CN202613685U - 一种温湿度选择性控制的温湿度独立控制空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种温湿度选择性控制的温湿度独立控制空调，包括空调系统和控制系统两部分，空调系统主要包括蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、第一阀门、“气-液”换热器、冷凝换热器、溶液再生器、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、换热器和第六阀门；以及由温湿度选择性控制器、温湿度传感器、阀门控制器组成的选择性控制系统。本实用新型的工作原理是利用温、湿度传感器实时监控室内环境温、湿度和室内实际空调效果，对出风口温度、湿度以及运行工况进行自行调节，保证室内温、湿度达到舒适性空调设计要求和工艺空调设计要求，从而达到提升机组性能系统COP以及实现最大限度节能的目的。

Description

一种温湿度选择性控制的温湿度独立控制空调

技术领域

本实用新型属于制冷设备技术领域，具体涉及一种以溶液除湿方式的温湿度独立控制系统的温湿度选择性控制系统。其产品可替代常规温湿度独立控制空调。

背景技术

空调系统主要是由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流膨胀阀等组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。在制冷系统中蒸发器是输送冷量的设备；制冷剂在其中吸收水的热量，使其成为冷冻水，以实现制冷；压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是放出热量的设备，将制冷剂的热量一起传递给冷却水或空气带走；节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。

传统的空调系统是通过采用低于露点温度的冷冻水或冷媒对空气进行降温，由于采用的蒸发温度低于露点温度（例如冷水机组出水温度7℃，空调机组蒸发温度为2℃），所以在降温的同时，室内空气的湿度也随之降低。在此情况时,常规空调系统一般就只能牺牲对湿度的控制，而采用某一固定出水温度或蒸汽温度来满足室内温度的单一指令要求，从而使湿度偏离对人体有益的舒适度指标，而且通过低温冷媒降温排湿显热负荷时的机组能效也很低。现有技术存在的另外一个问题，就是常规空调都是采用手动式设定冷冻水出水温度，这种控制不能适应热湿比大幅度变化对主机水温变化的要求。

中国工程院院士、清华大学教授江亿及其团队提出了温湿度独立控制空调系统，从原理论证到工程实践，从高低温冷源的制取到末端设备的设置与优化等方面不断拓展创新，并进行了示范工程应用，取得了很好的效果。但是也存在着结构过于复杂、初投资过大、实际工程应用中很难得到业主的响应。另外，空气源热泵机组运行时，要通过冷凝器直接向大气环境排放大量的冷凝热，造成能源浪费和环境热污染。

针对上述不足，重庆大学郑洁教授等发明了一种新型的温湿度独立控制空调系统（申请号200710092891.8，公开号CN101140089A），旨在有效回收利用空气源热泵机组的冷凝热，减少溶液除湿系统对其他热量的需求，对节能与环境保护有着重要的意义。但该发明中，温度与湿度独立控制的精度以及其适宜人体舒适度方面的控制量有所欠缺，在实际工程应用中难以满足人体舒适度的需求。

因此，开发温湿度选择性控制系统，有效地利用冷热源能量从而达到既满足人体舒适度的需求又能满足节能的需要，有利于温湿度独立控制空调的推广，对节能与环境保护有着重要的意义。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于对现有的温湿度独立控制空调中的温度和湿度独立控制的问题加以改善，提供一种能根据室内温度及湿度情况自动选择性调节冷冻水流量、热水流量、除湿溶液的流量、温度及运行工况的温湿度选择性控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术解决方案为：一种温湿度选择性控制的温湿度独立控制空调，包括空调系统和控制系统两部分，其特征在于：

空调系统主要包括蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、第一阀门、 “气-液”换热器、冷凝换热器、溶液再生器、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、换热器和第六阀门；蒸发器的两个入口分别接冷冻水出口和压缩机的出口；蒸发器的一个出口经过膨胀阀与冷凝器的入口相连；冷凝器的空气出口端通过管道与“气-液”换热器的一个入口端密封固定连通，冷凝器的出口与冷凝换热器的一个入口连通，冷凝换热器一出口串连有第三阀门构成一支路 ，第一阀门与该支路并联，该并联的末端与压缩机的入口相连；“气-液”换热器的另一个入口端和稀溶液管道出口端密封固定连通，“气-液”换热器的一个出口端通过管道与溶液再生器的一个入口端连通，在“气-液”换热器的一个出口端与溶液再生器的入口端之间的管道上有排风口；“气-液”换热器的第二出口端接于冷凝换热器出口和换热器的入口连接的管道之间，该管道上设有第四阀门和第五阀门；换热器的一个入口端与第五阀门的出口端密封固定连通，换热器的另一个入口端通入65～95℃的热水，换热器另一个出口端与热水回水管密封固定连通；

控制系统由阀门控制器、空气湿度传感器、空气温度传感器、热水温度传感器、冷冻水温度传感器和温湿度选择性控制器组成；温度传感器、湿度传感器、热水温度传感器和冷冻水温度传感器的信号输出端接至温湿度选择性控制器的输入端；阀门控制器的输出端接至选择性控制器的输入端，阀门控制器的输入端分别与膨胀阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门的信号输出端相接。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

所提供的温湿度双参数控制系统由温湿度选择性控制器、室内温度传感器、阀门控制器、冷冻水温度传感器和热水温度传感器组成。室内湿度传感器、室内湿度传感器、冷冻水温度传感器和热水温度传感器的信号输出端经过温湿度选择性控制器后输接至阀门控制器的输入端。 

本实用新型的控制系统利用室内温度传感器和室内湿度传感器分别对室内空气温度和湿度进行监控，另外通过冷冻水温度传感器和热水温度传感器分别对冷冻水的温度和热水的温度进行监控。通过温湿度信号对温湿度独立控制空调的冷冻水流量、除湿溶液的流量、温度及运行工况进行自动调节，即温湿度选择性控制器根据室内湿度自动实时修正阀门控制器中冷冻水流量和热水流量、温度设定温度参数。设定程序上，优先保证室内湿度，并根据相对湿度大小调整冷冻水流量和热水流量、温度，以达到调节相对湿度和温度、节约能源的目的。上述的控制方式一方面同时保证室内温度、湿度达到设计及舒适性要求，另一方面在可允许范围内最大限度地提高冷冻水和热水的利用率，从而达到提升机组性能系数COP以及实现最大限度节能的目的。

本实用新型所述选择性控制系统实际运行过程中，当室内湿度过大时，冷冻水出水温度低，出水量少，湿度适中则根据室内温度适当降低冷冻水量，绝大部分运行期间地域低于常规冷水机组设定的流量的20%。

附图说明：

    图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。

    图中：1－蒸发器；2－膨胀阀；3－冷凝器；4－压缩机；5－第一阀门； 6－“气-液”换热器；7－冷凝换热器；8－溶液再生器；9－第二阀门；10－第三阀门；11－第四阀门；12－第五阀门；13－换热器；14－第六阀门；15－阀门控制器；16－空气湿度传感器；17－空气温度传感器；18－热水温度传感器；19－冷冻水温度传感器；20－温湿度选择性控制器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型温湿度选择性控制的温湿度独立控制空调，包括温湿度独立空调系统和控制系统两部分。

温湿度独立空调系统主要包括蒸发器1、膨胀阀2、冷凝器3、压缩机4、第一阀门5、 “气-液”换热器6、冷凝换热器7、溶液再生器8、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11、第五阀门12、换热器13和第六阀门14。

蒸发器1的两个入口分别接冷冻水出口和压缩机4的出口，冷冻水管道上设有第六阀门14；蒸发器1的一个出口经过膨胀阀2与冷凝器3的入口相连；冷凝器3的空气出口端通过管道与“气-液”换热器6的一个入口端密封固定连通，冷凝器3的出口与冷凝换热器7 的一个入口连通，冷凝换热器7 一出口串连有第三阀门10构成一支路 ，第一阀门5 与该支路并联，该并联的末端与压缩机4 的入口相连；“气-液”换热器6的另一个入口端和稀溶液管道出口端密封固定连通，稀溶液管道上设有第二阀门9 ，“气-液”换热器6的一个出口端通过管道与溶液再生器8的一个入口端连通，在“气-液”换热器6的一个出口端与溶液再生器8的入口端之间的管道上有排风口；“气-液”换热器6的第二出口端接于冷凝换热器7出口和换热器13的入口连接的管道之间，该管道上设有第四阀门11和第五阀门12；换热器13的一个入口端与第五阀门12的出口端密封固定连通，换热器13的另一个入口端通入65～95℃的热水，换热器13另一个出口端与热水回水管密封固定连通。

工作过程中，打开第二阀门9，关闭第一阀门5，打开第三阀门10，调节第四阀门11和第五阀门12，使冷凝换热器7和换热器13中除湿稀溶液流量的比例控制在1:3～3:1，或关闭第五阀门12，打开第四阀门11，除湿稀溶液经过“气-液”换热器6进行第一次加热，再经过冷凝换热器7和换热器13同时进行第二次加热后，进入溶液再生器8。室外空气经过冷凝换热器7变成高温热空气，该高温热空气在“气-液”换热器6内与除湿稀溶液进行热交换后，10～30%的空气进入溶液再生器8，吸收稀除湿溶液中的水分变成湿空气，其余空气通过排风口排入大气。

控制系统由阀门控制器15、空气湿度传感器16、空气温度传感器17、热水温度传感器18、冷冻水温度传感器19和温湿度选择性控制器20组成；温度传感器16、湿度传感器17、热水温度传感器18和冷冻水温度传感器19的信号输出端接至温湿度选择性控制器20的输入端；阀门控制器15的输出端接至选择性控制器20的输入端，阀门控制器15的输入端分别与膨胀阀2、第一阀门5、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11、第五阀门12、第六阀门14的信号输出端相接。

工作过程中，空气湿度传感器16和温度传感器17分别实时监测温湿度独立空调系统两出风口的温度和湿度，以及热水温度传感器18、冷冻水温度传感器19实时监测冷冻水温度和热水温度，将测量数据传输至选择性控制器20，后者根据内部设定的程序向阀门控制器15发布控制指令，各阀门根据得到的不同指令进行流量控制调整。具体结构中，选择性控制器可20采用DTC-01器件，阀门控制器15采用DMC-01部件。

根据以上设计方案设计的温湿度选择性控制系统控制空调机组，利用温度传感器和湿度传感器实时监控温、湿度独立空调系统两出口的温度和湿度，对带有余热回收装置的温湿度独立空调系统阀门进行控制调节。其工作原理总体可概括为“温湿度独立控制，双参数协调”，即在温度传感器和湿度传感器实时监测的温度和湿度参数中，通过与室内制冷需求和控制程序制定能耗等级相磨合，经由参数控制器最终把控制信号传到阀门控制器，由阀门控制器对温湿度独立空调系统技能调节控制，从而提升机组制冷时的性能系数COP和所需制冷环境的舒适度，并且达到节能的效果。

本实用新型能根据室内温湿度的不同情况适当改变冷冻水出水量和热水的出水量，冷冻水量降低意味着系统在制冷的同时提高了运行效率，热水的出水量降低则意味着除湿的同时提高了利用效率。根据末端温湿度的变化通过阀门实时调整冷冻水量、除湿溶液温度、流量，这样既能满足室内热湿比的变化需求，又使机组自身效率提高，并有明显的节能效果。本实用新型的控制原理同样适用于其他温湿度独立控制空调机组。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种温湿度选择性控制的温湿度独立控制空调，包括空调系统和控制系统两部分，其特征在于：

空调系统主要包括蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机、第一阀门、 “气-液”换热器、冷凝换热器、溶液再生器、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、换热器和第六阀门；蒸发器的两个入口分别接冷冻水出口和压缩机的出口；蒸发器的一个出口经过膨胀阀与冷凝器的入口相连；冷凝器的空气出口端通过管道与“气-液”换热器的一个入口端密封固定连通，冷凝器的出口与冷凝换热器的一个入口连通，冷凝换热器一出口串连有第三阀门构成一支路 ，第一阀门与该支路并联，该并联的末端与压缩机的入口相连；“气-液”换热器的另一个入口端和稀溶液管道出口端密封固定连通，“气-液”换热器的一个出口端通过管道与溶液再生器的一个入口端连通，在“气-液”换热器的一个出口端与溶液再生器的入口端之间的管道上有排风口；“气-液”换热器的第二出口端接于冷凝换热器出口和换热器的入口连接的管道之间，该管道上设有第四阀门和第五阀门；换热器的一个入口端与第五阀门的出口端密封固定连通，换热器的另一个入口端通入65～95℃的热水，换热器另一个出口端与热水回水管密封固定连通；

控制系统由阀门控制器、空气湿度传感器、空气温度传感器、热水温度传感器、冷冻水温度传感器和温湿度选择性控制器组成；温度传感器、湿度传感器、热水温度传感器和冷冻水温度传感器的信号输出端接至温湿度选择性控制器的输入端；阀门控制器的输出端接至选择性控制器的输入端，阀门控制器的输入端分别与膨胀阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门的信号输出端相接。