一種多蒸發溫度的高效單元式空氣調節機的製作方法
2023-08-12 11:20:16
本發明涉及一種多蒸發溫度的高效單元式空氣調節機。屬於暖通空調技術領域
背景技術：
建築物中，空調系統能耗可佔建築總能耗的40％-50％，而在採用單元式空氣調節機的空調系統中，由於單元式空氣調節機兼做製冷主機和空調末端，既有壓縮機提供製冷量，又有風機輸送冷量，為該類空調系統的主要設備，其能耗可佔空調系統能耗的80％以上，因此單元式空氣調節機的節能運行關乎整個空調系統的節能率。
製冷系統的製冷性能係數COP與蒸發器的蒸發溫度成正比，蒸發溫度越高，則製冷COP越高。
現有技術中單元式空氣調節機，根據製冷量大小，一般帶有1-4個不等的壓縮機。由於一般的帶有多個壓縮機的單元式空氣調節機，各製冷環路的蒸發溫度均相等，且為保證較低的出風溫度，蒸發器溫度也需保持較低值，因此這種結構的單元式空氣調節機的節能效果較差，從而限制了製冷系統COP的提升。
而一般單元式空氣調節機空調系統，其直接膨脹式蒸發器處理空氣的進風溫度為27℃左右，出風溫度為15℃左右，其蒸發溫度一般設計為9℃左右用來保證出風溫度，而實際上在進風處，空氣溫度為27℃，進風處的蒸發器蒸發溫度可以適當提高，同樣可以保證出風溫度處於較低溫度、滿足使用要求，但此時蒸發器的整體蒸發溫度提高，製冷COP將更高。
因此，為提高空調製冷COP，本發明從能源梯級利用角度，提出一種多蒸發溫度的高效單元式空氣調節機。
技術實現要素：
本發明的目的，是為解決現有技術單元式空氣調節機存在製冷性能係數COP低和節能效果差的問題，提供一種多蒸發溫度的高效單元式空氣調節機。本發明具有可獲得更高的平均蒸發溫度、使單元式空氣調節機高效節能運行和製冷性能係數COP高的特點。
本發明的目的可以通過採用如下技術方案達到：
一種多蒸發溫度的高效單元式空氣調節機，包括機箱，在機箱中設有多個蒸發器、多臺壓縮機和多個冷凝器，其結構特點在於：所述蒸發器依次排列設置，第一個蒸發器的進風口與機箱的進風口連通、出風口與第二個蒸發器的進風口連通，第二個蒸發器的出風口與第三個蒸發器的進風口連通，依此類推，最後一個蒸發器的出風口與機箱的送風口連通，形成從高溫到低溫的多蒸發溫度冷風通道結構；任一蒸發器的冷媒輸出端連接一臺壓縮機的冷媒輸入端，該壓縮機的冷媒輸出端依次通過一冷凝器、節流裝置連接所述蒸發器的冷媒輸入端，構成一條獨立式製冷環路，其他蒸發器通過同樣連接方式與壓縮機、冷凝器和節流裝置連接，形成多條獨立式製冷環路；各製冷環路通過接入不同溫度的冷媒，形成多蒸發溫度的獨立式製冷環路結構；機箱中設有進風口和送風口，進風口連通蒸發器的進風端，蒸發器的出風端通過風機連通送風口，形成經過多個獨立製冷環路的冷風通道，從而形成具有多個蒸發溫度結構的高效單元式空氣調節機。
本發明的目的還可以通過採用如下技術方案達到：
進一步地，機箱從下往上依次設置為壓縮機段、空氣處理段、風機段和出風段，空氣處理段的側壁設有進風口，出風段側壁設有送風口，空氣處理段、風機段和出風段的內腔連通，在風機段中設有風機；所述多臺壓縮機和多個冷凝器設置在壓縮機段中，所述蒸發器設置在空氣處理段中，第一個蒸發器的進風端連通進風口10、出風端連通第二個蒸發器的進風端，依此類推，最後一個蒸發器的出風端通過風機段內腔、出風段內腔連通送風口，形成梯級式空氣調節通道。
進一步地，各蒸發器在空氣處理段中水平放置，形成連續式非串聯梯級式空氣調節通道結構。
進一步地，在機箱中設有二個蒸發器、二臺壓縮機和二個冷凝器，壓縮機之一為低溫壓縮機，壓縮機之二為高溫壓縮機；低溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之一、節流裝置之一連接蒸發器之一的冷媒進口，蒸發器之一的冷媒出口連接低溫壓縮機的冷媒輸入端，形成低溫製冷環路；高溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之二、節流裝置之二連接蒸發器之二的冷媒進口，蒸發器之二的冷媒出口連接高溫壓縮機的冷媒輸入端，形成高溫製冷環路；即在機箱中形成高、低二條製冷環路。
進一步地，在機箱中設有三個蒸發器、三臺壓縮機和三個冷凝器，壓縮機之一為低溫壓縮機，壓縮機之二為中溫壓縮機，壓縮機之三為高溫壓縮機；低溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之一、節流裝置之一連接蒸發器一的冷媒進口，蒸發器之一的冷媒出口連接低溫壓縮機的冷媒輸入端，形成低溫製冷環路；中溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之二、節流裝置之二連接蒸發器之二的冷媒進口，蒸發器之二的冷媒出口連接中溫壓縮機的冷媒輸入端，形成中溫製冷環路；高溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之三、節流裝置之三連接蒸發器之三的冷媒進口，蒸發器之三的冷媒出口連接高溫壓縮機的冷媒輸入端，形成高溫製冷環路；即在機箱中形成高、中、低三條製冷環路。
進一步地，同樣道理，即在機箱中形成高、次高、中、低四條及四條以上製冷環路，形成多條具有不同溫度結構的製冷環路。
本發明針對多機頭單元式空氣調節機，各壓縮機對應的製冷環路按獨立環路設計，各環路的蒸發器在空氣處理流程中前後串聯布置但不串聯連接，待處理的空氣依此經過各蒸發器，各蒸發器的設定溫度按氣流方向從高到低設定。其蒸發溫度設定原則為結合各壓縮機製冷量、蒸發器換熱管排數、待處理空氣處理要求等因素，儘量保持單元式空氣調節機整體的製冷效率最高。
發明具有如下突出的優點及有益效果：
1、本發明由於在機箱中設有多個蒸發器、多臺壓縮機和多個冷凝器，所述蒸發器依次排列設置，第一個蒸發器的進風口與機箱的進風口連通、出風口與第二個蒸發器的進風口連通，第二個蒸發器的出風口與第三個蒸發器的進風口連通，依此類推，最後一個蒸發器的出風口與機箱的送風口連通，形成從高溫到低溫的多蒸發溫度冷風通道結構；從而形成具有多個蒸發溫度結構的高效單元式空氣調節機；因此能夠解決現有技術單元式空氣調節機存在製冷性能係數COP低和節能效果差的問題，具有可獲得更高的平均蒸發溫度、使單元式空氣調節機高效節能運行和製冷性能係數COP高的特點有有益效果。
2、本發明通過多機頭單元式空氣調節機，各壓縮機對應的製冷環路為獨立環路，根據能源梯級利用原則，通過設定各製冷環路不同的蒸發溫度，各蒸發器的設定溫度按待處理空氣氣流方向從高到低設定，與常規機組相比，可以獲得更高的平均蒸發溫度，從而使得單元式空氣調節機整體的製冷效率更高。
附圖說明
圖1是本發明具體實施例1的結構示意圖。
圖2是本發明具體實施例1的原理框圖。
圖3是本發明具體實施例2的結構示意圖。
圖4是本發明具體實施例2的原理框圖。
具體實施方式
具體實施例1：
參照圖1和圖2，本實施例1包括機箱30，在機箱30中設有多個蒸發器、多臺壓縮機和多個冷凝器，所述蒸發器依次排列設置，第一個蒸發器的進風口與機箱的進風口連通、出風口與第二個蒸發器的進風口連通，第二個蒸發器的出風口與第三個蒸發器的進風口連通，依此類推，最後一個蒸發器的出風口與機箱的送風口16連通，形成從高溫到低溫的多蒸發溫度冷風通道結構；任一蒸發器的冷媒輸出端連接一臺壓縮機的冷媒輸入端，該壓縮機的冷媒輸出端依次通過一冷凝器、節流裝置連接所述蒸發器的冷媒輸入端，構成一條獨立式製冷環路，其他蒸發器通過同樣連接方式與壓縮機、冷凝器和節流裝置連接，形成多條獨立式製冷環路；各製冷環路通過接入不同溫度的冷媒，形成多蒸發溫度的獨立式製冷環路結構；機箱30中設有進風口10和送風口16，進風口14連通蒸發器的進風端，蒸發器的出風端通過風機15連通送風口16或直接連通送風口16，形成經過多個獨立製冷環路的冷風通道，從而形成具有多個蒸發溫度結構的高效單元式空氣調節機。
本實施例中：
機箱30從下往上依次設置為壓縮機段30-1、空氣處理段30-2、風機段30-3和出風段30-4，空氣處理段30-2的側壁設有進風口10，出風段30-4側壁設有送風口16，空氣處理段30-2、風機段30-3和出風段30-4的內腔連通，在風機段30-3中設有風機15；所述多臺壓縮機和多個冷凝器設置在壓縮機段30-1中，所述蒸發器設置在空氣處理段30-2中，第一個蒸發器的進風端連通進風口10、出風端連通第二個蒸發器的進風端，依此類推，最後一個蒸發器的出風端通過風機段30-3內腔、出風段30-4內腔連通送風口16，形成梯級式空氣調節通道。
各蒸發器在空氣處理段30-2中水平放置，形成連續式非串聯梯級式空氣調節通道結構。
在機箱30中設有二個蒸發器、二臺壓縮機和二個冷凝器，壓縮機之一1為低溫壓縮機，壓縮機之二8為高溫壓縮機；低溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之一、節流裝置之一連接蒸發器之一4的冷媒進口，蒸發器之一4的冷媒出口連接低溫壓縮機的冷媒輸入端，形成低溫製冷環路；高溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之二、節流裝置之二連接蒸發器之二9的冷媒進口，蒸發器之二9的冷媒出口連接高溫壓縮機的冷媒輸入端，形成高溫製冷環路；即在機箱30中形成高、低二條製冷環路。
圖1為帶二個壓縮機的單元式空氣調節機設備構造簡圖。圖2為帶二個壓縮機的單元式空氣調節機製冷原理圖.
圖1、圖2中：1為低溫壓縮機，2為冷凝器，3為節流裝置，4為低溫蒸發器，5為冷卻水進水，6為冷卻水出水，7冷媒管，8為高溫壓縮機，9為高溫蒸發器，10為高溫蒸發器進風(即待處理空氣進風)，11為低溫蒸發器4的進風兼高溫蒸發器9的出風，12為低溫蒸發器出風，13為冷凝水盤，14為機組進風口，30-3為風機段，15為風機(可1個或多個)，30-4為送風段，16為送風口(可根據需要調整位置)。
圖2中左右兩側為單元式空氣調節機內的二條獨立製冷環路，蒸發器在處理空氣氣流方向上串聯布置。
高蒸發溫度製冷冷媒環路：高溫壓縮機8將冷媒壓縮後，冷媒進入冷凝器2，經過冷凝器2冷凝放熱後進入節流裝置3，經節流後進入高溫蒸發器9，冷媒經吸熱蒸發後由壓縮機8吸入至壓縮機，完成製冷冷媒環路。
低蒸發溫度製冷冷媒環路：低蒸發溫度製冷環路對應的壓縮機1將冷媒壓縮後，冷媒進入冷凝器2，經過冷凝器2冷凝放熱後進入節流裝置3，經節流後進入低溫蒸發器4，冷媒經吸熱蒸發後由壓縮機1吸入至壓縮機，完成製冷冷媒環路。
空氣處理環路：被處理的空氣從進風口14進入蒸發器高蒸發溫度段，然後依次串聯流經低溫蒸發器4，經過冷卻後由低溫蒸發器的出風口12排出後，經空氣處理段30-2內腔、風機段30-3和送風段30-4嶽從送風口16送出，完成空氣調節過程。風機15用於調節拓風量和排風速度。
該處理過程可根據實際處理過程，設定蒸發器二個不同的蒸發溫度，如10℃和13℃，可以獲得比一般設置相同蒸發溫度(10℃)的機組更高的平均蒸發溫度，從而獲得更高的製冷效率。
具體實施例2：
參照圖3和圖4，本實施例2的特點是：進一步地，在機箱30中設有三個蒸發器、三臺壓縮機和三個冷凝器，壓縮機之一為低溫壓縮機，壓縮機之二為中溫壓縮機，壓縮機之三為高溫壓縮機；低溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之一、節流裝置之一連接蒸發器一4的冷媒進口，蒸發器之一4的冷媒出口連接低溫壓縮機的冷媒輸入端，形成低溫製冷環路；中溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之二、節流裝置之二連接蒸發器之二9的冷媒進口，蒸發器之二9的冷媒出口連接中溫壓縮機的冷媒輸入端，形成中溫製冷環路；高溫壓縮機的冷媒輸出端依次通過冷凝器之三、節流裝置之三連接蒸發器之三20的冷媒進口，蒸發器之三的冷媒出口連接高溫壓縮機的冷媒輸入端，形成高溫製冷環路；即在機箱20中形成高、中、低三條製冷環路。
圖3為帶三個壓縮機的單元式空氣調節機設備構造簡圖，圖4為帶三個壓縮機的單元式空氣調節機製冷原理圖。
圖3、圖4中，1為低溫壓縮機，2為冷凝器，3為節流裝置，4為低溫蒸發器，5為冷卻水進水，6為冷卻水出水，7冷媒管，8為中溫壓縮機，9為中溫蒸發器，10為中溫蒸發器進風兼高溫蒸發器20出風，11為低溫蒸發器4的進風兼中溫蒸發器9的出風，12為低溫蒸發器出風，13為冷凝水盤，14為機組進風口，30-3為風機段，15為風機(可1個或多個)，30-4為送風段，16為送風口(可根據需要調整位置)。19為高溫壓縮機，20為高位蒸發器，21為高溫蒸發器進風(即待處理空氣進風)。
圖4中左、中、右為單元式空氣調節機內的3個獨立製冷環路，蒸發器在處理空氣氣流方向上串聯布置。
高蒸發溫度製冷冷媒環路：高溫壓縮機19將冷媒壓縮後，冷媒進入冷凝器2，經過冷凝器2冷凝放熱後進入節流裝置3，經節流後進入高溫蒸發器20，冷媒經吸熱蒸發後由壓縮機19吸入至壓縮機，完成製冷冷媒環路。
中蒸發溫度製冷冷媒環路：中溫壓縮機8將冷媒壓縮後，冷媒進入冷凝器2，經過冷凝器2冷凝放熱後進入節流裝置3，經節流後進入高溫蒸發器9，冷媒經吸熱蒸發後由壓縮機8吸入至壓縮機，完成製冷冷媒環路。
低蒸發溫度製冷冷媒環路：低蒸發溫度製冷環路對應的壓縮機1將冷媒壓縮後，冷媒進入冷凝器2，經過冷凝器2冷凝放熱後進入節流裝置3，經節流後進入低溫蒸發器4，冷媒經吸熱蒸發後由壓縮機1吸入至壓縮機，完成製冷冷媒環路。
空氣處理環路：被處理的空氣從進風口21進入蒸發器高蒸發溫度段，然後依次串聯流經中溫蒸發器9、低溫蒸發器4，經過冷卻後由出口12排出，並從送風口18送出，完成空氣調節過程。
該處理過程可根據實際處理過程，設定蒸發器3個不同的蒸發溫度，如10℃、12.5℃、15℃等，可以獲得比一般設置相同蒸發溫度(10℃)的機組更高的平均蒸發溫度，從而獲得更高的製冷效率。
其他具體實施例：
本發明基礎實施例的特點在於：即在機箱30中形成高、次高、中、低四條及四條以上製冷環路，形成多條具有不同溫度結構的製冷環路。其餘同具體實施例1。