带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及空调制冷领域，更具体地涉及一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统。


背景技术：

[0002]
如今随着国民经济的发展，空调制冷技术在很多行业领域得以广泛的应用。在大部分空调使用场合，在应用空调设备进行空气温度降温的时候，往往还伴随着除湿，即有冷凝水从空气中析出，其原因是空气处理侧的翅片式换热器，其内部介质无论是制冷剂还是空调冷水，工作温度均远小于空气露点温度，所以导致空气里的水蒸气凝结成液态水而析出。而且根据空气调节的原理，以液态水析出为特征的潜热交换占了空气热交换量的大部分份额，而以降温为特征的显热交换占了空气热交换的小部分份额，所以除湿过程其实是占用了空调设备的大部分耗电。
[0003]
但在一些特殊行业，其应用场景特点是主要以降低空气温度为主，而不需要除湿，比如大型数据中心，大量服务器运行散发出大量热量，这时只需要降温即可，而没有除湿需求。另外，在粮食储存仓库内，需要空调维持粮仓温度，空调同样以降温为主，如果采用常规以除湿占大部分热交换的普通空调设备，除湿反而导致粮食过分干燥，为粮储企业带来经济损失，同时还消耗了大量的电力，增加了使用费用。
[0004]
可见在此类特殊领域，采用常规空调技术及设备是不合适的，即不能满足用户使用要求，又极其耗能。一种方案是可以采用以温度高出空气露点温度的水为载冷剂的空调箱末端用以降低空气温度，用高温冷水主机持续不断的提供冷水，此工程设计方案能够解决以上问题，由于水温较高，运行比较节能。但此种方案因为采用水机，施工工程量很大，工程成本高，使用不够灵活。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的一个目的在于提供了一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统，其中，所述直膨式空气调节系统使用过程中很少会有冷凝水析出，极大地减少了除湿所需的能耗，有效降低了成本。
[0006]
本实用新型的另一个目的在于提供了一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统，其中，所述直膨式空气调节系统设有两种工作模式，可以根据不同的环境温度进行设定，具有很高的适应性。
[0007]
本实用新型的另一个目的在于提供了一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统，其中，所述直膨式空气调节系统可以通过自然环境的冷空气进行热交换，有效降低了能耗。
[0008]
本实用新型的另一个目的在于提供了一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统，其中，所述直膨式空气调节系统安装和操作使用很灵活，单机造价低，运行也非常节能。
[0009]
为了实现上述至少一目的，本实用新型提供了一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统，包括：空气循环处理系统，其包括箱体以及设置于所述箱体内的用户侧空气循环处理系统、非用户侧空气循环处理系统和换热器，所述换热器设置于所述用户侧空气循环处理系统和所述非用户侧空气循环处理系统之间，以将两系统之间的空气进行热交换；以及自动化控制系统，所述自动化控制系统与所述空气循环处理系统电连接，以控制所述空气循环处理系统在自然冷却模式和主动制冷模式之间切换。
[0010]
在其中一个实施例中，所述用户侧空气循环处理系统包括第一进风阀、第一循环风机和送风口，室内空气通过所述第一进风阀进入所述箱体，流经所述换热器，经所述第一循环风机吸入并从所述送风口排出。
[0011]
在其中一个实施例中，所述非用户侧空气循环处理系统包括第二进风阀、第二循环风机、排风阀以及设置于所述第二循环风机和所述排风阀之间的送风通道，所述自动化控制系统与所述第二进风阀和所述排风阀电连接，以控制所述第二进风阀和所述排风阀的开启比例；当所述直膨式空气调节系统处于自然冷却模式时，所述自动化控制系统开启所述第二进风阀和所述排风阀，环境空气可通过所述第二进风阀进入所述箱体，流经所述换热器与所述用户侧空气循环处理系统的空气热量交换后，经所述第二循环风机吸入并通过所述送风通道从所述排风阀排出。
[0012]
在其中一个实施例中，所述非用户侧空气循环处理系统还包括压缩机制冷系统，所述压缩机制冷系统设置于所述换热器和所述第二循环风机之间，以将空气进行主动制冷，所述自动化控制系统与所述压缩机制冷系统电连接，以控制所述压缩机制冷系统的启闭；当所述直膨式空气调节系统处于主动制冷模式时，所述自动化控制系统关闭所述第二进风阀和排风阀，并启动所述压缩机制冷系统，主动制冷后的空气在所述换热器中与所述用户侧空气循环处理系统中的空气进行交叉换热。
[0013]
在其中一个实施例中，所述非用户侧空气循环处理系统中还设有混合风阀，所述自动化控制系统与所述混合风阀电连接，以控制所述混合风阀的开启比例。
[0014]
在其中一个实施例中，所述送风通道和所述排风阀之间还设有均流板。
[0015]
在其中一个实施例中，所述压缩机制冷系统包括蒸发器、气液分离器、压缩机以及冷凝器；所述蒸发器内存储有气液混合态冷媒，与热空气换热后以热气体的形态，经气液分离器进入压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝成液态冷媒流回所述蒸发器。
[0016]
在其中一个实施例中，所述冷凝器和所述蒸发器之间还设有电磁阀、过滤器和节流膨胀阀，液态的冷媒依次经过所述电磁阀、过滤器和节流膨胀阀，重新变成低温低压的气液混合态冷媒回到所述蒸发器中。
[0017]
在其中一个实施例中，所述自动化控制系统包括控制所述空气循环处理系统的控制器、用以显示所述直膨式空气调节系统运行参数的显示器，以及分布于所述空气循环处理系统中和环境侧的温度传感器。
[0018]
在其中一个实施例中，所述第一循环风机和所述第二循环风机均采用变频电机。
[0019]
通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。
[0020]
本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
[0021]
从下面结合附图对本实用新型实施例的详细描述中，本实用新型的这些和/或其它方面的优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
[0022]
图1图示了根据本实用新型实施例的直膨式空气调节系统的结构和运行原理示意图。
[0023]
图2图示了根据本实用新型实施例的直膨式空气调节系统冬季自然冷却运行原理示意图。
[0024]
图3图示了根据本实用新型实施例的直膨式空气调节系统冬季极端低温自然冷却运行原理示意图。
[0025]
图4图示了根据本实用新型实施例的直膨式空气调节系统夏季主动制冷运行原理示意图。
[0026]
图中：
[0027]
1-直膨式空气调节系统；10-空气循环处理系统；11-箱体；12-用户侧空气循环处理系统；121-第一进风阀；122-第一循环风机；123-送风口；13-非用户侧空气循环处理系统；131-第二进风阀；132-第二循环风机；133-排风阀；134-送风通道；135-混合风阀；136-均流板；30-压缩机制冷系统；31-蒸发器；32-气液分离器；33-压缩机；34-冷凝器；35-电磁阀；36-过滤器；37-节流膨胀阀；14-换热器；20-自动化控制系统；21-控制器；22-显示器。
具体实施方式
[0028]
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本申请人使用以使得能够清楚和一致地理解本实用新型。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本实用新型的目的而提供本实用新型的各种实施例的以下描述。
[0029]
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
[0030]
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离实用新型构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
[0031]
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
[0032]
如图1-图4所示，一种带自然冷却功能的无凝结水直膨式空气调节系统被阐明。其中，所述直膨式空气调节系统1包括空气循环处理系统10和自动化控制系统20，所述空气循环处理系统10用以实现制冷功能，所述自动化控制系统20与所述空气循环处理系统10电连接，用以控制其运行。其中，所述空气循环处理系统10包括箱体11以及设置于所述箱体11内的用户侧空气循环处理系统12、非用户侧空气循环处理系统13和换热器14，所述换热器14
设置于所述用户侧空气循环处理系统12和所述非用户侧空气循环处理系统13之间，以将两系统之间的空气进行热交换；换句话说，通过所述换热器13，可将非用户侧的冷空气与用户侧的高温空气进行热交换，从而实现制冷的效果，而由于非用户侧的冷空气温度高于用户侧空气的露点温度，因此不会有冷凝水析出，所述直膨式空气调节系统1无需将大量的电力消耗在除湿上，使得该系统在使用过程中更加地节能，有效降低了消耗减少了成本。
[0033]
具体地，如图1所示，所述箱体11被分隔为七个空间，所述用户侧空气循环系统12包括第一进风阀121、第一循环风机122和送风口123，所述第一进风阀121设置于所述空间b上，所述第一循环风机122和所述送风口123位于空间f中；运行时，所述第一进风阀121始终打开，所述第一循环风机122被启动，将用户使用侧温度较高的室内空气经所述第一进风阀121吸入空间b中，进入所述换热器14内，在所述换热器14内与温度较低的非使用侧空气热量交换后进入空间f，经所述第一循环风机122吸入通过所述送风口123送至用户室内使用。
[0034]
更具体的，所述非用户侧空气循环处理系统13包括第二进风阀131、第二循环风机132、排风阀133以及设置于所述第二循环风机132和所述排风阀133之间的送风通道134，所述自动化控制系统20可控制所述第二进风阀131和所述排风阀133的开启比例，所述第二循环风机131设置于空间a内，并与位于空间b内且连接空间a和空间c的所述送风通道134相连通，所述第二循环风机132与所述第一循环风机122同步启动，以使空气在所述非用户侧空气循环处理系统13内循环，从而使得两侧空气在所述换热器14内进行热交换。
[0035]
进一步地，所述非用户侧空气循环处理系统13还包括压缩机制冷系统30和设置于空间d内的混合风阀135，所述压缩机制冷系统30设置于所述换热器14和所述第二循环风机131之间的空间e内，以将空气进行主动制冷，所述自动化控制系统20可控制所述压缩机制冷系统30启闭和所述混合风阀135的开启比例。
[0036]
优选地，所述空气循环处理系统10具有自然冷却模式和主动制冷模式，所述自动化控制系统20可控制所述空气循环处理系统10在这两种模式之间切换；其中，所述自动化控制系统20包括控制所述空气循环处理系统10的控制器21、用以显示所述直膨式空气调节系统运行参数的显示器22，以及分布于所述空气循环处理系统10中和环境侧的温度传感器(图中未示出)，通过检测室外环境温度以与用户室内设定的温度作比较，从而切换到相应的模式。具体的工作模式如下：
[0037]
自然冷却模式：所述自动化控制系统20检测比较环境温度和室内设定温度，当环境温度远小于室内设定温度时，开启自然冷却模式，所述控制器21控制所述第二进风阀131和所述排风阀133打开，混合风阀135关闭。
[0038]
如图2所示，自然环境中的冷空气通过所述第二循环风机132的运转吸引，自所述第二进风阀131进入所述箱体11的空间d内，流经换热器14与温度高的用户侧空气温度热交换，然后顺序进入空间e、a，经所述第二循环风机132吸入通过所述送风通道134送至空间c，然后经所述排风阀133排至自然环境中。优选地，所述送风通道134与所述排风阀133之间还设有均流板136。
[0039]
在整个运行期间，不需要开启压缩机主动制冷30，通过自然环境的冷空气进行冷却降温，只有两个循环风机消耗电能，极大节省了能耗。进一步地，所述第一循环风机122和第二循环风机132可以采用变频电机，通过所述自动化控制系统20控制转速以调节风量，当外界空气温度更低时，不需要太多的冷空气时，降低风机运转频率，进而减少冷空气量，耗
电更少。
[0040]
进一步地，当外界环境空气温度过低，比处于冬天时，即使将所述第二循环风机132的运转频率降到最低，温度仍然太低时，如图3所示，可控制所述第二进风阀132和排风阀133的开度减小，同时将所述混合风阀135开启一定比例，通过这样的方式设置，以精确地控制送风温度。
[0041]
主动制冷模式：所述自动化控制系统20检测比较环境温度和室内设定温度，当环境温度较高，自然冷却模式不能降低用户使用侧的空气温度时，转换为主动制冷模式。
[0042]
如图4所示，将所述第二进风阀132和所述排风阀133完全关闭，并将所述混合风阀135完全打开，控制所述压缩机制冷系统30开启，所述所述压缩机制冷系统30包括蒸发器31、气液分离器32、压缩机33、冷凝器34、电磁阀35、过滤器36以及节流膨胀阀37，所述冷凝器34中的散热风机和电磁阀35同步打开，所述压缩机制冷系统30主动制冷开始。所述非用户使用侧的空气在箱体11的空间d、e、a、b、c中循环，经过换热器14热量交换温度升高后，通过蒸发器31的降温处理可以再次使用，同时将热量传递给所述蒸发器31内低温低压的气液混合态冷媒，气液混合态冷媒吸热后以过热气体的形态，经过所述气液分离器32后进入所述压缩机33，所述压缩机33将冷媒压缩成高温高压的过热气态冷媒，进入冷凝器34内，将热量传递给强制循环的室外空气，从而使气态冷媒冷凝成高压的液体，流经所述电磁阀35和所述过滤器36后，经所述节流膨胀阀37节流降压，重新变成低温低压的气液混合态冷媒进入所述蒸发器31中进行循环使用。
[0043]
综上所述，与常规直膨式空调设计方案相比，本实用新型整个空气处理过程以降显热为主，由于低温度侧冷空气是被循环使用的，如果所述箱体11空间密封性能优良的话，用户侧空气和外界空气不会进入低温冷空气侧，除了在运转初期产生少部分冷凝水，其他时期不会有冷凝水。这不仅满足用户的特殊使用要求，而且压缩机的负载较低，可以降低压缩机的型号规格和运转功率，进而降低了产品成本和运转费用。
[0044]
此外，通过设置的空气通风阀门，到了春秋冬季，当自然环境的温度低于用户侧空气温度要求时，可以用自然环境的冷空气来冷却用户侧的热空气，压缩机不需要运转，只有风阀运转，更加降低了使用费用。
[0045]
当外界冷空气温度进一步降低的时候，可通过变频器降低风机转速，减少外界冷空气的进入量，运转费用更低。
[0046]
而与高温冷水机组加空调箱末端的水系统设计方案相比，免去了水系统工程费用，降低了用户的投资费用、管理费用等，而且使用操作更加灵活。
[0047]
以上结合具体实施例描述了本实用新型的基本原理，但是，需要指出的是，在本实用新型中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本实用新型的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本实用新型为必须采用上述具体的细节来实现。
[0048]
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本实用新型。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
[0049]
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本实用新型的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

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