CN116147235A - 一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷淋冷却技术领域，公开了一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，包括带临界相变节能器，带临界相变节能器包括涡旋压缩机、壳管蒸发器、气液分离器、电子膨胀阀，所述电子膨胀阀出口与壳管蒸发器进口连接、壳管蒸发器出口与气液分离器进口连接，气液分离器出口和涡旋压缩机进口连接，涡旋压缩机出口与氟系统冷凝器连接。本发明通过获取环境温度的数值、氟系统冷凝器冷凝压力，在使用时，可以对进入箱体内空气进行预先的降温，而根据氟系统冷凝器冷凝压力的数值，以及环境温度的数值，变频水泵可以进行开度的调节，从而可以及时根据系统实际散热量进行喷淋流量的调节，保证喷淋量足够的同时，也不会浪费水资源。

Description

一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及喷淋冷却技术领域，具体为一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法。

背景技术

风冷式冷水机组都是利用空气作为冷却介质，冷凝器中的高压过热制冷剂气体把热量传递给温度相对较低的空气，而制冷剂本身冷凝成高压制冷剂液体；空气在这个过程中吸收制冷剂的热量后，温度升高，而后通过风机将热量传递给大气环境，如此空气的循环，从而实现连续的风冷冷却、冷凝器中制冷剂和空气间需要传热温差，因此机组的性能COP较低，究其原因，一是与风冷本身的特性相关：二是因为夏季高环温工况制冷时，风冷冷却的效果较差，风冷式冷水机组在运转时容易出现如下问题：

环境温度过高，导致其风冷铜管铝翅片冷凝器散热困难，进一步导致机组压缩机排气压力升高、相应排气温度升高，严重时出现压缩机高压停机，影响用户的正常使用。

解决此类问题的方法是在风冷冷凝器铝翅片表面增加喷淋装置，其原理是首先将冷却水均匀地喷洒在风冷冷凝器铝翅片表面，并在换热器表面形成水膜，通过换热器表面水分的蒸发，利用相变吸热降低空气的温度，低温的空气冷却铜管铝翅片中的制冷剂，从而将换热器内部温度较高的气体介质冷凝成液体(或者高温液体冷却降温)，蒸发后的饱和水蒸汽被风机排到装置外部的环境大气，一般通过翅片温度控制电磁阀的通断来判定喷淋的开启条件，但仍存在以下问题：

1、由于冷凝器盘管分液回路较多，翅片温度数值往往取自某一回路的温度传感器，不能准确的反应系统的其实运行状态：

2、在不同环境工况下，压缩机的冷凝压力不同，使得冷凝器盘管的散热量差异较大：一般喷淋系统采用的定频水泵或仅有通断功能，电磁阀不能及时根据系统实际散热量进行喷淋流量的调节：喷淋量较多时，水膜不能及时相变蒸发，会形成连续水滴从冷凝器盘管底部流走，导致水资源的浪费及环境污染；当喷淋量较少时，起不到降损冷却效果。

3、没有对进入风冷冷凝器铝翅片的空气提前降温，如果环境温度高冷却的效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法，以解决背景技术中所提出的问题,通过获取环境温度的数值、氟系统冷凝器冷凝压力，在使用时，可以对进入箱体内空气进行预先的降温，而根据氟系统冷凝器冷凝压力的数值，以及环境温度的数值，变频水泵可以进行开度的调节，从而可以及时根据系统实际散热量进行喷淋流量的调节，保证喷淋量足够的同时，也不会浪费水资源。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，包括带临界相变节能器，带临界相变节能器包括涡旋压缩机、壳管蒸发器、气液分离器、电子膨胀阀，所述电子膨胀阀出口与壳管蒸发器进口连接、壳管蒸发器出口与气液分离器进口连接，气液分离器出口和涡旋压缩机进口连接，涡旋压缩机出口与氟系统冷凝器连接，电子膨胀阀的进口与氟系统冷凝器出口连接，还包括蒸发式冷凝装置；

所述蒸发式冷凝装置呈一分为上中下三段的箱体结构；

其下段部位，内部的底侧设置有集水槽，中部的两侧壁均开设有进风口；

其中段部位，内部设置有蒸发相变式冷凝器，蒸发相变式冷凝器的上方设置有喷淋装置一，所述喷淋装置一的上方设置有除雾组件；

其上段部位，内截面面积大于下段内截面面积而使整个结构构成一静压箱，该静压箱的顶部设有风机和出风口，出风口下方设置有氟系统冷凝器，所述氟系统冷凝器的顶部设置有喷淋装置二；

还包括变频水泵，所述变频水泵通过管路的输入端与集水槽连通，输出端通过管路与喷淋装置一连通，且该管路上设置有电磁阀一，所述喷淋装置一通过管路与喷淋装置二连通，且该管路上设置有电磁阀二；

所述涡旋压缩机的排气口通过管路与氟系统冷凝器进口连接；

所述蒸发式冷凝装置的外侧设置有环境温度传感器，所述氟系统冷凝器上设置有冷凝压力传感器。

作为本发明的一种优选实施方式，还包括控制器，所述控制器与环境温度传感器、冷凝压力传感器、变频水泵、电磁阀一、电磁阀二、电子膨胀阀、涡旋压缩机电性连接。

一种带临界相变节能器的风冷冷水机组的控制方法，采用一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，包括以下步骤：

S1：实时读取风冷冷水机组的的开关并进行判定，当检测到涡旋压缩机开始运行后，进行步骤S；

S2：通过环境温度传感器实时获取环境温度的数值、通过冷凝压力传感器实时获取氟系统冷凝器冷凝压力P的数值；

当环境温度T不低于设定值Ts、控制系统控制喷淋水路由关闭状态转向开通状态，电磁阀一打开，变频水泵启动，喷淋设备对环境空气进行喷淋降温，箱体中部蒸发相变式冷凝器启动；

当冷凝压力P不低于设定值Ps，电磁阀二打开，喷淋装置二开启喷淋降温，带临界相变节能器全部启动；

作为本发明的一种优选实施方式，还包括S3：持续检测环境温度T、氟系统冷凝压力P，根据温度T，变频水泵进行输出比例D1的调整，根据压力P变频变频水泵进行输出比例D2的调整，根据D1和D2控制调节变频水泵，使变频水泵按不同开度输出，进而一次修正不同运转状态下氟系统的换热器散热量；

其中，设定变频水泵开度比例系数为k，变频水泵的开度为S，S＝k*(D1+D2)。

与现有技术相比，本发明提供了一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法，具备以下有益效果：

1、该一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法，通过获取环境温度的数值、氟系统冷凝器冷凝压力，在使用时，可以对进入箱体内空气进行预先的降温，而根据氟系统冷凝器冷凝压力的数值，以及环境温度的数值，变频水泵可以进行开度的调节，从而可以及时根据系统实际散热量进行喷淋流量的调节，保证喷淋量足够的同时，也不会浪费水资源。

2、变频水泵根据环境温度的数值、氟系统冷凝器冷凝压力可以进行开度的调节，保证换热器表面形成水膜，通过换热器表面水分的蒸发，利用相变吸热降低空气的温度，提高了冷凝效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种带临界相变节能器的风冷冷水机组的示意图；

图2为本发明一种带临界相变节能器的风冷冷水机组的控制方法的整体流程判定示意图；

图3为本发明一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法的水泵开关控制判定示意图。

图中：1、涡旋压缩机；2、壳管蒸发器；3、气液分离器；4、电子膨胀阀；5、蒸发式冷凝装置；6、冷凝压力传感器；7、风机；8、喷淋装置二；9、氟系统冷凝器；10、电磁阀二；11、除雾组件；12、喷淋装置一；13、蒸发相变式冷凝器；14、集水槽；15、变频水泵；16、进风口；17、环境温度传感器；18、电磁阀一；19、控制器；20、静压箱。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种带临界相变节能器的风冷冷水机组及其控制方法做进一步详细的描述。

如图1-图3所示，本发明提供一种技术方案：一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，包括带临界相变节能器，带临界相变节能器包括涡旋压缩机1、壳管蒸发器2、气液分离器3、电子膨胀阀4，所述电子膨胀阀4出口与壳管蒸发器2进口连接、壳管蒸发器2出口与气液分离器3进口连接，气液分离器3出口和涡旋压缩机1进口连接，涡旋压缩机1出口与氟系统冷凝器9连接，电子膨胀阀4的进口与氟系统冷凝器9出口连接，还包括蒸发式冷凝装置5；

所述蒸发式冷凝装置5呈一分为上中下三段的箱体结构；

其下段部位，内部的底侧设置有集水槽14，中部的两侧壁均开设有进风口16；

其中段部位，内部设置有蒸发相变式冷凝器13，蒸发相变式冷凝器13的上方设置有喷淋装置一12，所述喷淋装置一12的上方设置有除雾组件11；

其上段部位，内截面面积大于下段内截面面积而使整个结构构成一静压箱20，该静压箱20的顶部设有风机7和出风口，出风口下方设置有氟系统冷凝器9，所述氟系统冷凝器9的顶部设置有喷淋装置二8；

还包括变频水泵15，所述变频水泵15通过管路的输入端与集水槽14连通，输出端通过管路与喷淋装置一12连通，且该管路上设置有电磁阀一18，所述喷淋装置一12通过管路与喷淋装置二8连通，且该管路上设置有电磁阀二10；

所述涡旋压缩机1的排气口通过管路与氟系统冷凝器9进口连接；

所述蒸发式冷凝装置5的外侧设置有环境温度传感器17，所述氟系统冷凝器9上设置有冷凝压力传感器6。

本实施例中，还包括控制器19，所述控制器19与环境温度传感器17、冷凝压力传感器6、变频水泵15、电磁阀一18、电磁阀二10、电子膨胀阀4、涡旋压缩机1电性连接。

工作原理：来自进风口16的空气进入所述蒸发相变式冷凝器13，进行预冷降温，再流过所述内部的除雾组件11，进一步冷却后空气温度接近湿球温度；然后空气经过氟系统冷凝器9，把制冷剂冷却为液体状态，从箱体的出口排出，在上述过程中，喷淋装置二8可以喷淋水雾在氟系统冷凝器9上方进行相变降温；风机7则被设置在适于给蒸发式冷凝装置5提供负压的位置，使空气以低的速度从进风口进入箱体内部，并与降落的水滴充分混合并进行热量交换后上升，经过蒸发相变式冷凝器13的表面进行热交换同时快速增速上升，使覆盖于蒸发相变式冷凝器13表面的水膜部分蒸发形成夹带水滴的饱和水蒸汽；并且使夹带水滴的饱和水蒸汽经过内部的除雾组件11进入静压箱20之后快速降为较速度更低的低速度而使水滴与饱和水蒸汽分离，经水汽分离后的饱和水蒸汽在静压箱20内均匀地分布于所述氟系统冷凝器9的换热表面，从而使饱和水蒸汽中的水分蒸发而成为湿度不高于出风口附近的环境湿度的气体之后自出风口排出。

一种带临界相变节能器的风冷冷水机组的控制方法，采用一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，包括以下步骤：

S1：实时读取风冷冷水机组的的开关并进行判定，当检测到涡旋压缩机1开始运行后，进行步骤S2；

S2：通过环境温度传感器17实时获取环境温度的数值、通过冷凝压力传感器6实时获取氟系统冷凝器9冷凝压力P的数值；

当环境温度T不低于设定值Ts、控制系统控制喷淋水路由关闭状态转向开通状态，电磁阀一18打开，变频水泵15启动，喷淋设备对环境空气进行喷淋降温，箱体中部蒸发相变式冷凝器13启动；

当冷凝压力P不低于设定值Ps，电磁阀二10打开，喷淋装置二8开启喷淋降温，带临界相变节能器全部启动；

本实施例中，还包括步骤S3：持续检测环境温度T、氟系统冷凝压力P，根据温度T，变频水泵进行输出比例D1的调整，根据压力P变频变频水泵进行输出比例D2的调整，根据D1和D2控制调节变频水泵，使变频水泵按不同开度输出，进而一次修正不同运转状态下氟系统的换热器散热量；

其中，设定变频水泵开度比例系数为k，变频水泵的开度为S，S＝k*(D1+D2)。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，包括带临界相变节能器，带临界相变节能器包括涡旋压缩机(1)、壳管蒸发器(2)、气液分离器(3)、电子膨胀阀(4)，所述电子膨胀阀(4)出口与壳管蒸发器(2)进口连接、壳管蒸发器(2)出口与气液分离器(3)进口连接，气液分离器(3)出口和涡旋压缩机(1)进口连接，涡旋压缩机(1)出口与氟系统冷凝器(9)连接，电子膨胀阀(4)的进口与氟系统冷凝器(9)出口连接，其特征在于：还包括蒸发式冷凝装置(5)；

所述蒸发式冷凝装置(5)呈一分为上中下三段的箱体结构；

其下段部位，内部的底侧设置有集水槽(14)，中部的两侧壁均开设有进风口(16)；

其中段部位，内部设置有蒸发相变式冷凝器(13)，蒸发相变式冷凝器(13)的上方设置有喷淋装置一(12)，所述喷淋装置一(12)的上方设置有除雾组件(11)；

其上段部位，内截面面积大于下段内截面面积而使整个结构构成一静压箱(20)，该静压箱(20)的顶部设有风机(7)和出风口，出风口下方设置有氟系统冷凝器(9)，所述氟系统冷凝器(9)的顶部设置有喷淋装置二(8)；

还包括变频水泵(15)，所述变频水泵(15)通过管路的输入端与集水槽(14)连通，输出端通过管路与喷淋装置一(12)连通，且该管路上设置有电磁阀一(18)，所述喷淋装置一(12)通过管路与喷淋装置二(8)连通，且该管路上设置有电磁阀二(10)；

所述涡旋压缩机(1)的排气口通过管路与氟系统冷凝器(9)进口连接；

所述蒸发式冷凝装置(5)的外侧设置有环境温度传感器(17)，所述氟系统冷凝器(9)上设置有冷凝压力传感器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，其特征在于：还包括控制器(19)，所述控制器(19)与环境温度传感器(17)、冷凝压力传感器(6)、变频水泵(15)、电磁阀一(18)、电磁阀二(10)、电子膨胀阀(4)、涡旋压缩机(1)电性连接。

3.一种带临界相变节能器的风冷冷水机组的控制方法，采用权利要求1或2所述的一种带临界相变节能器的风冷冷水机组，其特征在于：包括以下步骤：

S1：实时读取风冷冷水机组的的开关并进行判定，当检测到涡旋压缩机(1)开始运行后，进行步骤S2；

S2：通过环境温度传感器(17)实时获取环境温度的数值、通过冷凝压力传感器(6)实时获取氟系统冷凝器(9)冷凝压力P的数值；

当环境温度T不低于设定值Ts、控制系统控制喷淋水路由关闭状态转向开通状态，电磁阀一(18)打开，变频水泵(15)启动，喷淋设备对环境空气进行喷淋降温，箱体中部蒸发相变式冷凝器(13)启动；

当冷凝压力P不低于设定值Ps，电磁阀二(10)打开，喷淋装置二(8)开启喷淋降温，带临界相变节能器全部启动。

4.根据权利要求3所述的一种带临界相变节能器的风冷冷水机组的控制方法，其特征在于：还包括S3：持续检测环境温度T、氟系统冷凝压力P，根据温度T，变频水泵进行输出比例D1的调整，根据压力P变频变频水泵进行输出比例D2的调整，根据D1和D2控制调节变频水泵，使变频水泵按不同开度输出，进而一次修正不同运转状态下氟系统的换热器散热量；

其中，设定变频水泵开度比例系数为k，变频水泵的开度为S，S＝k*(D1+D2)。

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