CN201396865Y - 一种节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统，包括热回收冷水机组，与热回收冷水机组连接的风机冷凝器、水力节能模块和室内机，所述热回收冷水机组包括压缩机，与压缩机连接的冷冻水换热器和热回收换热器，风机冷凝器与冷冻水换热器和热回收换热器连接；水力节能模块包括热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱，所述热回收蓄能水箱上设有辅助电加热器，所述辅助电加热器连接有热水水箱温控器，所述热回收换热器通过设有热水循环泵和阀门的水管与热回收蓄能水箱连通，所述冷冻水换热器通过设有冷冻水循环泵和阀门的水管与冷水蓄能水箱连通，所述热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱分别连接到室内机，所述室内机分别与冷冻水换热器和热回收换热器连接。该空调系统能提高控制精度、降低综合能耗以及延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种实验室空调系统，具体的说是一种节能高精度恒温恒湿实验室空调系统。
背景技术
目前，公知的高精度恒温恒湿实验室空调系统是风冷直接蒸发机组或水冷式机组，其构造是由蒸发器、风机、压缩机、冷凝器、膨胀阀、电极式蒸汽加湿器、电热式加热器、传感器及控制器组成。高精度恒温恒湿机组在调温调湿过程中，是通过时间、比例、积分的方式对制冷、加热、加湿、除湿等工作装态进行控制，使其交替工作，以实现温湿度的动态平衡。就现有的恒温恒湿机组在制冷、加热、加湿、除湿的工况控制，一般都采用分级卸载控制方式，制冷：一个(压缩机)制冷系统为一个卸载级别，一台机组最多做成3个系统。由于温湿度设置精度高，会造成压缩机运行时启停特别频繁，耗能较高，机械部件寿命降低，调节连续性较差。
加热：电级式加热一般也是做成三组，直接电极加热能耗巨大。由于电热管的加热控制方式所限，所以当室内温度达到设定值时，虽然加热器电源断开，但此时加热管的温度依然很高，会造成房间温度的惯性冲高。对房间控制精度造成波动。
加湿：电极式加湿的控制是水位和电流调节，当电流超过标定值时，自动排出沸腾热水然后重新注入冷水再电极加热至沸腾产出蒸汽，这样反复进行，能耗较高且连续性较差，不利于高精度调节。
除湿：一般是通过关闭蒸发面积来达到冷凝除湿，即除湿时要启动压缩机制冷系统。这样又会对房间温度造成冲击。
根据此种类型机组控制原理，精度要求越高的恒温恒湿机组其控制难度越大，且能耗越高，整体部件寿命短。
实用新型内容
本实用新型的目的为提供一种高精度控制和使用能耗低、解决部件频繁动作影响机组整体寿命问题的节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统。
实现上述发明目的的技术方案如下：
一种节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统，包括热回收冷水机组，与热回收冷水机组连接的风机冷凝器、水力节能模块和室内机，所述热回收冷水机组包括压缩机，与压缩机连接的冷冻水换热器和热回收换热器，风机冷凝器与冷冻水换热器和热回收换热器连接；水力节能模块包括热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱，所述热回收蓄能水箱上设有辅助电加热器，所述辅助电加热器连接有热水水箱温控器，所述热回收换热器通过设有热水循环泵和阀门的水管与热回收蓄能水箱连通，所述冷冻水换热器通过设有冷冻水循环泵和阀门的水管与冷水蓄能水箱连通，所述热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱分别连接到室内机的制冷蒸发器盘管和制热蒸发盘管，所述室内机的制冷蒸发器盘管和制热蒸发盘管分别与冷冻水换热器和热回收换热器连接。
所述室内机通过0-10V的三通比例调节阀对冷冻水和热水进行0-100％连续无极调节。
本实用新型在高精度恒温恒湿实验室的总控制系统上选用时间、比例、积分调节，对于制冷、加热、加湿、除湿采用连续输出调节控制。对于制冷和加热部分采用热回收和热储存技术，达到能源的重复利用。
制冷：制冷系统采用带有热回收功能冷水机组+室内机冷冻水调节末端，根据热交换原理，在制冷机组制造冷水(7-10℃)的时候，其排除的热量可以回收加热成热水(40-50℃)。室内机制冷系统通过0-10V的三通比例调节阀对(7-10℃)的冷冻水进行0-100％连续无极调节。在管路系统中增加了水力模块(储能水罐)，使得出回水温度更平稳，并能起到储存能量的作用，减少压缩机起停次数。
加热：加热系统的热量的主要来源是通过室外制冷机组工作时回收的热能，其回收的热量应大于制冷机组的制冷量。回收的热水(40-50℃)被储存在水力模块中，供室内机加热补偿时使用。在水力模块(储能水罐)中增加一套温控装置和2组辅助电加热，以便在冬季低温启动机组是加热热水和对热水水温的辅助加热。室内机温度调节是通过0-10V的三通比例调节阀对(45-50℃)的热水进行0-100％连续无极调节，进行房间加热调节。
加湿：加湿系统选用电热式加湿控制，通主电脑板4-20MA信号对加湿器内的电加热管进行功率调节，来控制加湿蒸汽的输出量。以达到对湿度的连续调节目的。
除湿：除湿是通过冷凝除湿，通过0-10V三通比例阀0-100％调节。
本实用新型技术的显著有益效果是，该高精度恒温恒湿实验室系统在经过上述技术改进后，既能提高控制精度、降低综合能耗，又能最大限度地延长了机组的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图
图2为本实用新型的室内机的结构示意图
图中标号说明：
1、冷凝器及风机；2、热力膨胀阀；3、热回收换热器；4、压缩机；5、冷冻水换热器；6、热回收冷水机组；7、热水供水管；8、热水循环水泵；9、冷冻水循环水泵；10、热回收蓄能水箱；11、辅助电加热器；12、辅助电加热器；13、冷冻水回水水管；14、热水水箱温控器；15、热水回水管；16、水力节能模块；17、冷冻水储水箱；18、冷冻水供水管；19、室内机；21、电机；22、风机；23、电热加湿器0-100％；24、加湿喷杆；25、辅助电加热；26、热水盘管0-100％；27、表冷器0-100％。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所示，一种节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统，包括热回收冷水机组，与热回收冷水机组连接的风机冷凝器、水力节能模块和室内机，所述热回收冷水机组包括压缩机，与压缩机连接的冷冻水换热器和热回收换热器，风机冷凝器与冷冻水换热器和热回收换热器连接；水力节能模块包括热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱，所述热回收蓄能水箱上设有辅助电加热器，所述辅助电加热器连接有热水水箱温控器，所述热回收换热器通过设有热水循环泵和阀门的水管与热回收蓄能水箱连通，所述冷冻水换热器通过设有冷冻水循环泵和阀门的水管与冷水蓄能水箱连通，所述热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱分别连接到室内机制冷蒸发器盘管和制热蒸发盘管，所述室内机制冷蒸发器盘管和制热蒸发盘管分别与冷冻水换热器和热回收换热器连接，所述室内机通过0-10V的三通比例调节阀对冷冻水进行0-100％连续无极调节。
通过开启热回收冷水机组6来制取7-10℃冷冻水的同时会产生45-50℃的热回收热水。制出的冷水和热水分别通过冷冻水供水管18和热水供水管7供应给室内机19，分别用作冷源和热源的供应。冷、热水经过室内机热交换后在分别回到水力节能模块16的冷水储能箱17和热水储能水箱10中。已达到能量的循环利用。
由于高精度恒温恒湿系统在调节温度和湿度的过程中，会非常频繁的用到制冷和加热的功能，并且制冷和加热会在多数的时候同时工作。根据能量守恒的原理，当回收的热量大于需要使用的热量时，会通过冷凝器及风机1来排出多余的热量。当遇到冬季低温天气，开机后需要提升温度时，会通过辅助加热器11、12和电加热温控器14来控制热水温度来达到温度提升。
由于冷源和热源是用水作为传导载体，并且有水力储能水箱。在输出控制上运用0-10V或4-20MA模拟信号控制，会使得输出控制更加平稳，更能有效地提高控制精度。
对于制冷、制热、除湿系统的工作状况，只受冷水或热水的回水水温变化来作为控制依据，即受控制房间温度高出设定值很小范围时，机组首先是打开0-100％冷冻水流量比例调节阀来调节。而不是马上启动制冷压缩机，只有冷冻水水温高出水温设定时才启动制冷设备。
制热和除湿工况工作启动流程同制冷工况一样。
加湿系统工作：当房间传感器感测到的湿度值小于设定湿度值时，图2中电热式加湿器0-100％(23)会根据比例积分控制逐渐加大加湿量的输出，当湿度接近设定值时，加湿器的输出逐渐缩小。
Claims (2)
1.一种节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统，包括热回收冷水机组，与热回收冷水机组连接的风机冷凝器、水力节能模块和室内机，其特征为：所述热回收冷水机组包括压缩机，与压缩机连接的冷冻水换热器和热回收换热器，风机冷凝器与冷冻水换热器和热回收换热器连接；水力节能模块包括热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱，所述热回收蓄能水箱上设有辅助电加热器，所述辅助电加热器连接有热水水箱温控器，所述热回收换热器通过设有热水循环泵和阀门的水管与热回收蓄能水箱连通，所述冷冻水换热器通过设有冷冻水循环泵和阀门的水管与冷水蓄能水箱连通，所述热回收蓄能水箱和冷水蓄能水箱分别连接到室内机的制冷蒸发器盘管和制热蒸发盘管，所述室内机的制冷蒸发器盘管和制热蒸发盘管分与冷冻水换热器和热回收换热器连接。
2.根据权利要求1所述的节能型高精度恒温恒湿实验室空调系统，其特征为：所述室内机通过0-10V的三通比例调节阀对冷冻水和热水进行0-100％连续无级调节。
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