CN213273028U - 一种三防集成环控分系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三防集成环控分系统,包括有增压风机、排风机、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、空-空换热器、末端净化模块、滤毒模块、三通调节阀、第一电动风阀、第二电动风阀、第三电动风阀和第四电动风阀等,通过设计精简路径,形成子系统Ⅰ、子系统Ⅱ、子系统Ⅲ和子系统Ⅳ等4个子系统,分别对应“外循环+增压+净化”、“外循环+增压+滤毒”、“内循环+净化”和“废气排放+背压”4种功能通道,同时依据舱内气压、CO2浓度等环境指标因素,协调各子系统工作。本实用新型将增压、滤毒、净化、新风和能量回收等功能整合为一个分系统,结构紧凑,实现集成化,能有效地保护乘员的安全,为新型保障装备提供一种解决方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及地面、船舶舱室的环控技术领域,尤其涉及一种舱室的增压、滤毒、净化、新风和能量回收的环控分系统。
背景技术
随着装备保障系统的不断提高,人们对所处的舱室环境要求也越来越高,特别对一些高机动性车辆和海上重要船舶的舱室,在面对复杂的、突发的地域环境或作战环境时,如何综合、有效地保护乘员的安全是必不可少的保障条件之一。我们知道,舱室环境因素除温度、湿度和噪声以外还有很多,比如舱室气压、 CO2浓度、毒气浓度、颗粒物、总挥发性有机物(TVOC)、细菌和烟尘污染等因素,这些因素若不进行有效整合,自然会引起保障设备的种类、数量、体积和功耗等不断增加,这给相关配套带来不利。例如,以往舱室配套的滤毒系统通常是一套独立的装置,包括增压风机、多级过滤器、滤毒罐、多个电动风阀、检测和控制单元等组成,遇到大三防时只能单独工作。同样,舱室内需要微增压时,也会独立设计出增压系统和背压调节系统;当遇到颗粒物、总挥发性有机物等超标时,又会有过滤和净化系统等等。随着功能和要求的增多,原有的独立设计思路越来越行不通。
另外,解决高原的有效办法是增压和供氧,但有些舱室的结构和工作方式不具备大增压条件,如海拔高度4550m,气压为57.3kPa,若直接采用新风增压方法将相对海拔高度降至2000m以内,则需要增压风机增压21.8kPa,这对于舱体来说需要更多的承压和调压设计。为更好解决这一问题,有一种做法是在供氧的同时,舱室内进行快速微增压,如200Pa~3000Pa。这时,我们会发现滤毒系统用的风压正好可以覆盖到微增压、净化和新风换热所需的风压,这给集成带来了可能。目前,如何在有限的空间下,做到系统化集成,值得研究
实用新型内容
本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种三防集成环控分系统,以解决现有地面、船舶舱室的环控分系统面临的集成度和协调性不足的问题。
本实用新型是通过以下技术方案实现的:
一种三防集成环控分系统,包括有增压风机、排风机、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、空-空换热器、末端净化模块、滤毒模块、三通调节阀、第一电动风阀、第二电动风阀、第三电动风阀和第四电动风阀等,并通过设计不同路径形成4个子系统。其特征在于:舱外空气接入所述第二过滤器入口,第二过滤器出口连接所述三通调节阀的第一入口,三通调节阀出口连接增压风机入口,增压风机出口连接空-空换热器的第一入口,空-空换热器的第一出口后至少并联2路,其中第一路连接所述第二电动风阀入口,第二电动风阀出口连接末端净化模块入口,末端净化模块出口接入舱内,由此构成“外循环+增压+净化”子系统,即子系统Ⅰ;
所述舱外空气前半程同子系统Ⅰ,所不同的是从空-空换热器的第一出口后的第二路连接所述第三电动风阀入口,第三电动风阀出口连接所述滤毒模块入口,滤毒模块出口连接所述第四电动风阀入口,第四电动风阀出口与所述子系统Ⅰ末端并入舱内,由此构成“外循环+增压+滤毒”子系统,即子系统Ⅱ;
所述第三过滤器入口接入舱内待净化空气,第三过滤器出口连接所述三通调节阀的第二入口,三通调节阀出口连接增压风机入口,增压风机出口连接空-空换热器的第一入口,空-空换热器的第一出口后的第一路连接所述第二电动风阀入口,第二电动风阀出口连接末端净化模块入口,末端净化模块出口接入舱内,由此构成“内循环+净化”子系统,即子系统Ⅲ;
所述空-空换热器的第二入口接入舱内待排废气,空-空换热器的第二出口连接所述排风机入口,排风机出口连接所述第一电动风阀入口,第一电动风阀出口连接所述第一过滤器入口,第一过滤器出口连接舱外,由此构成“废气排放+ 背压”子系统,即子系统Ⅳ。
所述增压风机应满足舱内新风量、增压和风阻等要求,通常风量为150m3/h~600m3/h,风压不小于2000Pa;所述排风机应满足舱内废气排放和风阻等要求,其风量为增压风机风量的50%~100%,风压通常不小于200Pa。
所述空-空换热器为双路回收型换热装置,为4个子系统提供通道,其中当子系统Ⅰ和子系统Ⅳ、子系统Ⅱ和子系统Ⅳ同步工作时,通过传热温差实现能量回收,其热能回收效率不低于65%。
所述第一过滤器和第二过滤器为同型号粗效过滤器;所述第三过滤器为中效过滤器;所述末端净化模块以高中效或高效过滤器为基础,依据舱室具体需求,增加活性炭、等离子或负离子发生器等净化装置。
所述滤毒模块依据野外受到核、生、化污染和侵袭指标要求定制,所述第三电动风阀和第四电动风阀为同型号常闭型,只有接收到开启指令时方可开启,以保障所述滤毒模块的时效性。
所述第一电动风阀能调节舱室背压,即舱室从零压→微压(10Pa~30Pa)→三防气密和微增压(200Pa~3000Pa),且调节气压变化率满足人体生理需求。
本实用新型进一步阐述如下:
4个子系统是否独立工作,还是配合工作,应依据舱内气压、CO2浓度、毒气浓度、颗粒物、总挥发性有机物(TVOC)、细菌和烟尘污染等环境因素及大系统需要,由综合控制系统协调完成。各子系统流程:
a)子系统Ⅰ:舱外空气→第二过滤器→三通调节阀→增压风机→空-空换热器→第二电动风阀→末端净化模块→舱内。
b)子系统Ⅱ:舱外空气→第二过滤器→三通调节阀→增压风机→空-空换热器→第三电动风阀→滤毒模块→第四电动风阀→舱内。
c)子系统Ⅲ:舱内空气→第三过滤器→三通调节阀→增压风机→空-空换热器→第二电动风阀→末端净化模块→舱内。
d)子系统Ⅳ:舱内废气→空-空换热器→排风机→第一电动风阀→第一过滤器→舱外。
当不需要增压时,可实现:
a)仅需要舱内空气净化,即开启子系统Ⅲ,此时净化等级要求高时,所述第一电动风阀开闭。
b)需要新风和排废气时,即开启子系统Ⅰ和子系统Ⅳ,此时所述第一电动风阀完全开启,再通过调节所述第二电动风阀开度,或调节所述增压风机的转速,实现新风和排废气的风量相当,同时借助空-空换热器实现能量回收。
当需要增压时,可实现:
a)仅需要舱内空气增压,即开启子系统Ⅰ,此时所述第一电动风阀先关闭,待舱内气压符合要求时,再对第一电动风阀做精确控制。
b)需要新风和排废气时,即先开启子系统Ⅰ,此时所述第一电动风阀先关闭,待舱内气压符合要求时,再开启子系统Ⅳ,并通过对第一电动风阀和第二电动风阀的精确控制,实现在增压状态下的新风和排废气,同时借助空-空换热器实现能量回收;
c)需要三防滤毒时,即先关闭第一电动风阀和第二电动风阀,然后开启子系统Ⅱ,并维持舱内气压,当需要排废气时,再开启子系统Ⅳ,通过对第一电动风阀的精确控制,实现平衡气压,同时借助空-空换热器实现能量回收。
d)在舱内气压稳定时,还可切换到舱内空气净化,即开启子系统Ⅲ。
本实用新型还可以进一步扩展,如:
在所述的子系统Ⅰ、子系统Ⅱ、子系统Ⅲ末端通过一个接口送往舱内,不排除应大系统需要,接入与舱室配套的空调系统。
在所述三通调节阀和增压风机之间,可增设关联手动风阀,此时三通调节阀切换到第二通道,开启增压风机,对第二过滤器进行反向吹洗。
在所述第二电动风阀和末端净化模块之间,可增设关联手动风阀,用于临时检修等。
本实用新型的优点是:
1、本实用新型将增压、滤毒、净化、新风和能量回收等功能合为一体,结构紧凑,实现集成化。
2、本实用新型内、外循环可方便切换,并接入空-空换热器,实现能量回收,带来节能。
3、本实用新型流程简单,通过不同组合,实现对室内环境的有效控制。
4、本实用新型技术成熟、容易实现。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种三防集成环控分系统,包括有增压风机9、排风机3、第一过滤器1、第二过滤器7、第三过滤器13、空-空换热器4、末端净化模块6、滤毒模块11、三通调节阀8、第一电动风阀2、第二电动风阀5、第三电动风阀10和第四电动风阀12等,并通过设计不同路径形成4个子系统。其特征在于:舱外空气接入所述第二过滤器7入口,第二过滤器7出口连接所述三通调节阀8 的第一入口,三通调节阀8出口连接增压风机9入口,增压风机9出口连接空-空换热器4的第一入口,空-空换热器4的第一出口后至少并联2路,其中第一路连接所述第二电动风阀5入口,第二电动风阀5出口连接末端净化模块6入口,末端净化模块6出口接入舱内,由此构成“外循环+增压+净化”子系统,即子系统Ⅰ;
所述舱外空气前半程同子系统Ⅰ,所不同的是从空-空换热器4的第一出口后的第二路连接所述第三电动风阀10入口,第三电动风阀10出口连接所述滤毒模块11入口,滤毒模块11出口连接所述第四电动风阀12入口,第四电动风阀 12出口与所述子系统Ⅰ末端并入舱内,由此构成“外循环+增压+滤毒”子系统,即子系统Ⅱ;
所述第三过滤器13入口接入舱内待净化空气,第三过滤器13出口连接所述三通调节阀8的第二入口,三通调节阀8出口连接增压风机9入口,增压风机9 出口连接空-空换热器4的第一入口,空-空换热器4的第一出口后的第一路连接所述第二电动风阀5入口,第二电动风阀5出口连接末端净化模块6入口,末端净化模块6出口接入舱内,由此构成“内循环+净化”子系统,即子系统Ⅲ;
所述空-空换热器4的第二入口接入舱内待排废气,空-空换热器4的第二出口连接所述排风机3入口,排风机3出口连接所述第一电动风阀2入口,第一电动风阀2出口连接所述第一过滤器1入口,第一过滤器1出口连接舱外,由此构成“废气排放+背压”子系统,即子系统Ⅳ。
所述增压风机9应满足舱内新风量、增压和风阻等要求,通常风量为 150m3/h~600m3/h,风压不小于2000Pa;所述排风机3应满足舱内废气排放和风阻等要求,其风量为增压风机风量的50%~100%,风压通常不小于200Pa。
所述空-空换热器4为双路回收型换热装置,为4个子系统提供通道,其中当子系统Ⅰ和子系统Ⅳ、子系统Ⅱ和子系统Ⅳ同步工作时,通过传热温差实现能量回收,其热能回收效率不低于65%。
所述第一过滤器1和第二过滤器7为同型号粗效过滤器;所述第三过滤器13为中效过滤器;所述末端净化模块6以高中效或高效过滤器为基础,依据舱室具体需求,增加活性炭、等离子或负离子发生器等净化装置。
所述滤毒模块11依据野外受到核、生、化污染和侵袭指标要求定制,所述第三电动风阀10和第四电动风阀12为同型号常闭型,只有接收到开启指令时方可开启,以保障所述滤毒模块的时效性。
所述第一电动风阀2能调节舱室背压,即舱室从零压→微压(10Pa~30Pa) →三防气密和微增压(200Pa~3000Pa),且调节气压变化率满足人体生理需求。
本实用新型进一步阐述如下:
4个子系统是否独立工作,还是配合工作,应依据舱内气压、CO2浓度、毒气浓度、颗粒物、总挥发性有机物(TVOC)、细菌和烟尘污染等环境因素及大系统需要,由综合控制系统协调完成。各子系统流程:
e)子系统Ⅰ:舱外空气→第二过滤器7→三通调节阀8→增压风机9→空-空换热器4→第二电动风阀5→末端净化模块6→舱内。
f)子系统Ⅱ:舱外空气→第二过滤器7→三通调节阀8→增压风机9→空-空换热器4→第三电动风阀10→滤毒模块11→第四电动风阀12→舱内。
g)子系统Ⅲ:舱内空气→第三过滤器13→三通调节阀8→增压风机9→空-空换热器4→第二电动风阀5→末端净化模块6→舱内。
h)子系统Ⅳ:舱内废气→空-空换热器4→排风机3→第一电动风阀2→第一过滤器1→舱外。
当不需要增压时,可实现:
c)仅需要舱内空气净化,即开启子系统Ⅲ,此时净化等级要求高时,所述第一电动风阀2开闭。
d)需要新风和排废气时,即开启子系统Ⅰ和子系统Ⅳ,此时所述第一电动风阀2完全开启,再通过调节所述第二电动风阀2开度,或调节所述增压风机9的转速,实现新风和排废气的风量相当,同时借助空-空换热器4实现能量回收。
当需要增压时,可实现:
e)仅需要舱内空气增压,即开启子系统Ⅰ,此时所述第一电动风阀2先关闭,待舱内气压符合要求时,再对第一电动风阀2做精确控制。
f)需要新风和排废气时,即先开启子系统Ⅰ,此时所述第一电动风阀2先关闭,待舱内气压符合要求时,再开启子系统Ⅳ,并通过对第一电动风阀2和第二电动风阀5的精确控制,实现在增压状态下的新风和排废气,同时借助空-空换热器4实现能量回收;
g)需要三防滤毒时,即先关闭第一电动风阀2和第二电动风阀5,然后开启子系统Ⅱ,并维持舱内气压,当需要排废气时,再开启子系统Ⅳ,通过对第一电动风阀2的精确控制,实现平衡气压,同时借助空-空换热器4实现能量回收。
h)在舱内气压稳定时,还可切换到舱内空气净化,即开启子系统Ⅲ。
本实用新型还可以进一步扩展,如:
在所述的子系统Ⅰ、子系统Ⅱ、子系统Ⅲ末端通过一个接口送往舱内,不排除应大系统需要,接入与舱室配套的空调系统。
在所述三通调节阀8和增压风机9之间,可增设关联手动风阀,此时三通调节阀8切换到第二通道,开启增压风机9,对第二过滤器7进行反向吹洗。
在所述第二电动风阀5和末端净化模块6之间,可增设关联手动风阀,用于临时检修等。
以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式,但本实用新型不限于上述实施方式,对于本领域一般技术人员而言,在不背离本实用新型原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都属于本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种三防集成环控分系统,其特征在于:通过增压风机、排风机、第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、空-空换热器、末端净化模块、滤毒模块、三通调节阀、第一电动风阀、第二电动风阀、第三电动风阀和第四电动风阀形成四个子系统,舱外空气接入所述第二过滤器入口,第二过滤器出口连接所述三通调节阀的第一入口,三通调节阀出口连接增压风机入口,增压风机出口连接空-空换热器的第一入口,空-空换热器的第一出口后并联两路,其中第一路连接所述第二电动风阀入口,第二电动风阀出口连接末端净化模块入口,末端净化模块出口接入舱内,构成外循环+增压+净化的子系统Ⅰ;
从空-空换热器的第一出口后的第二路连接所述第三电动风阀入口,第三电动风阀出口连接所述滤毒模块入口,滤毒模块出口连接所述第四电动风阀入口,第四电动风阀出口与所述子系统Ⅰ末端并入舱内,构成外循环+增压+滤毒的子系统Ⅱ;
所述第三过滤器入口接入舱内待净化空气,第三过滤器出口连接所述三通调节阀的第二入口,三通调节阀出口连接增压风机入口,增压风机出口连接空-空换热器的第一入口,空-空换热器的第一出口的第一路连接所述第二电动风阀入口,第二电动风阀出口连接末端净化模块入口,末端净化模块出口接入舱内,构成内循环+净化的子系统Ⅲ;
所述空-空换热器的第二入口接入舱内待排废气,空-空换热器的第二出口连接所述排风机入口,排风机出口连接所述第一电动风阀入口,第一电动风阀出口连接所述第一过滤器入口,第一过滤器出口连接舱外,构成废气排放+背压的子系统Ⅳ。
2.根据权利要求1所述的一种三防集成环控分系统,其特征在于:所述的增压风机满足舱内新风量、增压和风阻的要求,风量为150m3/h~600m3/h,风压不小于2000Pa;所述的排风机满足舱内废气排放和风阻的要求,其风量为增压风机风量的50%~100%,风压不小于200Pa。
3.根据权利要求1所述的一种三防集成环控分系统,其特征在于:所述的空-空换热器为双路回收型换热装置,为四个子系统提供通道,其中当子系统Ⅰ和子系统Ⅳ、子系统Ⅱ和子系统Ⅳ同步工作时,通过传热温差实现能量回收,其热能回收效率不低于65%。
4.根据权利要求1所述的一种三防集成环控分系统,其特征在于:所述的第一过滤器和第二过滤器为同型号粗效过滤器;所述第三过滤器为中效过滤器;所述末端净化模块以高中效或高效过滤器为基础,依据舱室具体需求,增加活性炭、等离子或负离子发生器的净化装置。
5.根据权利要求1所述的一种三防集成环控分系统,其特征在于:所述第三电动风阀和第四电动风阀为同型号常闭型,只有接收到开启指令时方可开启。
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CN202022013193.8U Active CN213273028U (zh) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | 一种三防集成环控分系统 |
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