）出口与三通阀Ⅱ（9）入口连接，三通阀Ⅱ（9）一出口与节流阀Ⅱ（10）入口相连接，三通阀Ⅱ（9）另一出口与发生器（3）入口相连接，发生器（3）出口与喷射器（6）的引射流体入口相连接；节流阀Ⅱ（10）出口与气液分离器（11）入口相连接，气液分离器（11）上端出口与电磁阀I（12）入口相连接，电磁阀I（12）出口与喷射器（6）工作流体入口相连接，气液分离器（11）下端出口与节流阀Ⅲ（13）入口相连接，节流阀Ⅲ（13）出口与蒸发器（14）入口相连接，蒸发器（14）出口与变速压缩机（15）入口相连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，所述的转轮除湿制冷单元包括吸附式除湿转轮（16）、再生加热器（17）、热交换器（18）、湿帘（19）、蒸发器（14）、风机Ⅰ（20）及风机Ⅱ（21）；所述吸附式除湿转轮（16）进口与热交换器（18）入口相连接，热交换器(18)出口与湿帘（19）入口相连接，湿帘（19）出口与蒸发器(14)入口相连接，蒸发器（14）出口与风机Ⅰ（20）入口相连接，风机Ⅱ（21）出口与热交换器（18）入口相连接，热交换器（18）出口与再生加热器（17）入口相连接，再生加热器（17）与吸附式除湿转轮（16）入口相连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，所述太阳能集热单元内的太阳能集热器（1）吸收太阳辐射能量，常温的水进入太阳集热器（1）进行加热，一股从太阳能集热器（1）出来后进入发生器（3），与喷射压缩制冷单元的制冷剂进行换热，加热制冷剂，另一股进入再生加热器（17），为再生加热器提供热能。
6.根据权利要求3所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，所述喷射压缩制冷单元的制冷剂从三通阀Ⅱ（9）进入，通过发生器（3）吸收太阳能集热单元的热能，升温升压，成为高温高压蒸汽，进入喷射器（6）后在喷嘴出口处形成高速低压流体，从而引射被引射的流体，在喷射器混合室内等压混合后与来自变速压缩机（15）的流体等压合流进入冷凝器（7）中冷凝，制冷剂在冷凝器（7）中被冷凝成饱和或过冷液态，通过三通阀Ⅱ（9）分为两股流体，第一股流体由泵Ⅱ（8）加压后输送到发生器（3）成为高温高压蒸汽制冷剂，进入喷射器（6）工作流体入口；第二股流体通过节流阀Ⅱ（10）节流成中间温度的流体，进入气液分离器（11）进行气液分离，气液分离器（11）中饱和气态制冷剂被喷射器（6）的工作流体所引射，喷射器（6）中的工作流体和引射流体在混合室内等压混合，进入到冷凝器（7）中；气液分离器（11）中的饱和液态制冷剂从下端入口进入蒸发器（14）吸热成为气体，由变速压缩机（15）压缩后与喷射器（6）出口的制冷剂混合进入冷凝器（7）中。
7.根据权利要求4所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调，其特征在于，所述转轮除湿制冷单元内的新风从外界进入，进入吸附式转轮（16）中的吸附区，被吸收水分，湿度降低，温度升高，离开吸附式除湿转轮（16）的后进入热交换器交换热量，进入湿帘（19），直接蒸发冷却降温，冷却后的空气进入蒸发器（14）进行二次冷却，由风机Ⅰ（20）加压，最后进入车间；回风从车间离开，由风机Ⅱ（21）提供负压，进入热交换器（18）交换热量，进入再生加热器（17）进一步加热，达到所需温度，然后进入吸附式转轮的再生区，加热吸附剂，使再生区的吸附剂再生，最后进入外界。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种用于生产车间的太阳能环保空调的工作过程，其特征在于，包括如下步骤：
1）当太阳辐射可完全满足系统运行时，采用干模式运行，关闭通过湿帘的水，通过气液分离器来调控蒸发器的质量流量，喷射压缩制冷单元提供冷量提高，以喷射压缩制冷单元来满足生产车间的冷量的需求，减少电量的需求；
2）当室外环境干球温度较低时,湿度较低时，以湿模式运行；增大通过湿帘的水流量，增加水分，同时减少气液分离器的压力，减少通过蒸发器的质量流量，降低变速压缩机能耗，此时，冷却作用主要来源于湿帘中水分的直接蒸发冷却；
3）当室外环境干球温度较高时,且湿度较低时，无法依靠湿帘进行单独的有效降温，系统以混合模式运行；减少通过湿帘的水流量，增加水分，同时增大气液分离器的压力，增加通过蒸发器的质量流量，喷射压缩制冷单元提供冷量提高，满足生产车间的冷量的需求，同时，湿帘起到调控湿度的作用。
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