專利名稱：結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)裝置及方法，屬于制冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)一般采用低溫冷凍水對空氣進行降溫除濕處理，而為了達到除濕的目的，冷凍水的溫度較低，這就需要較低的蒸發(fā)溫度，因此機組的性能系數(shù)較低，能耗較高。 另外，水泵和冷卻塔耗能在空調(diào)系統(tǒng)總能耗中所占比例越來越大，普通冷水機組冷凍水供回水溫差一般為5°C，若能采用大溫差的冷凍水循環(huán)則可降低水泵能耗，但另一方面冷凍水的大溫差小流量循環(huán)又會降低換熱器內(nèi)流體的換熱效果。近年來國內(nèi)外研究表明，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，輻射供冷(主要包括吊頂輻射供冷及地板輻射供冷)有許多突出優(yōu)點。然而輻射供冷也有其自身的缺點，主要表現(xiàn)為若地板表面溫度低于空氣露點溫度表面會結(jié)露，另外系統(tǒng)應(yīng)用于冷負荷較大的地區(qū)，系統(tǒng)的供冷能力較弱(特別是地板輻射供冷系統(tǒng))，針對輻射供冷存在的問題國內(nèi)外研究者也提出不少解決方案，比如用置換通風(fēng)或者溶液除濕通風(fēng)等方法來降低房間內(nèi)的空氣濕度，但是這樣的系統(tǒng)需要兩套裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且設(shè)備初投資以及運行維護費用也較大。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)中蒸發(fā)溫度較低，水泵能耗較大，系統(tǒng)復(fù)雜以及輻射供冷系統(tǒng)供冷能力不足，易結(jié)露等問題，提供一種高效的結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)裝置及方法。技術(shù)方案本發(fā)明結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)系統(tǒng)包括冷水機組、空氣處理器、輻射盤管、水泵、管道及數(shù)個電磁閥。冷水機組的冷凍水輸出端接水泵輸入端，水泵輸出端分別接第一電磁閥的輸入端和第二電磁閥的輸入端，第一電磁閥的輸出端接空氣處理器的第一輸入端，空氣處理器的第一輸出端分別接第三電磁閥的輸入端和第四電磁閥的輸入端，第二電磁閥的輸出端和第三電磁閥的輸出端接輻射盤管的輸入端，輻射盤管的輸出端接冷水機組的輸入端，第四電磁閥的輸出端接冷水機組的輸入端，空氣處理器的第二輸出端通過第一管道接房間的輸入端，房間的輸出端通過第二管道接空氣處理器的第二輸入端。本發(fā)明中冷水機組制取的冷凍水為大溫差循環(huán)，供回水溫差約為7°C -10°C，而為了實現(xiàn)高效的冷凍水大溫差循環(huán)，機組采用非共沸制冷劑，利用非共沸制冷劑的溫度滑移特性來實現(xiàn)制冷劑和冷凍水在蒸發(fā)器內(nèi)良好的溫度匹配，從而改善制冷劑與冷凍水的換熱效果，使制冷循環(huán)逼近洛倫茲循環(huán)，進而提高機組性能。本發(fā)明中由于冷凍水的大溫差循環(huán)以及非共沸制冷劑的采用，機組的蒸發(fā)溫度比普通冷水機組的蒸發(fā)溫度高。另外冷凍水的大溫差小流量循環(huán)也會降低水泵能耗。本發(fā)明中系統(tǒng)流程為冷水機組制取的冷凍水經(jīng)過水泵的加壓后通過第一電磁閥進入空氣處理器，冷凍水冷卻空氣后水溫升高，而后經(jīng)過第三電磁閥進入輻射盤管釋放冷量，最后冷凍水回水進入冷水機組冷卻從而進行下一個循環(huán)。房間的回風(fēng)和新風(fēng)在空氣處理器內(nèi)混合，然后與冷凍水進行熱交換，降溫除濕后的空氣送入房間承擔(dān)房間的濕負荷和部分顯熱負荷。而輻射盤管與房間換熱承擔(dān)房間的另外一部分顯熱負荷。由于房間的冷負荷會隨著室外環(huán)境及室內(nèi)熱源的變化而變化，本發(fā)明設(shè)計出在不同負荷下的空調(diào)系統(tǒng)運行模式。串聯(lián)模式這是系統(tǒng)設(shè)計的基本模式，關(guān)閉第二電磁閥和第四電磁閥，打開第一電磁閥和第三電磁閥，冷凍水經(jīng)水泵進入空氣處理器冷卻空氣后進入輻射盤管最終返回冷水機組。并聯(lián)模式打開第一電磁閥、第二電磁閥和第四電磁閥，關(guān)閉第三電磁閥，冷凍水經(jīng)過水泵后一路進入空氣處理器處理空氣，一路進入輻射盤管，換熱過后的兩路冷凍水再混合進入冷水機組。全空氣處理模式關(guān)閉第二電磁閥和第三電磁閥，打開第一電磁閥和第四電磁閥，冷凍水進入空氣處理器換熱后直接返回冷水機組。輻射供冷模式關(guān)閉第一電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥，打開第二電磁閥，冷凍水直接進入輻射盤管換熱后返回冷水機組。有益效果本發(fā)明的有益效果是
1.該系統(tǒng)中送風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)的濕負荷和部分顯熱負荷，而輻射供冷承擔(dān)另外的顯熱負荷，實現(xiàn)了熱濕分段處理，系統(tǒng)能量利用率高，節(jié)能效果好；
2.利用非共沸制冷劑的溫度滑移特性實現(xiàn)冷凍水和制冷劑在換熱器內(nèi)的良好的溫度匹配，從而提高換熱器的換熱效果，逼近洛倫茲循環(huán)進一步提高機組性能系數(shù)；
3.該系統(tǒng)提高了冷水機組的蒸發(fā)溫度，從而提高了系統(tǒng)的性能系數(shù)，同時大溫差的冷凍水循環(huán)降低了水泵功耗進一步達到節(jié)能的目的；
4.該裝置利用通風(fēng)解決了輻射供冷系統(tǒng)供冷能力不足、輻射表面易結(jié)露的問題；
5.該裝置在不同的負荷條件下可以實現(xiàn)送風(fēng)和輻射供冷的不同運行模式(并聯(lián)、串聯(lián)及單獨運行)，從而提高了系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)率，增強了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。


圖1是本發(fā)明結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)裝置示意圖
圖中有冷水機組1、空氣處理器2、空氣處理器第一輸入端加、空氣處理器第一輸出端 2b、空氣處理器第二輸入端2c、空氣處理器第二輸出端2d、輻射盤管3、水泵4、第一電磁閥 5、第二電磁閥6、第三電磁閥7、第四電磁閥8、第一管道9、第二管道10、房間11。
具體實施例方式結(jié)合附圖1進一步說明本發(fā)明的
具體實施例方式冷水機組1的冷凍水輸出端接水泵4輸入端，水泵4輸出端分別接第一電磁閥5的輸入端和第二電磁閥6的輸入端，第一電磁閥5的輸出端接空氣處理器2的第一輸入端2a，空氣處理器2的第一輸出端2b分別接第三電磁閥7的輸入端和第四電磁閥8的輸入端，第二電磁閥6的輸出端和第三電磁閥7的輸出端接輻射盤管3的輸入端，輻射盤管3的輸出端接冷水機組1的輸入端，第四電磁閥8 的輸出端接冷水機組1的輸入端，空氣處理器2的第二輸出端2d通過第一管道9接房間11 的輸入端，房間11的輸出端通過第二管道10接空氣處理器的第二輸入端2c。系統(tǒng)運行的基本模式為冷水機組1制取的冷凍水首先進入空氣處理器2和空氣進行換熱，降溫除濕過后的空氣被送入房間11承擔(dān)房間濕負荷和部分顯熱負荷，而升溫過后的冷凍水送入輻射盤管3內(nèi)通過地板或吊頂向房間釋放冷量，而從輻射盤管流出的冷凍水最后返回冷水機組1與制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)進行熱交換。系統(tǒng)冷凍水由于要首先冷卻空氣隨后流入輻射盤管向房間提供冷量，冷凍水的循環(huán)溫差比普通冷水機組冷凍水循環(huán)溫差大，而為了實現(xiàn)冷凍水的大溫差循環(huán)，并且不降低蒸發(fā)器內(nèi)介質(zhì)的換熱效果，冷水機組采用非共沸制冷劑，利用非共沸制冷劑的溫度滑移特性來實現(xiàn)冷凍水與制冷劑在換熱器內(nèi)的良好的溫度匹配，從而增強換熱效果，提高機組性能。由于房間的冷負荷會隨著室外環(huán)境及室內(nèi)熱源的變化而變化，本發(fā)明設(shè)計出在不同負荷下該空調(diào)系統(tǒng)的運行模式。串聯(lián)模式關(guān)閉第二電磁閥6和第四電磁閥8，打開第一電磁閥5和第三電磁閥7，冷凍水經(jīng)水泵4進入空氣處理器2冷卻空氣后進入輻射盤管3最終返回冷水機組1。并聯(lián)模式打開第一電磁閥5、第二電磁閥6和第四電磁閥8，關(guān)閉第三電磁閥7，冷凍水經(jīng)過水泵4后一路進入空氣處理器2處理空氣，一路進入輻射盤管3，換熱過后的兩路冷凍水再混合進入冷水機組1。全空氣處理模式關(guān)閉第二電磁閥6和第三電磁閥7，打開第一電磁閥5和第四電磁閥8，冷凍水進入空氣處理器2換熱后直接返回冷水機組1。輻射供冷模式關(guān)閉第一電磁閥5、第三電磁閥7和第四電磁閥8，打開第二電磁閥 6，冷凍水直接進入輻射盤管3換熱后返回冷水機組1。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)裝置，其特征在于冷水機組(1)的冷凍水輸出端接水泵(4)輸入端，水泵(4)輸出端分別接第一電磁閥(5)的輸入端和第二電磁閥(6) 的輸入端，第一電磁閥(5)的輸出端接空氣處理器(2)的第一輸入端(2a)，空氣處理器(2) 的第一輸出端(2b)分別接第三電磁閥(7)的輸入端和第四電磁閥(8)的輸入端，第二電磁閥(6)的輸出端和第三電磁閥(7)的輸出端分別接輻射盤管(3)的輸入端，輻射盤管(3)的輸出端和第四電磁閥(8)的輸出端分別接冷水機組(1)的輸入端；空氣處理器(2)的第二輸出端(2d)通過第一管道(9)接房間(11)的空氣輸入端，房間(11)的空氣輸出端通過第二管道(10)接空氣處理器(2)的第二輸入端(2c)。
2.一種如權(quán)利要求1所述裝置的熱濕分段處理方法，其特征在于冷水機組(1)制取的冷凍水經(jīng)水泵(4)加壓后再經(jīng)由第一電磁閥(5)首先進入空氣處理器(2)對空氣進行降溫除濕處理，處理后的空氣送入房間(11)承擔(dān)房間的濕負荷和部分顯熱負荷，而經(jīng)過第一次熱交換后的冷凍水再經(jīng)由第三電磁閥(7)進入輻射盤管(3)向房間(11)釋放冷量，輻射盤管(3)承擔(dān)房間(11)其余部分顯熱負荷，最后與輻射盤管(3)換熱后的冷凍水返回冷水機組(1)與制冷劑換熱從而進行下一輪的循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置的熱濕分段處理方法，其特征在于冷凍水供回水溫差比普通冷水機組冷凍水供回水溫差大，該裝置冷凍水供回水溫差為7V -10°C，而為了實現(xiàn)高效的冷凍水大溫差循環(huán)，冷水機組(1)采用非共沸制冷劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置的熱濕分段處理方法，其特征在于熱濕分段處理空調(diào)裝置通過調(diào)節(jié)電磁閥實現(xiàn)系統(tǒng)的不同運行模式；串聯(lián)模式關(guān)閉第二電磁閥(6)和第四電磁閥(8)，打開第一電磁閥(5)和第三電磁閥 (7)，冷凍水經(jīng)水泵(4)進入空氣處理器(2)冷卻空氣后再進入輻射盤管(3)，最后返回冷水機組(1)；并聯(lián)模式打開第一電磁閥(5)、第二電磁閥(6)和第四電磁閥(8)，關(guān)閉第三電磁閥(7)，冷凍水經(jīng)過水泵(4)后一路進入空氣處理器(2)處理空氣，一路進入輻射盤管(3)，換熱過后的兩路冷凍水再混合返回冷水機組(1)；全空氣處理模式關(guān)閉第二電磁閥(6)和第三電磁閥(7)，打開第一電磁閥(5)和第四電磁閥(8)，冷凍水進入空氣處理器(2)換熱后直接返回冷水機組(1);輻射供冷模式關(guān)閉第一電磁閥(5)、第三電磁閥(7)和第四電磁閥(8)，打開第二電磁閥(6)，冷凍水直接進入輻射盤管(3)供冷，而后返回冷水機組(1)。
全文摘要
本發(fā)明是一種結(jié)合輻射供冷的熱濕分段處理空調(diào)裝置及方法。該裝置主要由冷水機組、空氣處理器、輻射盤管、水泵、電磁閥及管道組成。該系統(tǒng)先將冷水機組制取的冷凍水用于空氣降溫除濕，而后送入吊頂或地板輻射盤管進行輻射供冷從而實現(xiàn)房間熱濕負荷的分段處理。輻射盤管供冷承擔(dān)房間部分顯熱負荷，而除濕后的送風(fēng)一方面承擔(dān)了房間其余部分的顯熱負荷，另外也承擔(dān)了室內(nèi)的濕負荷并防止輻射表面結(jié)露。由于冷凍水分段用于除濕及輻射供冷，其供回水溫差約為7℃-10℃。冷水機組制冷循環(huán)采用非共沸制冷劑，通過非共沸制冷劑的溫度滑移特性來實現(xiàn)冷凍水和制冷劑在換熱器內(nèi)的良好的溫度匹配，從而提高機組的性能系數(shù)。
文檔編號F24F13/22GK102230652SQ20111015580
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者張小松, 金星 申請人:東南大學(xué)