專利名稱：可降低自身工作環(huán)境溫度的風冷熱泵冷水機組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風冷熱泵冷水機組，尤其是一種可降低自身工作環(huán)境溫度的風冷熱泵冷水機組。
背景技術：
目前我國空調使用的氣候類型屬于T1類，國家相關標準該類空調夏季制冷運行極限溫度為43℃，空調制造企業(yè)按該標準為依據進行生產制造。但由于我國氣候多樣性，夏季高溫的溫度增高及持續(xù)天數的加長，以及空調安裝的位置情況造成實際使用時環(huán)境溫度經常高于43℃，在最需要使用空調的季節(jié)，機組常不能正常運行或卸載，給用戶造成不便，同時給廠家售后服務帶來了很大的難度，為此部分廠家試圖通過制冷系統(tǒng)設計來提高運行范圍，但考慮到成本因素及空調壓縮機系統(tǒng)特點，提高的溫度是非常有限的，約在2-3℃之間。另外由于空調安裝位置的制約，還會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)化設計，是不能徹底解決該類問題的。同時機組在夏季高溫工況下長期運行不但影響其可靠性及使用壽命，而且運行能耗也大大增加。目前也有一些解決解決夏季空調高溫運行節(jié)能的辦法。它們的重點均只放在分體式空調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，同時對空調運行時可靠性問題的研究也很少。這些方案在原理上雖然可行，但在實際效果及應用可行性上卻有著或多或少的問題分體式空調安裝位置可能使冷凝水不能或不易接到室外機冷凝器上；節(jié)能的效果不僅冷凝水量有關還與冷凝水與冷凝器之間的換熱效果有直接關系，冷凝水量與開機時間、室內溫濕度有關，其水量是不穩(wěn)定的；換熱效果和換熱形式直接相關，目前大多數的情況是冷凝水流過翅片，相互間只是簡單的傳熱，換熱系數不高，也有少數采用水霧與翅片間進行換熱，但受到所采用的方法及分體空調結構的限制，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甚至更差。同時由于分體式空調目前屬于價格競爭激烈的家電產品，成本因素很敏感。由于上述可行性及成本原因，雖然該類技術思路提出很早但目前在市場上還未看到該類技術運用的分體式空調器。同時該類節(jié)能方案只是在分體空調領域在探討使用，目前在大型風冷熱泵機組上行業(yè)內從未探討和使用過。隨著目前大型風冷熱泵冷水機組在工建項目中的使用越來越多，該類機組同樣面臨夏季高溫運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組的能耗占建筑總能耗的比重大的特點，面對的問題更突出。

發(fā)明內容
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)境溫度的風冷熱泵冷水機組，使用該機組與目前的風冷熱泵冷水機組相比，有明顯地提高機組在夏季對高溫環(huán)境的耐侯性，可大大提高機組夏季制冷運行可靠性，并具有明顯節(jié)能的特點。
本發(fā)明包括箱體，箱體內設置有室外冷凝器、壓縮機、節(jié)流部件、電控系統(tǒng)、室外風機系統(tǒng)、水冷換熱器，構成該冷水機組的制冷系統(tǒng)，冷水機組內設有水噴霧裝置。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。箱體內設有制冷系統(tǒng)進水接口、制冷系統(tǒng)出水接口和水噴霧裝置進水接口，其中制冷系統(tǒng)進水接口和制冷系統(tǒng)出水接口與空調系統(tǒng)末端相連，水噴霧裝置的進水接口與水源相連接。箱體外還設置有溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與電控系統(tǒng)相連，電控系統(tǒng)與冷水機組的被控電氣部件相連。
所述的水霧化裝置為能產生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風口空氣溫度的作用，通過所噴霧滴蒸發(fā)來降低機組冷凝器側的空氣進氣溫度，提高機組冷凝器與空氣間的換熱溫差，從而改善機組冷凝側的換熱環(huán)境和換熱效果，降低了機組的冷凝壓力及運行的整機功率，提高了機組在夏季高溫環(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)明的結構示意圖；2.圖2為水噴霧裝置結構示意圖；3.圖3為水噴霧裝置控制機理程序流程圖。
具體實施例方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括箱體1，箱體1內設置有室外冷凝器3、壓縮機13、節(jié)流部件12、電控系統(tǒng)8、室外風機系統(tǒng)2、水冷換熱器11，構成該冷水機組的制冷系統(tǒng)。冷水機組內設有水噴霧裝置，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內設有制冷系統(tǒng)進水接口9、制冷系統(tǒng)出水接口10和水噴霧裝置進水接口7。制冷系統(tǒng)進水接口9和制冷系統(tǒng)出水接口10與空調系統(tǒng)末端相連，水噴霧裝置進水接口7與水源相連接。箱體1外還設置有溫濕度傳感器4，溫濕度傳感器4與電控系統(tǒng)8相連，電控系統(tǒng)8與冷水機組的被控電氣部件相連。
在夏季高溫環(huán)境運行時，機組先測定環(huán)境空氣的溫度和相對濕度，通過機組的控制器運算得出濕球溫度，即確定了機組通過水噴霧裝置能將空氣降到的理論最低溫度，計算出干濕球溫差ΔT。機組通過采樣裝置測出開機后的壓縮機運行電流I0，根據分析，環(huán)境干球溫度每降1℃，機組能耗將減少3％，通過以上關系可知機組降溫前后的運行功率將減少0.03*ΔT*P降溫前，由于機組運行的電壓不變，控制器通過運算可得出最低運行電流IG。同時根據空氣調節(jié)原理，控制器可在線計算出降溫所需的最大耗水流量QMAX升/小時(L/h)。有了最低運行電流IG、最大耗水流量QMAX后，控制器即可通過周期性采樣壓縮機電流值及計算該電流值隨時間的變化率，有這兩個參數即可通過模糊控制方式，控制水噴霧裝置的噴霧量，達到即降低機組進氣溫度及機組能耗又能節(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)即降溫后的運行功率將減少η，由于機組的電壓和負載不變，節(jié)能后電流將降低η，即η＝(I0-IG)/I0其中I0為開機后采樣得到的空調機組壓縮機的當前工作電流(單位安培，A)，IG為節(jié)能裝置工作時空調機組壓縮機可達到的最低電流(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到的穩(wěn)態(tài)控制目標。
1.輸入變量EI為工作電流與目標電流的誤差IC-IG，IC為測得的當前工作電流(單位安培，A)。通常，空調機組的運行功率在額定功率的70％～130％內變化，所以電流誤差的實際變化范圍設為[-0.3*IR，0.3*IR]A，IR為空調機組/壓縮機的額定電流(A)。
EIC為工作電流的變化率，計算公式如式(3)EIC(k)=Ic(k-1)-Ic(k)IS---(3)]]>可以設電流的采樣周期為5分鐘，工作電流的變化率的實際變化范圍設為[-0.0003，+0.0003]A/s。
2.輸出變量U噴霧流量(Flow)的調整值ΔF(L/s)；設噴霧流量的實際變化范圍為[-QMAX/6，+QMAX/6]，QMAX為已計算出的降溫所需的最大耗水流量(單位升/小時，L/h)。
3.量化因子設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個調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，當電流誤差EI較大時，模糊控制的首要任務是消除誤差，這時，對電流誤差在控制規(guī)則中的加權應該大些，因此，取α1＝0.7；反之，當電流誤差較小時，系統(tǒng)已接近穩(wěn)態(tài)，控制系統(tǒng)的首要任務是使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，為此必須減小超調，這樣應該加大電流誤差變化EIC在控制規(guī)則中的加權。因此，取α0＝0.3。
水噴霧裝置控制機理程序如圖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℃，也可根據實際情況現場自行設置。當環(huán)境溫度低于閥值溫度時，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，以降低室外機進風側的溫度。
權利要求
1.可降低自身工作環(huán)境溫度的風冷熱泵冷水機組，包括箱體，箱體內設置有室外冷凝器、壓縮機、節(jié)流部件、電控系統(tǒng)、室外風機系統(tǒng)、水冷換熱器，構成該冷水機組的制冷系統(tǒng)，其特征在于冷水機組內設有水噴霧裝置；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；箱體內設有制冷系統(tǒng)進水接口、制冷系統(tǒng)出水接口和水噴霧裝置進水接口，其中制冷系統(tǒng)進水接口和制冷系統(tǒng)出水接口與空調系統(tǒng)末端相連，水噴霧裝置的進水接口與水源相連接；箱體外設置有溫濕度傳感器，溫濕度傳感器與電控系統(tǒng)相連，電控系統(tǒng)與冷水機組的被控電氣部件相連。
2.如權利要求1所述的可降低自身工作環(huán)境溫度的風冷熱泵冷水機組，其特征在于所述的水霧化裝置為能產生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)明涉及一種風冷熱泵冷水機組。在高溫情況下，現有的冷水機組往往不能正常運行或卸載。本發(fā)明中的冷水機組內設有由電磁閥、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風口空氣溫度的作用，通過所噴霧滴蒸發(fā)來降低機組冷凝器側的空氣進氣溫度，提高機組冷凝器與空氣間的換熱溫差，從而改善機組冷凝側的換熱環(huán)境和換熱效果，降低了機組的冷凝壓力及運行的整機功率，提高了機組在夏季高溫環(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)先權日2006年3月15日
發(fā)明者丁強, 黃國輝, 王劍, 姜周曙 申請人:杭州電子科技大學