專利名稱：一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，特別是涉及一種低溫高濕環(huán)境下密閉空間空氣冷卻除濕的空調(diào)系統(tǒng)。
技術(shù)背景“植物工廠”是指通過人工環(huán)境控制和電腦化生產(chǎn)管理進(jìn)行全年無(wú)休的植物栽培系統(tǒng)。植物栽種在猶如工廠廠房的密閉空間內(nèi)，其生長(zhǎng)所需的溫度、濕度、二氧化碳、氧氣、 肥料、養(yǎng)分、光照等皆受控制，不再受外界氣候環(huán)境的影響，具有周年化、精致化、均質(zhì)化及豐產(chǎn)性等特點(diǎn)。據(jù)聯(lián)合國(guó)發(fā)表的人口報(bào)告估計(jì)，到2050年全球人口將達(dá)到93億，若依靠傳統(tǒng)的靠天而收的耕作方式，目前世界上所有的可耕地幾乎滿負(fù)荷地運(yùn)作，才勉強(qiáng)養(yǎng)活現(xiàn)在的60多億人口。所以必須尋求一個(gè)根本的解決辦法?！爸参锕S”可以在有限的土地上以最集約化的栽培方式達(dá)到豐產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)等目的，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展方向，已受到各國(guó)政府和各大科研機(jī)構(gòu)的高度重視。作為“植物工廠”的一個(gè)重要組成部分，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)承擔(dān)“植物工廠”內(nèi)空氣的溫 /濕度調(diào)節(jié)、新風(fēng)處理及空氣凈化等任務(wù)。而空氣的減濕處理是“植物工廠”空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)主要任務(wù)，在某些情況下甚至是首要任務(wù)?？諝獾臏p濕方法很多，如液體吸濕劑減濕(吸收減濕)、固體吸濕劑減濕(吸附減濕)和冷卻減濕等。液體吸濕劑減濕就是利用某些鹽類(比如氯化鈣、氯化鋰等)的濃溶液具有強(qiáng)吸濕性來(lái)吸收空氣中的水份。此方法的主要優(yōu)點(diǎn)是空氣的減濕幅度大，能達(dá)到很低的含濕量； 可以用單一的減濕處理過程得到所需的送風(fēng)狀態(tài)，而無(wú)需先將空氣冷卻到露點(diǎn)再加熱，避免了冷量和熱量的浪費(fèi)。但這種方法需要一套鹽水溶液的再生設(shè)備，如室內(nèi)余熱量大，還需一套降溫設(shè)備，系統(tǒng)比較復(fù)雜，占用空間大；此外還需解決好設(shè)備的防腐問題。故不適用于 “植物工廠”這樣的場(chǎng)合。固體吸濕劑減濕就是利用某些固體材料(比如硅膠、氯化鈣等)具有強(qiáng)吸濕性來(lái)吸收空氣中的水份。此方法同樣需要再生與降溫設(shè)備。雖然轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)能實(shí)現(xiàn)吸濕與再生的連續(xù)運(yùn)行，但其運(yùn)行能耗較高，除濕空氣與再生空氣之間存在滲透。也不適用于“植物工廠”這樣的場(chǎng)合。對(duì)濕空氣進(jìn)行冷卻降溫，當(dāng)濕空氣的溫度低于其露點(diǎn)溫度，就會(huì)有水份析出，這就是冷卻減濕的原理。在所有的熱、濕交換設(shè)備中，噴水室和表面式換熱器應(yīng)用最廣。噴水室的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)多種空氣的處理過程、具有一定的凈化空氣能力、耗費(fèi)金屬量少和容易加工。但是它對(duì)水質(zhì)的衛(wèi)生要求高、占地面積大、水系統(tǒng)復(fù)雜和消耗電能較多等缺點(diǎn)。 所以在對(duì)場(chǎng)地、節(jié)能等方面有嚴(yán)格要求的場(chǎng)所(如植物工廠)，表面式換熱器使用的更為廣泛。顯然，如果單純地采用冷卻減濕過程，在減濕的同時(shí)必然伴隨著空氣溫度的減低， 為保持空氣溫度不降低，則還需一個(gè)升溫過程。[0009]現(xiàn)有的一種被廣泛使用的冷卻減濕設(shè)備，其工作原理如圖2所示。減濕過程中空氣的狀態(tài)變化如圖3所示。需要減濕的狀態(tài)A的空氣先經(jīng)過冷卻盤管2，由于制冷劑吸熱， 使冷卻盤管的壁面溫度降到空氣露點(diǎn)溫度以下，因而空氣被降溫、減濕到狀態(tài)B。離開冷卻盤管的空氣再經(jīng)過空氣加熱器升溫至狀態(tài)C，這就達(dá)到了只減濕不降溫的目的。在這里，冷卻盤管以冷凍水或制冷劑做冷源4，為節(jié)省能源，空氣加熱器利用空調(diào)機(jī)組的冷凝熱為熱源 5加熱空氣。這種冷卻減濕設(shè)備占地面積小，做成吊頂式可完全不占用地面有效空間；減濕效果好，出口空氣溫度相對(duì)可控；利用冷凝熱(熱回收的一種)，運(yùn)行費(fèi)用??；系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成熟、 可靠，使用、管理、維護(hù)方便。但其也有致命的缺陷。由于采用冷卻除濕方法排除室內(nèi)余濕，冷卻盤管的壁面溫度需要低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。實(shí)際使用中，有許多場(chǎng)所需要在低溫高濕的環(huán)境下除濕。 比如全封閉人工光型植物工廠，在植物的生長(zhǎng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的余濕，即使空氣的溫度較低，相對(duì)濕度也會(huì)很大。在這種工況下進(jìn)行冷卻除濕，考慮到介質(zhì)輸送溫差，要求冷源溫度很低，最低時(shí)會(huì)低于0°c。如用水作冷媒，會(huì)產(chǎn)生凍結(jié)的危害。雖然加防凍劑可以緩解這個(gè)問題，但防凍劑對(duì)設(shè)備有腐蝕，運(yùn)行管理成本也增加。如用制冷劑作冷媒，雖無(wú)凍結(jié)的危害，但冷卻盤管的壁面溫度也會(huì)低于o°c，其表面會(huì)結(jié)霜，時(shí)間一長(zhǎng)，空氣流道被堵，系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行。同時(shí)，冷源溫度降低，空調(diào)系統(tǒng)的能效比也降低。該過程的理論分析如圖4所示。作為一個(gè)示例，假設(shè)需要減濕的狀態(tài)A的空氣的溫度為16°C，相對(duì)濕度60%，經(jīng)過冷卻盤管，由于制冷劑吸熱，使表面冷卻盤管的壁面溫度降到空氣露點(diǎn)溫度以下，因而空氣被降溫、減濕到狀態(tài)B，這時(shí)的溫度約4. 5°C，相對(duì)濕度約 90%?？紤]到傳熱溫差，取At = 5°C，則冷源溫度twl < 0°C。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，在任何工況下都能有效除濕，尤其適合低溫高濕環(huán)境下的除濕運(yùn)行。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，包括一空氣處理機(jī)組，其具有空氣處理機(jī)組箱體、設(shè)于機(jī)組箱體內(nèi)一端的風(fēng)機(jī)、設(shè)于風(fēng)機(jī)后端的冷卻盤管、加熱盤管及空氣過濾器，機(jī)組箱體中還設(shè)有冷卻盤管出口空氣溫度傳感器；一熱回收型空調(diào)機(jī)組，其具有壓縮機(jī)、殼管式換熱器、熱回收換熱器、風(fēng)側(cè)換熱器、 及軸流風(fēng)機(jī)；所述熱回收換熱器通過熱水管路與所述加熱盤管連通，并在熱水管路中設(shè)有熱水循環(huán)泵及熱水流量控制閥，所述殼管式換熱器通過冷凍水管路與所述冷卻盤管連通，并在冷凍水管路中設(shè)有冷凍水循環(huán)泵；一控制器，其聯(lián)合控制所述壓縮機(jī)、冷凍水循環(huán)泵、熱水循環(huán)泵、軸流風(fēng)機(jī)、冷卻盤管出口空氣溫度傳感器、熱水流量控制閥以及設(shè)于廠房?jī)?nèi)的溫度傳感器、濕度傳感器。所述空調(diào)系統(tǒng)還包括設(shè)于廠房?jī)?nèi)的人工光源、人工光源散熱回收器及定時(shí)控制器；[0022]所述定時(shí)控制器控制所述人工光源的開啟與關(guān)閉，白天關(guān)閉人工光源作為植物生長(zhǎng)的暗期，夜晚開啟人工光源作為植物生長(zhǎng)的光期；所述人工光源散熱回收器連接于所述熱水管路中。采用該空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行植物工廠空氣冷卻除濕的方法，包括如下步驟在所述植物工廠中設(shè)置具有公共空氣流道的兩組換熱器，將所述兩組換熱器前后串接在所述公共空氣流道中；所述兩組換熱器中，第一換熱器設(shè)置為加熱盤管，其先和空氣接觸加熱空氣；第二換熱器設(shè)置為冷卻盤管，對(duì)所述加熱盤管的出口空氣進(jìn)行冷卻除濕；所述加熱盤管的熱源為植物工廠中制冷機(jī)組的冷凝熱或人工光源的散熱。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在1、在低溫高濕環(huán)境下，由于提高了表面冷卻盤管進(jìn)口空氣的溫度，相應(yīng)地可提高表面冷卻盤管的冷源溫度。避免了冷卻盤管凍結(jié)或結(jié)霜的可能，空調(diào)系統(tǒng)的能效比也可提
尚ο2、通過改變加熱器的加熱量，可方便地控制冷卻除濕設(shè)備的出口空氣溫度，實(shí)現(xiàn)多種除濕過程。3、有效地利用空調(diào)機(jī)組的冷凝熱及人工光源的散熱，使用人工光源的散熱一方面降低了空調(diào)機(jī)組的熱負(fù)荷，另一方面免費(fèi)使用了這部分熱能，一舉兩得；使用空調(diào)機(jī)組的冷凝熱加熱一方面降低了空調(diào)機(jī)組的冷凝溫度，減小系統(tǒng)功耗，另一方面免費(fèi)使用了這部分熱能，也是一舉兩得。

圖1為采用本實(shí)用新型空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻減濕方法的原理圖。圖2為現(xiàn)有冷卻減濕方法的原理圖。圖3為現(xiàn)有冷卻減濕設(shè)備中空氣狀態(tài)變化的i_d圖。圖4為現(xiàn)有冷卻減濕設(shè)備用于低溫高濕環(huán)境下空氣狀態(tài)變化的i_d圖。圖5為本實(shí)用新型冷卻減濕空調(diào)系統(tǒng)中空氣狀態(tài)變化的i_d圖。圖6為本實(shí)用新型空調(diào)系統(tǒng)原理圖。圖中標(biāo)號(hào)1加熱器，2冷卻盤管，3公共風(fēng)道，4冷源，5熱源，6空氣處理機(jī)組，61機(jī)組箱體，62風(fēng)機(jī)，63冷卻盤管，64加熱盤管，65空氣過濾器，7熱水管路，8冷凍水管路，9熱水循環(huán)泵，10冷凍水循環(huán)泵，11熱回收型空調(diào)機(jī)組，111壓縮機(jī)，112殼管式換熱器，113熱回收換熱器，114控制器，115風(fēng)側(cè)換熱器，116軸流風(fēng)機(jī)，117溫度傳感器，118濕度傳感器， 119冷卻盤管出口空氣溫度傳感器，121定時(shí)控制器，122人工光源散熱回收器，123人工光源，13熱水流量控制閥。以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見圖6，本實(shí)施例的冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，包括一空氣處理機(jī)組6，其具有空氣處理機(jī)組箱體61、設(shè)于機(jī)組箱體內(nèi)一端的風(fēng)機(jī)62、 設(shè)于風(fēng)機(jī)后端的冷卻盤管63、加熱盤管64及空氣過濾器65，機(jī)組箱體中還設(shè)有冷卻盤管出口空氣溫度傳感器119 ；一熱回收型空調(diào)機(jī)組11，其具有壓縮機(jī)111、殼管式換熱器112、熱回收換熱器 113、風(fēng)側(cè)換熱器115、及軸流風(fēng)機(jī)116 ；所述熱回收換熱器113通過熱水管路7與所述加熱盤管64連通，并在熱水管路7 中設(shè)有熱水循環(huán)泵9及熱水流量控制閥13，所述殼管式換熱器112通過冷凍水管路8與所述冷卻盤管63連通，并在冷凍水管路中設(shè)有冷凍水循環(huán)泵10 ；—控制器，其聯(lián)合控制所述壓縮機(jī)111、冷凍水循環(huán)泵10、熱水循環(huán)泵9、軸流風(fēng)機(jī) 116、冷卻盤管出口空氣溫度傳感器119、熱水流量控制閥13以及設(shè)于廠房?jī)?nèi)的溫度傳感器 118、濕度傳感器117。具體設(shè)置中，熱回收型空調(diào)機(jī)組11的熱源來(lái)自設(shè)于廠房?jī)?nèi)的人工光源123，人工光源散熱回收器122及定時(shí)控制器121 ；所述定時(shí)控制器121控制所述人工光源123的開啟與關(guān)閉，白天關(guān)閉人工光源作為植物生長(zhǎng)的暗期，夜晚開啟人工光源作為植物生長(zhǎng)的光期； 所述人工光源散熱回收器122連接于所述熱水管路7中。參見圖1，采用本空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行植物工廠空氣冷卻除濕方法，是在植物工廠中設(shè)置具有公共風(fēng)道3的兩組換熱器，將所述兩組換熱器前后串接在公共風(fēng)道中。所述兩組換熱器中，第一換熱器設(shè)置為加熱盤管1，其先和空氣接觸加熱空氣；第二換熱器設(shè)置為冷卻盤管2，對(duì)所述加熱盤管的出口空氣進(jìn)行冷卻除濕。實(shí)際應(yīng)用中，加熱盤管1的熱源為植物工廠中制冷機(jī)組的冷凝熱或人工光源的散熱。采用該空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻減濕方法原理參見圖1，冷卻減濕空調(diào)系統(tǒng)中空氣狀態(tài)的變化參見圖5。需要減濕的狀態(tài)A的空氣溫度為16°C，相對(duì)濕度60%，露點(diǎn)溫度為8. 2V。 經(jīng)過空氣加熱器升溫至狀態(tài)B，溫度約為22°C，露點(diǎn)溫度仍為8. 2°C。再經(jīng)過冷卻盤管，由于制冷劑吸熱，只要冷卻盤管的壁面溫度降到空氣露點(diǎn)溫度8. 2°C以下，空氣就能降溫、減濕到狀態(tài)C。這就達(dá)到了只減濕不降溫的目的。在這里，由于冷卻盤管的進(jìn)口溫度已經(jīng)提高， 冷源溫度保持在3°C 7°C即可。這就解決了低溫高濕環(huán)境下現(xiàn)有冷卻減濕法冷源溫度偏低的問題。同樣地，為節(jié)省能源，空氣加熱器利用空調(diào)機(jī)組的冷凝熱或人工光源的散熱來(lái)加熱空氣。該系統(tǒng)的控制過程如下定時(shí)控制器121控制人工光源123夜間開啟、晝間關(guān)閉。工作過程中，空氣處理機(jī)組6的風(fēng)機(jī)62始終開啟，溫度傳感器117檢測(cè)室內(nèi)溫度， 濕度傳感器118檢測(cè)室內(nèi)濕度，冷卻盤管出口空氣溫度傳感器119檢測(cè)冷卻盤管63出風(fēng)溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度大于設(shè)定溫度，濕度大于設(shè)定濕度，壓縮機(jī)111、軸流風(fēng)機(jī)116、冷凍水循環(huán)泵10開啟，熱水循環(huán)泵9、熱水流量控制閥13關(guān)閉，系統(tǒng)運(yùn)行降溫除濕模式。當(dāng)室內(nèi)溫度等于設(shè)定溫度，濕度大于設(shè)定濕度，壓縮機(jī)111、軸流風(fēng)機(jī)116、冷凍水循環(huán)泵10、熱水循環(huán)泵9、熱水流量控制閥13均開啟，軸流風(fēng)機(jī)116的轉(zhuǎn)速、熱水流量控制閥13的開度根據(jù)冷卻盤管63出風(fēng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使冷卻盤管63出風(fēng)溫度等于設(shè)定溫度， 系統(tǒng)運(yùn)行等溫除濕模式。當(dāng)室內(nèi)溫度小于設(shè)定溫度，濕度大于設(shè)定濕度，壓縮機(jī)111、冷凍水循環(huán)泵10、熱水循環(huán)泵9、熱水流量控制閥13均開啟，軸流風(fēng)機(jī)116關(guān)閉，熱水流量控制閥13的幵度最大，系統(tǒng)運(yùn)行升溫除濕模式。 當(dāng)室內(nèi)溫度小于或等于設(shè)定溫度，濕度小于或等于設(shè)定濕度，壓縮機(jī)111、軸流風(fēng)機(jī)116、冷凍水循環(huán)泵10、熱水循環(huán)泵9、熱水流量控制閥13均關(guān)閉，熱回收型空調(diào)機(jī)組11 處于待機(jī)狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括一空氣處理機(jī)組(6)，其具有空氣處理機(jī)組箱體(61)、設(shè)于機(jī)組箱體內(nèi)一端的風(fēng)機(jī) (62)、設(shè)于風(fēng)機(jī)后端的冷卻盤管(63)、加熱盤管(64)及空氣過濾器(65)，機(jī)組箱體中還設(shè)有冷卻盤管出口空氣溫度傳感器(119)；一熱回收型空調(diào)機(jī)組(11)，其具有壓縮機(jī)(111)、殼管式換熱器(112)、熱回收換熱器 (113)、風(fēng)側(cè)換熱器(115)、及軸流風(fēng)機(jī)(116)；所述熱回收換熱器(11 通過熱水管路(7)與所述加熱盤管(64)連通，并在熱水管路 (7)中設(shè)有熱水循環(huán)泵(9)及熱水流量控制閥(13)，所述殼管式換熱器(11 通過冷凍水管路(8)與所述冷卻盤管(6 連通，并在冷凍水管路中設(shè)有冷凍水循環(huán)泵(10)；一控制器，其聯(lián)合控制所述壓縮機(jī)(111)、冷凍水循環(huán)泵(10)、熱水循環(huán)泵(9)、軸流風(fēng)機(jī)(116)、冷卻盤管出口空氣溫度傳感器(119)、熱水流量控制閥(13)以及設(shè)于廠房?jī)?nèi)的溫度傳感器(118)、濕度傳感器(117)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述空調(diào)系統(tǒng)還包括設(shè)于廠房?jī)?nèi)的人工光源(1^3)、人工光源散熱回收器(12 及定時(shí)控制器(121)； 所述定時(shí)控制器(121)控制所述人工光源(123)的開啟與關(guān)閉； 所述人工光源散熱回收器(12 連接于所述熱水管路(7)中。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種植物工廠空氣冷卻除濕空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中設(shè)置具有公共空氣流道的兩組換熱器，將所述兩組換熱器前后串接在所述公共空氣流道中；所述兩組換熱器中，第一換熱器設(shè)置為加熱盤管，其先和空氣接觸加熱空氣；第二換熱器設(shè)置為冷卻盤管，對(duì)所述加熱盤管的出口空氣進(jìn)行冷卻除濕；所述加熱盤管的熱源為植物工廠中制冷機(jī)組的冷凝熱或人工光源的散熱。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的冷卻除濕設(shè)備在低溫高濕環(huán)境下除濕效果差甚至不能除濕的難題。
文檔編號(hào)F24F11/02GK202019592SQ20112008097
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者曾曉程, 楊其長(zhǎng), 沈增友, 陳凌云, 魏靈玲 申請(qǐng)人:中國(guó)揚(yáng)子集團(tuán)滁州揚(yáng)子空調(diào)器有限公司