專利名稱：可降低自身工作環(huán)境溫度的風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組，尤其是一種可降低自身工作環(huán)境溫度的風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組。
背景技術(shù)：
目前我國空調(diào)使用的氣候類型屬于T1類，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)該類空調(diào)夏季制冷運(yùn)行極限溫度為43℃，空調(diào)制造企業(yè)按該標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)制造。但由于我國氣候多樣性，夏季高溫的溫度增高及持續(xù)天數(shù)的加長，以及空調(diào)安裝的位置情況造成實(shí)際使用時(shí)環(huán)境溫度經(jīng)常高于43℃，在最需要使用空調(diào)的季節(jié)，機(jī)組常不能正常運(yùn)行或卸載，給用戶造成不便，同時(shí)給廠家售后服務(wù)帶來了很大的難度，為此部分廠家試圖通過制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)來提高運(yùn)行范圍，但考慮到成本因素及空調(diào)壓縮機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)，提高的溫度是非常有限的，約在2-3℃之間。另外由于空調(diào)安裝位置的制約，還會(huì)使這有限的提高溫度得不到發(fā)揮。因而通過制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是不能徹底解決該類問題的。同時(shí)機(jī)組在夏季高溫工況下長期運(yùn)行不但影響其可靠性及使用壽命，而且運(yùn)行能耗也大大增加。目前也有一些解決解決夏季空調(diào)高溫運(yùn)行節(jié)能的辦法。它們的重點(diǎn)均只放在分體式空調(diào)自身冷凝水回收和利用的節(jié)能方案上，且冷凝水均用于冷卻冷凝器，同時(shí)對空調(diào)運(yùn)行時(shí)可靠性問題的研究也很少。這些方案在原理上雖然可行，但在實(shí)際效果及應(yīng)用可行性上卻有著或多或少的問題分體式空調(diào)安裝位置可能使冷凝水不能或不易接到室外機(jī)冷凝器上；節(jié)能的效果不僅冷凝水量有關(guān)還與冷凝水與冷凝器之間的換熱效果有直接關(guān)系，冷凝水量與開機(jī)時(shí)間、室內(nèi)溫濕度有關(guān)，其水量是不穩(wěn)定的；換熱效果和換熱形式直接相關(guān)，目前大多數(shù)的情況是冷凝水流過翅片，相互間只是簡單的傳熱，換熱系數(shù)不高，也有少數(shù)采用水霧與翅片間進(jìn)行換熱，但受到所采用的方法及分體空調(diào)結(jié)構(gòu)的限制，效果也很差，水霧中霧滴直徑大，未使霧滴在翅片上蒸發(fā)，換熱效果與冷凝水直接流過翅片相當(dāng)甚至更差。同時(shí)由于分體式空調(diào)目前屬于價(jià)格競爭激烈的家電產(chǎn)品，成本因素很敏感。由于上述可行性及成本原因，雖然該類技術(shù)思路提出很早但目前在市場上還未看到該類技術(shù)運(yùn)用的分體式空調(diào)器。同時(shí)該類節(jié)能方案只是在分體空調(diào)領(lǐng)域在探討使用，目前在大型風(fēng)冷熱泵機(jī)組上行業(yè)內(nèi)從未探討和使用過。隨著目前大型風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組在工建項(xiàng)目中的使用越來越多，該類機(jī)組同樣面臨夏季高溫運(yùn)行的可靠性及能耗增加兩大問題，由于其使用場合一般為公用場合且機(jī)組的能耗占建筑總能耗的比重大的特點(diǎn)，面對的問題更突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種在夏季能降低自身工作環(huán)境溫度的風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組，使用該機(jī)組與目前的風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組相比，有明顯地提高機(jī)組在夏季對高溫環(huán)境的耐侯性，可大大提高機(jī)組夏季制冷運(yùn)行可靠性，并具有明顯節(jié)能的特點(diǎn)。
本發(fā)明包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置有室外冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流部件、電控系統(tǒng)、室外風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、水冷換熱器，構(gòu)成該冷水機(jī)組的制冷系統(tǒng)，冷水機(jī)組內(nèi)設(shè)有水噴霧裝置。所述的水噴霧裝置由電磁閥、水精濾裝置、水霧化裝置、噴霧輸送裝置依次相連構(gòu)成。電磁閥為該系統(tǒng)入口，噴霧輸送裝置為系統(tǒng)出口。箱體內(nèi)設(shè)有制冷系統(tǒng)進(jìn)水接口、制冷系統(tǒng)出水接口和水噴霧裝置進(jìn)水接口，其中制冷系統(tǒng)進(jìn)水接口和制冷系統(tǒng)出水接口與空調(diào)系統(tǒng)末端相連，水噴霧裝置的進(jìn)水接口與水源相連接。箱體外還設(shè)置有溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與電控系統(tǒng)相連，電控系統(tǒng)與冷水機(jī)組的被控電氣部件相連。
所述的水霧化裝置為能產(chǎn)生20-100μm直徑霧滴的超聲波噴霧裝置、離心式噴霧裝置、高壓柱塞泵噴霧裝置中的任何一種。超聲波噴霧裝置、離心式噴霧裝置、高壓柱塞泵噴霧裝置均為成熟產(chǎn)品，可以通過市場取得。
本發(fā)明中的水噴霧裝置起到降低進(jìn)風(fēng)口空氣溫度的作用，通過所噴霧滴蒸發(fā)來降低機(jī)組冷凝器側(cè)的空氣進(jìn)氣溫度，提高機(jī)組冷凝器與空氣間的換熱溫差，從而改善機(jī)組冷凝側(cè)的換熱環(huán)境和換熱效果，降低了機(jī)組的冷凝壓力及運(yùn)行的整機(jī)功率，提高了機(jī)組在夏季高溫環(huán)境下的可靠性，并能明顯起到節(jié)能作用。


1.圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；2.圖2為水噴霧裝置結(jié)構(gòu)示意圖；3.圖3為水噴霧裝置控制機(jī)理程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括箱體1，箱體1內(nèi)設(shè)置有室外冷凝器3、壓縮機(jī)13、節(jié)流部件12、電控系統(tǒng)8、室外風(fēng)機(jī)系統(tǒng)2、水冷換熱器11，構(gòu)成該冷水機(jī)組的制冷系統(tǒng)。冷水機(jī)組內(nèi)設(shè)有水噴霧裝置，所述的水噴霧裝置由電磁閥15、水精濾裝置14、水霧化裝置6、噴霧輸送裝置5依次相連構(gòu)成。電磁閥15為該系統(tǒng)入口，噴霧輸送裝置5為系統(tǒng)出口。箱體1內(nèi)設(shè)有制冷系統(tǒng)進(jìn)水接口9、制冷系統(tǒng)出水接口10和水噴霧裝置進(jìn)水接口7。制冷系統(tǒng)進(jìn)水接口9和制冷系統(tǒng)出水接口10與空調(diào)系統(tǒng)末端相連，水噴霧裝置進(jìn)水接口7與水源相連接。箱體1外還設(shè)置有溫濕度傳感器4，溫濕度傳感器4與電控系統(tǒng)8相連，電控系統(tǒng)8與冷水機(jī)組的被控電氣部件相連。
在夏季高溫環(huán)境運(yùn)行時(shí)，機(jī)組先測定環(huán)境空氣的溫度和相對濕度，通過機(jī)組的控制器運(yùn)算得出濕球溫度，即確定了機(jī)組通過水噴霧裝置能將空氣降到的理論最低溫度，計(jì)算出干濕球溫差ΔT。機(jī)組通過采樣裝置測出開機(jī)后的壓縮機(jī)運(yùn)行電流I0，根據(jù)分析，環(huán)境干球溫度每降1℃，機(jī)組能耗將減少3％，通過以上關(guān)系可知機(jī)組降溫前后的運(yùn)行功率將減少0.03*ΔT*P降溫前，由于機(jī)組運(yùn)行的電壓不變，控制器通過運(yùn)算可得出最低運(yùn)行電流IG。同時(shí)根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理，控制器可在線計(jì)算出降溫所需的最大耗水流量QMAX升/小時(shí)(L/h)。有了最低運(yùn)行電流IG、最大耗水流量QMAX后，控制器即可通過周期性采樣壓縮機(jī)電流值及計(jì)算該電流值隨時(shí)間的變化率，有這兩個(gè)參數(shù)即可通過模糊控制方式，控制水噴霧裝置的噴霧量，達(dá)到即降低機(jī)組進(jìn)氣溫度及機(jī)組能耗又能節(jié)約用水量的效果。
由上可知節(jié)能的比率η＝0.03×ΔT＝0.03×(T干-T濕) (1)即降溫后的運(yùn)行功率將減少η，由于機(jī)組的電壓和負(fù)載不變，節(jié)能后電流將降低η，即η＝(I0-IG)/I0其中I0為開機(jī)后采樣得到的空調(diào)機(jī)組壓縮機(jī)的當(dāng)前工作電流(單位安培，A)，IG為節(jié)能裝置工作時(shí)空調(diào)機(jī)組壓縮機(jī)可達(dá)到的最低電流(單位安培，A)；可得IG＝I0×(1-η) (2)IG就是下面的模糊控制算法需要達(dá)到的穩(wěn)態(tài)控制目標(biāo)。
1.輸入變量EI為工作電流與目標(biāo)電流的誤差I(lǐng)C-IG，IC為測得的當(dāng)前工作電流(單位安培，A)。通常，空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行功率在額定功率的70％～130％內(nèi)變化，所以電流誤差的實(shí)際變化范圍設(shè)為[-0.3*IR，0.3*IR]A，IR為空調(diào)機(jī)組/壓縮機(jī)的額定電流(A)。
EIC為工作電流的變化率，計(jì)算公式如式(3)EIC(k)=Ic(k-1)-Ic(k)IS---(3)]]>可以設(shè)電流的采樣周期為5分鐘，工作電流的變化率的實(shí)際變化范圍設(shè)為[-0.0003，+0.0003]A/s。
2.輸出變量U噴霧流量(Flow)的調(diào)整值ΔF(L/s)；設(shè)噴霧流量的實(shí)際變化范圍為[-QMAX/6，+QMAX/6]，QMAX為已計(jì)算出的降溫所需的最大耗水流量(單位升/小時(shí)，L/h)。
3.量化因子設(shè)輸入輸出變量的論域范圍均為{-3，-2，-1，0，1，2，3}，則EI的量化因子Kei＝10/IR；EIC的量化因子Keic＝10000；U的量化因子Ku＝QMAX/18；可以由尺度變換公式來得到實(shí)際的輸出噴霧流量FF＝F0+ΔF＝F0+Ku×U(4)F0可以取QMAX/6。
4.控制算法采用帶2個(gè)調(diào)整因子的模糊控制算法，控制規(guī)則如式(5)u=-[α0EI+(1-α0)EIC]EI=0,±1-[α1EI+(1-α1)EIC]EI=±2,±3---(5)]]>其中，取α0＝0.3，α1＝0.7，當(dāng)電流誤差EI較大時(shí)，模糊控制的首要任務(wù)是消除誤差，這時(shí)，對電流誤差在控制規(guī)則中的加權(quán)應(yīng)該大些，因此，取α1＝0.7；反之，當(dāng)電流誤差較小時(shí)，系統(tǒng)已接近穩(wěn)態(tài)，控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，為此必須減小超調(diào)，這樣應(yīng)該加大電流誤差變化EIC在控制規(guī)則中的加權(quán)。因此，取α0＝0.3。
水噴霧裝置控制機(jī)理程序如圖3所示，其中閥值溫度是指開啟噴霧節(jié)能裝置的室外環(huán)境溫度，一般取35～37℃，也可根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場自行設(shè)置。當(dāng)環(huán)境溫度低于閥值溫度時(shí)，無需改善工作環(huán)境，則停止噴霧裝置的工作。否則，需要開啟噴霧裝置工作，以降低室外機(jī)進(jìn)風(fēng)側(cè)的溫度。
權(quán)利要求
1.可降低自身工作環(huán)境溫度的風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組，包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置有室外冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流部件、電控系統(tǒng)、室外風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、水冷換熱器，構(gòu)成該冷水機(jī)組的制冷系統(tǒng)，其特征在于冷水機(jī)組內(nèi)設(shè)有水噴霧裝置；所述的水噴霧裝置由電磁閥、水精濾裝置、水霧化裝置、噴霧輸送裝置依次相連構(gòu)成，電磁閥為該系統(tǒng)入口，噴霧輸送裝置為系統(tǒng)出口；箱體內(nèi)設(shè)有制冷系統(tǒng)進(jìn)水接口、制冷系統(tǒng)出水接口和水噴霧裝置進(jìn)水接口，其中制冷系統(tǒng)進(jìn)水接口和制冷系統(tǒng)出水接口與空調(diào)系統(tǒng)末端相連，水噴霧裝置的進(jìn)水接口與水源相連接；箱體外設(shè)置有溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與電控系統(tǒng)相連，電控系統(tǒng)與冷水機(jī)組的被控電氣部件相連。
2.如權(quán)利要求1所述的可降低自身工作環(huán)境溫度的風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組，其特征在于所述的水霧化裝置為能產(chǎn)生20-100μm直徑霧滴的超聲波噴霧裝置、離心式噴霧裝置、高壓柱塞泵噴霧裝置中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組。在高溫情況下，現(xiàn)有的冷水機(jī)組往往不能正常運(yùn)行或卸載。本發(fā)明中的冷水機(jī)組內(nèi)設(shè)有由電磁閥、水精濾裝置、水霧化裝置、噴霧輸送裝置依次相連構(gòu)成的水噴霧裝置。電磁閥為該系統(tǒng)入口，噴霧輸送裝置為系統(tǒng)出口。箱體外設(shè)置有與電控系統(tǒng)相連的溫濕度傳感器。本發(fā)明中的水噴霧裝置起到降低進(jìn)風(fēng)口空氣溫度的作用，通過所噴霧滴蒸發(fā)來降低機(jī)組冷凝器側(cè)的空氣進(jìn)氣溫度，提高機(jī)組冷凝器與空氣間的換熱溫差，從而改善機(jī)組冷凝側(cè)的換熱環(huán)境和換熱效果，降低了機(jī)組的冷凝壓力及運(yùn)行的整機(jī)功率，提高了機(jī)組在夏季高溫環(huán)境下的可靠性，并能明顯起到節(jié)能作用。
文檔編號(hào)F25B1/00GK1818511SQ20061004985
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者丁強(qiáng), 黃國輝, 王劍, 姜周曙 申請人:杭州電子科技大學(xué)