CN1246645C - 蒸发制冷空调系统的改进方法及其末端装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸发制冷空调系统的改进方法及其末端装置，包括(1)在蒸发制冷空调系统的风道末端设置一个或多个起加热和调节风量作用的末端装置；(2)在夏季，关闭回风口，使新风进入末端装置，风机将新风由出风口送入室内；(3)在冬季，室外热网热水不经热交换器降温直接进入加热器，开启回风口，室内空气从回风口进入末端装置，经过加热器加热后，风机将加热的空气由出风口送入室内，以此循环加热。本发明成功地将两大空调系统的优点集为一体，在满足冷、热双制要求的同时，实现了温度和湿度可调等功能。

Description

蒸发制冷空调系统的改进方法及其末端装置

技术领域本发明涉及一种蒸发制冷空调系统的改进方法及其末端装置。

技术背景现有的国内外广泛使用的冷、热双制式空调系统，其构成主要包括冷水机组28、热交换器27、冷却塔29、新风机组26、风机盘管31、常开回风口30、风道1、供回水管6等(参见图1)。夏季，由氟立昂制冷压缩机或溴化锂吸收制冷机为主生产的制冷低温水，进入风机盘管，对室内空气制冷降温；冬季，由热水锅炉生产(或室外热网提供)的采暖高温水，经换热器降温后进入上述风机盘管，对室内空气进行加热采暖。在上述过程中，为增加新风，另由新风机组提供10％的外界新鲜空气；由于盘管直径小、抗结垢能力低(一旦结垢就会影响水循环和导热性能)，故需在供水系统中加装换热器(水—水换热器，汽—水换热器)，以将进入室内前的高温水(90℃以上)转换成盘管所用的低温水(60℃-70℃之间)。这样，不仅增大设备成本和能耗，而且此空调系统的制冷与加热主要以室内循环空气为主，造成室内新风比例低，舒适感差等缺点。

为克服上述之不足，在ZL93215566.9等专利中，提出了全新风蒸发制冷空调系统(参见图2)，该系统利用室外的干热空气在一定风速下通过有水或带水的湿表面或水雾，称为蒸发制冷装置25，该湿表面或水雾的液态水分子吸收干热空气中的热量后发生相变并成为气态水分子，从而使干热空气的温度得以下降，然后由风机通过风道送入室内作为空调降温所需的冷风。该系统在夏季使用时，具有如下特点：无氟；能耗低；全新风，即给室内可提供100％的新鲜空气；具有一定的加湿作用，室内湿度一般在50％-70％；室内温度可达到舒适性温度的要求，即26±2℃；总投资省，约为机械制冷系统的60％。上述系统经过近十年的实际应用，收到了较好的效果，但仍存在以下问题：

1、蒸发制冷空调系统运行调试完毕后，各末端的出风口的风量(或冷量)只可进行减少调节(如通过与出风口相连接的风量调节阀进行风量调节，但很不方便)，不能进行增大调节。

2、由于受建筑物层高限制，蒸发制冷空调系统中的设计风道在实际安装过程中常发生变化，其阻力系数很难保持定数，故常出现末端出风口的出风量(或冷量)不均匀等问题。

3、蒸发制冷空调系统不具有采暖功能，无法实现冷、热双制目的。

由于上述原因，造成近十年来蒸发制冷空调系统仅能应用于档次低(或已具有独立采暖系统)的场所，档次高的场所不被采用，其推广应用受到限制。

技术内容本发明所要解决的技术问题是提供一种可以满足夏季制冷、冬季采暖要求，同时新风比例高，风量(冷、热量)可调，总投资省，运行成本低，使用寿命长的蒸发制冷空调系统的改进方法及其末端装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种具有加湿和定时作用、性能稳定、环境舒适的蒸发制冷空调系统的改进方法及其末端装置。

本发明的技术解决方案如下：

1、在蒸发制冷空调系统的风道末端或室内吊顶上设置一个或多个起加热和调节风量(冷、热量)作用的由箱体、风机和加热器组成、箱体上开有进风口、出风口和回风口的末端装置；

2、在夏季，关闭回风口，蒸发制冷机组提供的新风进入末端装置，经风机调速后由出风口送入室内；

3、在冬季，开启回风口，室外热网热水不经热交换器降温直接进入加热器，室内空气在风机的作用下从回风口进入末端装置，经过加热器加热后，由出风口送入室内形成内循环。

上述方法中涉及的末端装置由箱体、风机和加热器组成。其中，箱体上开有与蒸发制冷空调系统之送风风道连通的进风口，与室内空间连通的出风口和与室内空间连通的带开启机构的回风口；

上述末端装置的箱体可以和建筑物结合为一体，如利用吊顶形成的空间；

上述末端装置的风机为变速风机；

上述末端装置中可设置温感控制器或定时控制器，以达到温感或定时控制；

上述末端装置的加热器可以为盘管式加热器(钢管外壁绕钢翅片式、钢管外壁绕铝翅片式、铜管外壁绕铝翅片式、铜管胀铝片式)，其中盘管加热器的盘管直径可以由原来的6-10毫米增大到12-20毫米，盘管排数可以由原来的3-4排降至1-2排；

上述末端装置可以采取与自来水管或暖气水管接通的方法构成加湿装置及湿度控制装置以实现加湿及湿度控制之目的；

上述末端装置的回风口的开启机构可以为抽拉板式或开启阀式；可以手动或电动。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过在回风口设置开启机构等看似简易却不易想到的办法，成功地将两大系统的优点集为一体，不仅可以满足夏季制冷、冬季采暖要求；而且可以利用建筑物的自身结构，不影响房屋装饰；特别适用于气温高、湿度低的地区；

2、新风比例高(可达到100％新风)，风量可调范围大(各末端出风口的风量不仅可以调低，而且可以同时调高，其出风口出风量的总和可以高于蒸发制冷空调机组装机或设计风量(或冷量)的总和的10％以上)；

3、温度和湿度可调或可定时，性能稳定；

4、居住、办公等环境舒适；

5、末端装置的盘管专用于加热，材质要求低，管径可以增大，排数可以降低，抗结垢能力强，使用寿命长，维修简便；

6、室外热网热水不需降温直接进入盘管，减少了热交换器和热水循环泵等设施的投资，运行成本降低。

附件1为本发明与“机械制冷+风机盘管+新风机组”空调系统的经济技术指标比较表；

附件2为本发明涉及的有关概念的定义。

附图说明以下结合附图对本发明的实施例做进一步说明。

图1为“机械制冷+风机盘管+新风机组”空调系统示意图；

图2为蒸发制冷空调系统示意图；

图3为本发明“蒸发制冷+风机盘管采暖”空调系统的示意图；

图4为本发明的末端装置的结构示意图；

图5为本发明的末端装置中的加湿装置的结构示意图；

图6为本发明的末端装置中的加湿装置具体连接方式示意图；

图7为本发明的末端装置中回风口的开启机构一的示意图；

图8为本发明的末端装置中回风口的开启机构二的示意图；

图9为本发明利用吊顶空间所构成的末端装置的示意图。

参照图1-3，本发明的技术解决方案为：在蒸发制冷空调系统的风道1末端或室内吊顶上设置一个或多个起加热和调节风量(冷、热量)作用的由箱体9、风机4和加热器7组成、箱体9上开有进风口14、出风口5和回风口3的末端装置2；

在夏季，关闭回风口3，蒸发制冷机组提供的新风进入末端装置2，经风机4调速后由出风口5送入室内；

在冬季，开启回风口3，室外热网热水不经热交换器27(参见图1)降温直接进入盘管8，室内空气在风机4的作用下从回风口3进入末端装置2，经过盘管8加热后，由出风口5送入室内形成内循环。

参照图4和图9，本发明方法中涉及的末端装置2由箱体9、风机4和加热器7组成。其中，箱体9上开有与蒸发制冷空调系统之送风风道连通的进风口14，与室内空间连通的出风口5和回风口3，该回风口3设有开启机构12；

上述末端装置2的箱体9可以为立式或卧式，可按室内安装位置选定，同时根据室内装修的需要可做成明装或暗装(如利用吊顶形成的空间)(参见图9)；

上述末端装置2的风机4可以为前向多翼离心风机或贯流风机；

上述末端装置2中可设置温感控制器或定时控制器，以达到温感或定时控制；

上述末端装置2的加热器7可以为盘管式加热器(钢管外壁绕钢翅片式、钢管外壁绕铝翅片式、铜管外壁绕铝翅片式、铜管胀铝片式)，其中盘管加热器的盘管8直径可以由原来的6-10毫米增大到12-20毫米，盘管排数可以由原来的3-4排降至1-2排。

参照图5和图6，上述末端装置2可以采取与自来水管或暖气水管21、22接通的方法构成加湿装置及温控调速装置17以实现加湿及控温之目的。

参照图7和图8，上述末端装置2的进风口14的开启机构12可以为抽拉板式19或开闭阀式20，也可以手动或电动。

附件1为本发明与“机械制冷+风机盘管+新风机组”空调系统的经济技术指标比较表；

项          目			“机械制冷+风机盘管+新风机组”空调系统	“蒸发制冷+风机盘管采暖”空调系统
					设备情况		夏季设备	冷水机组(氟制冷机组或溴化锂制冷机组)、冷却塔、冷却水循环泵、冷冻水循环泵、新风机组	蒸发制冷新风机组
冬季设备	换热器、加压泵
			使用环境				舒适性空调环境	舒适性空调环境
投    资						高，大约是300-450元/平方米			低，大约是150-250元/平方米
			耗    电				用电量大	用电量小，是“机械制冷+风机盘管+新风机组”空调系统用电量的八分之一至四分之一
使用效果						温度可调节；夏季新风量仅为10％-20％			温度可调节，夏季新风量为100％，具有加湿性，冬季可加湿
			可靠性				设备复杂，易出故障	设备运动件少，工作简单可靠，故障率低
运行管理						维修量大，需多名专业人员操作管理			维修量极小，无需专业人员操作管理，可无人操作管理
			安装调试				安装、调试工作量大，复杂	工作量少
噪    声						噪声源多、分散、噪声大			噪声源少、集中、噪声小
			产业政策环境影响				能源消耗大；氟里昂逸出破坏臭氧层	能耗小，无氟里昂符合国家环境保护，节约能源的政策
系统末端	设    备					风机盘管			风机+空气加热器，或风机盘管
			使用状况		室内空气循环、制冷或加热，可将10％-20％的新风送入室内		夏季将100％新风送入室内制冷；冬季室内空气循环加热，可将10％-20％的新风送入室内，还可加湿
	安装方式					可明装、暗装(即装在吊顶上)；可与新风口相邻接；无新风可独立安装		必须与蒸发制冷送风系统之风道相接在末端或密封的吊顶上
			冬季进水温度		≤70℃		≥70℃

附件2、本发明涉及的有关概念、原理的定义或释义

接蒸发制冷(direct Evaporative Cooler)原理：室外的干热空气在一定风速下通过有水或带水的湿表面或水雾时，其湿表面或水雾的液态水分子在一定风速的干热空气作用下发生相变并成为气态水分子，此时的水分子相变需要大量的热量，而这种热量就是通过湿表面或水雾的具有一定风速的干热空气所提供，从而此干热空气的温度得以下降(并作为空调降温所需的冷风)，上述过程又称为等焓降温过程。

间接蒸发制冷(indirect Evaporative Cooler)原理：室外的干热空气不直接与水接触，而是某种低温表面接触，并将其热量传递给该低温表面，而该低温表面的另一侧则是由附着很薄的水所形成的面和与前述水面接触的可流动的空气组成，此水面上的液态水分子在另一侧室外干热空气传热的作用下吸热、相变成为气态水分子，并由其旁的可滚动的空气带出，这种低温表面则是由非机械制冷过程产生的，从而达到降温并作为空调降温所需的冷风。上述过程又称等湿降温过程。

间接—直接蒸发制冷原理：室外的干热空气先通过间接蒸发制冷过程降温，然后再经过直接蒸发制冷过程(等焓)降温，即为间接—直接蒸发制冷原理

由直接蒸发制冷原理机理所形成的空调机组(或空调器)或空气处理段称为直接蒸发制冷机组(或直接蒸发制冷空调器)或直接蒸发制冷段。

由间接蒸发制冷原理机理所形成的空调机组(或空调器)或空气处理段称为间接蒸发制冷机组(或间接蒸发制冷空调器)或间接蒸发制冷段。

由间接—直接蒸发制冷原理机理所形成的空调机组(或空调器)或空气处理段称为间接—直接蒸发制冷机组(或间接—直接蒸发制冷空调器)或间接—直接蒸发制冷段。

由直接蒸发制冷空调器或间接蒸发制冷空调器或间接—直接蒸发制冷空调器、风道、消声装置、风口、调节阀等构成的空调系统；或凡夏季制冷采用直接蒸发制冷原理或间接蒸发制冷原理或间接—直接蒸发制冷原理的空调机组(或空调器)或空气处理段所形成的空气调节系统称其为蒸发制冷空调系统。

蒸发制冷空调系统中任一出风口所处的位置称为此系统的末端。

Claims (6)

1、一种蒸发制冷和采暖系统的改进方法，其特征在于：

A、在蒸发制冷空调系统的风道末端或室内吊顶上设置一个或多个起加热和调节风量作用的由箱体、风机和加热器组成，箱体上开有进风口、出风口和回风口的末端装置；

B、在夏季，关闭回风口，新风进入末端装置，经风机调速后由出风口送入室内；

C、在冬季，开启回风口，室外热网热水不经热交换器降温直接进入加热器，室内空气在风机作用下从回风口进入末端装置，经过加热器加热后，由出风口送入室内形成内循环。

2、如权利要求1所述的蒸发制冷和采暖系统的改进方法，其特征在于末端装置的箱体可以和建筑物结合为一体。

3、如权利要求1或2所述方法中使用的末端装置，包括箱体、风机和加热器组成，其特征在于箱体上开有与蒸发制冷空调系统之送风风道连通的进风口，与室内空间连通的出风口和与室内空间连通的带开启机构的回风口。

4、如权利要求3所述末端装置，其特征在于加热器为盘管式加热器。

5、如权利要求4所述的末端装置，其特征在于盘管式加热器的盘管直径为12-20毫米，盘管排数为1-2排。

6、如权利要求3所述的末端装置，其特征在于设有湿度控制装置。

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