CN2771704Y - 变工况空调机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于新风处理的变工况空调机，可根据新风的不同工况条件进行处理且节能。该变工况空调机是在柜体上设置空气进口和出口，进口和出口之间的空气通道上设置至少两级蒸发表冷段，各级蒸发表冷段沿空气通道串连间隔布置并与该级对应的压缩机管道连接。该变工况空调机可节能15％～20％，换热效率很高，可以得到更低的出风温度，利于空气除湿，还可保证系统既不会因蒸发温度过低导致盘管结冰阻塞，也不会因蒸发温度过高使系统过载而损害，始终保持机组的正常运行，可广泛的用于新风处理机组和恒温恒湿机组等。

Description

变工况空调机

技术领域

本实用新型涉及一种空调机，尤其是一种用于新风处理的变工况空调机。

背景技术

空调是通过各种空气处理手段，如净化、加热或冷却、加湿或减湿等创造一个良好的、有一定温度、湿度和洁净度的空气环境，以满足生活的舒适性或生产工艺性的要求。目前，对空气的加热或冷却一般有两种方式，一种是利用直接蒸发式表冷器通过制冷系统内的制冷剂在表面冷却器内蒸发而制冷；一种是冷水机组制冷，先由冷水机组制出冷冻水(水温在4℃～10℃)，再由冷水管路送入表面冷却器内制冷。当前在工业生产和人居环境中，对新风的要求越来越高，对于温度、湿度有要求的场所，新风所带入室内的负荷占很大比重。新风带入室内的负荷主要由因温度差产生的显热负荷和因空气含湿量产生的潜热负荷两部分组成。在空气处理过程中，因为既要处理显热负荷，又要处理潜热负荷，当空气处理曲线不能按照理想的热湿比线过程处理时，系统由于除湿和再加热所产生的无用能耗就会大量增加，不利于系统节能。此时为了降低系统能耗，一般都是采用新风机组对新风进行预处理。现有的空气处理有以下几种方式：

1、如图1所示为理想状态全回风空气处理曲线，空气直接由室内N点按照热湿比线处理到送风点O点，从负荷角度考虑这是最节能方式，但需要完全合适的风量匹配。

2、如图2所示为再热过程全回风空气处理曲线，由于最理想的风量匹配几乎不可能存在，通常会按照此过程处理，即：空气直接由室内N点先处理到L点以除去空气中水份，然后再加热到送风点O点，使室内温度平衡，但系统由于除湿而多消耗了制冷功率和加热功率。

3、如图3所示为理想状态新回风混合空气处理曲线，室外W点先和室内N点空气混合为C点状态，然后由C点处理到L点，L点是室内负荷热湿比线和饱和线的交点，从负荷角度考虑这是最节能方式，但也需要完全合适的风量匹配。

4、如图4所示为有再热过程的新回风混合空气处理曲线，由于最理想的风量匹配几乎不可能存在，通常会按照此过程处理，即：室外W点先和室内N点空气混合为C点状态，然后由C点处理到L点以除去空气中水份，然后再加热到送风点O点，使室内温度平衡，L点是室内负荷热湿比线和饱和线交点，但系统由于除湿而多消耗了制冷功率和加热功率。

5、如图5所示为新风预处理到等焓点空气处理曲线，此系统用于新风机处理能力不足的系统，最大特点是对室内空气处理机性能几乎不会造成影响。

6、如图6所示为新风除湿空气处理曲线，室外W点状态新风先处理到A点以除去空气中水份，然后和N点室内空气混合到C点，C点再通过制冷到O点送风使室内温度平衡，此系统适用于任何按前面存在再热过程的空气处理曲线，是最节能的空气处理方式。

目前的新风机组主要是采用冷冻水制冷方式，这种方式在系统中必须有一台冷水机组和与之配套的冷却水塔或风冷系统，使用中会使造价和安装费用上升，后期维护也较为复杂。并且通常冷水机组是按照7℃出水温度设计，在实际运行中由于负荷变化、冷量控制调节和机组性能等的影响，出水温度会高于7℃，并且冷冻水在流过表冷盘管内发生的是显热交换，水温逐步升高，不利于系统换热，当要求空气通过表冷器后有一个较低的温度就必须采用更大的换热面积，最低出风温度的下限也受到限制。

如果将直接蒸发式制冷方式应用于新风处理，目前的主要技术障碍在于：由于蒸发制冷的表冷器进风空气比焓变化不能过大，如以高温气候作为设计工作点，在过渡季或更冷季节由于进风焓值过低会导致系统蒸发温度降低到0℃以下，表冷盘管会逐渐冰冻阻塞，盘管阻力增加，风量会更小，蒸发压力会更低，最后系统压力下降到保护压力之下，系统会因此而停机或损害；如以低温气候作为设计工作点，则在气温较高的条件下，系统蒸发压力会逐渐升高，导致系统冷凝压力和电流都逐渐升高，最后系统会因过载而停机或损害。因此，基于以上的原因，将直接蒸发式制冷方式应用于新风处理的空调机目前还没有有效的解决方法。

实用新型内容

为了克服现有空调机处理新风时能耗过大的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可根据新风的不同工况条件进行处理且节能的变工况空调机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该变工况空调机，包括柜体，柜体上设置有空气进口和出口，在柜体内的进口和出口之间的空气通道上设置至少两级蒸发表冷段，各级蒸发表冷段沿空气通道串连间隔布置，各级蒸发表冷段均与该级对应的压缩机管道连接。

本实用新型的有益效果是：从制冷原理的角度看，由于直接蒸发空调机的蒸发温度为5℃～7℃左右，而冷水机组的蒸发温度为2℃左右，在其他条件一定的前提下，提高蒸发温度可以提高机组的效率和能效比。而对于采用相同压缩机的直接蒸发空调机和冷水机组，直接蒸发空调机提供的冷量是冷水机组的1.2倍。由此，在机组供冷能力相同的情况下，直接蒸发式空调机组要比冷水机组节能15％～20％。直接蒸发式空调在换热过程中，冷媒压力基本维持不变，冷媒处于沸腾状态，温度基本不变，换热效率很高，并且冷媒可以控制在一个较低的蒸发温度，可以得到更低的出风温度，利于空气除湿。由于采用了多级制冷方式，且各级的制冷量可以不同，新风空调控制系统根据蒸发表冷段的级数和其排列顺序，确定每级蒸发表冷段合适的进风空气比焓区域，由此确定在不同进风参数状态下各蒸发表冷段及其相应制冷系统的启动优先权，并根据室内负荷或送风要求确定启动的响应级数和数量，控制系统同时检测各系统相关参数如压力、盘管温度等来判断系统是否在正常的状态下运行，对可能出现的结冰、过载等状况提前处理，始终保持机组的正常运行，保证系统既不会因蒸发温度过低导致盘管结冰阻塞也不会因蒸发温度过高使系统过载损害，可广泛的用于新风处理机组和恒温恒湿机组等。

附图说明

图1是理想状态全回风空气处理曲线。

图2是再热过程全回风空气处理曲线。

图3是理想状态新回风混合空气处理曲线。

图4是有再热过程的新回风混合空气处理曲线。

图5是新风预处理到等焓点空气处理曲线。

图6是新风预处理到等焓点空气处理曲线。

图7是采用两级蒸发表冷段的变工况空调机的结构示意图。

图8是采用两级蒸发表冷段的变工况空调机的结构示意图。

图9是本实用新型的变工况空调机用于恒温恒湿空气处理的一种结构示意图。

图10是本实用新型的变工况空调机用于恒温恒湿空气处理的另一种结构示意图。

图11是本实用新型的变工况空调机用于恒温恒湿空气处理的又一种结构示意图。

图中标记为：柜体1、进口2、出口3、空气通道4、蒸发表冷段5、压缩机6、加热段7、加湿段8、回风口9、室内空气状态点N、送风空气状态点O、空气处理中间状态点L、室外空气状态点W、混和空气状态点C、室内空气状态点N作等焓线与相对湿度的饱和线的交点M、新风处理过程线与相对湿度的饱和线的交点A。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1～图11所示，本实用新型的变工况空调机，是在柜体1上设置空气进口2和出口3，在柜体1内的进口2和出口3之间的空气通道4上设置有至少两级蒸发表冷段5，蒸发表冷段5沿空气通道4串连间隔布置，各级蒸发表冷段5均与该级对应的压缩机6管道连接。蒸发表冷段5可以根据实际需要设置多级，一般为2～5级，当然也可以设置更多级。

本实用新型的变工况空调机采用直接蒸发式的多级变制冷量方式，通过检测室外空气即蒸发表冷段5的进风状态，根据室内负荷状态需要的送风状态来确保一个相对稳定的表冷段出风温度点，并保证系统的蒸发盘管表面温度始终在0℃以上和设计的蒸发温度上限点以下工作，由此保证系统既不会因蒸发盘管表面温度过低导致盘管结冰阻塞也不会因蒸发温度过高使系统过载损害。变工况空调机的控制系统根据蒸发表冷段5的级数和其排列的顺序，确定每级蒸发表冷段5合适的进风空气比焓区域，由此确定在不同进风参数状态下各蒸发表冷段5及其相应制冷系统的启动优先权，并根据室内负荷或送风要求确定启动的响应级数和数量，控制系统同时检测各系统相关参数来判断系统是否在正常的状态下运行，对可能出现的结冰、过载等状况提前处理，始终保持机组的正常运行。

机组分级原则在最大负荷和最小负荷情况下都保证系统的蒸发盘管表面温度始终在0℃以上和设计的蒸发温度上限点以下工作，使系统既不会因蒸发盘管表面温度过低导致盘管结冰阻塞也不会因蒸发温度过高使系统过载损害；分级数量可以由最大比焓进风和设计送风点空气比焓分为两级或两级以上等，如图7、图8所示。

另外，本实用新型的变工况空调机还可以在蒸发表冷段5之后的空气通道4上设置加热段7和加湿段8，从而形成直接蒸发方式的全新风恒温恒湿机。

在上述全新风的恒温恒湿机的基础上，通过在蒸发表冷段5之后的空气通道4上设置回风口9，将新风与回风混和，即形成直接蒸发方式的新风预处理恒温恒湿机。

新风预处理恒温恒湿机的回风口9可以根据需要设置在蒸发表冷段5与加热段7之间，也可以设置在前后两级蒸发表冷段5之间。

Claims (6)

1、变工况空调机，包括柜体(1)，柜体上设置有空气进口(2)和出口(3)，在柜体(1)内的进口(2)和出口(3)之间的空气通道(4)上设置有蒸发表冷段(5)，其特征是：所述蒸发表冷段(5)为至少两级且沿空气通道(4)串连间隔布置，各级蒸发表冷段(5)均与该级对应的压缩机(6)管道连接。

2、如权利要求1所述的变工况空调机，其特征是：所述蒸发表冷段(5)为2～5级。

3、如权利要求1所述的变工况空调机，其特征是：所述蒸发表冷段(5)之后的空气通道(4)上设置有加热段(7)和加湿段(8)。

4、如权利要求3所述的变工况空调机，其特征是：所述空气通道(4)上设置有回风口(9)。

5、如权利要求4所述的变工况空调机，其特征是：所述回风口(9)设置在蒸发表冷段(5)与加热段(7)之间。

6、如权利要求4所述的变工况空调机，其特征是：所述回风口(9)设置在前后两级蒸发表冷段(5)之间。

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