[发明专利]结合辐射供冷的热湿分段处理空调装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结合辐射供冷的热湿分段处理空调装置及方法，属于制冷空调系统设计和制造的技术领域。

背景技术

传统空调系统一般采用低温冷冻水对空气进行降温除湿处理，而为了达到除湿的目的，冷冻水的温度较低，这就需要较低的蒸发温度，因此机组的性能系数较低，能耗较高。另外，水泵和冷却塔耗能在空调系统总能耗中所占比例越来越大，普通冷水机组冷冻水供回水温差一般为5℃，若能采用大温差的冷冻水循环则可降低水泵能耗，但另一方面冷冻水的大温差小流量循环又会降低换热器内流体的换热效果。

近年来国内外研究表明，与传统空调系统相比，辐射供冷（主要包括吊顶辐射供冷及地板辐射供冷）有许多突出优点。然而辐射供冷也有其自身的缺点，主要表现为若地板表面温度低于空气露点温度表面会结露，另外系统应用于冷负荷较大的地区，系统的供冷能力较弱（特别是地板辐射供冷系统），针对辐射供冷存在的问题国内外研究者也提出不少解决方案，比如用置换通风或者溶液除湿通风等方法来降低房间内的空气湿度，但是这样的系统需要两套装置，结构复杂，并且设备初投资以及运行维护费用也较大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是解决现有空调系统中蒸发温度较低，水泵能耗较大，系统复杂以及辐射供冷系统供冷能力不足，易结露等问题，提供一种高效的结合辐射供冷的热湿分段处理空调装置及方法。

技术方案：本发明结合辐射供冷的热湿分段处理空调系统包括冷水机组、空气处理器、辐射盘管、水泵、管道及数个电磁阀。冷水机组的冷冻水输出端接水泵输入端，水泵输出端分别接第一电磁阀的输入端和第二电磁阀的输入端，第一电磁阀的输出端接空气处理器的第一输入端，空气处理器的第一输出端分别接第三电磁阀的输入端和第四电磁阀的输入端，第二电磁阀的输出端和第三电磁阀的输出端接辐射盘管的输入端，辐射盘管的输出端接冷水机组的输入端，第四电磁阀的输出端接冷水机组的输入端，空气处理器的第二输出端通过第一管道接房间的输入端，房间的输出端通过第二管道接空气处理器的第二输入端。

       本发明中冷水机组制取的冷冻水为大温差循环，供回水温差约为7℃-10℃，而为了实现高效的冷冻水大温差循环，机组采用非共沸制冷剂，利用非共沸制冷剂的温度滑移特性来实现制冷剂和冷冻水在蒸发器内良好的温度匹配，从而改善制冷剂与冷冻水的换热效果，使制冷循环逼近洛伦兹循环，进而提高机组性能。

       本发明中由于冷冻水的大温差循环以及非共沸制冷剂的采用，机组的蒸发温度比普通冷水机组的蒸发温度高。另外冷冻水的大温差小流量循环也会降低水泵能耗。

       本发明中系统流程为：冷水机组制取的冷冻水经过水泵的加压后通过第一电磁阀进入空气处理器，冷冻水冷却空气后水温升高，而后经过第三电磁阀进入辐射盘管释放冷量，最后冷冻水回水进入冷水机组冷却从而进行下一个循环。房间的回风和新风在空气处理器内混合，然后与冷冻水进行热交换，降温除湿后的空气送入房间承担房间的湿负荷和部分显热负荷。而辐射盘管与房间换热承担房间的另外一部分显热负荷。

       由于房间的冷负荷会随着室外环境及室内热源的变化而变化，本发明设计出在不同负荷下的空调系统运行模式。串联模式：这是系统设计的基本模式，关闭第二电磁阀和第四电磁阀，打开第一电磁阀和第三电磁阀，冷冻水经水泵进入空气处理器冷却空气后进入辐射盘管最终返回冷水机组。并联模式：打开第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀，关闭第三电磁阀，冷冻水经过水泵后一路进入空气处理器处理空气，一路进入辐射盘管，换热过后的两路冷冻水再混合进入冷水机组。全空气处理模式：关闭第二电磁阀和第三电磁阀，打开第一电磁阀和第四电磁阀，冷冻水进入空气处理器换热后直接返回冷水机组。辐射供冷模式：关闭第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀，打开第二电磁阀，冷冻水直接进入辐射盘管换热后返回冷水机组。

有益效果：本发明的有益效果是：

1. 该系统中送风承担室内的湿负荷和部分显热负荷，而辐射供冷承担另外的显热负荷，实现了热湿分段处理，系统能量利用率高，节能效果好；

2. 利用非共沸制冷剂的温度滑移特性实现冷冻水和制冷剂在换热器内的良好的温度匹配，从而提高换热器的换热效果，逼近洛伦兹循环进一步提高机组性能系数；

3. 该系统提高了冷水机组的蒸发温度，从而提高了系统的性能系数，同时大温差的冷冻水循环降低了水泵功耗进一步达到节能的目的；