專利名稱：人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為滿足國民生產(chǎn)和科學(xué)研究的需要，許多行業(yè)需要建造可以控制空氣 溫濕度的人工環(huán)境室。各種人工環(huán)境室對溫濕度的控制要求并不一樣。譬 如測定空調(diào)性能的焓差室的外側(cè)室(用于模擬室外環(huán)境的溫濕度)，要求較
大的溫濕度控制范圍，溫度從一7 +52。C，相對濕度從16% 87% (詳見國 家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7725-2004)。如果需要進(jìn)行空調(diào)的低溫啟動試驗，溫度范圍甚 至要低至一2(TC。
請參閱


圖1，現(xiàn)有的人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)，在人工環(huán)境室1內(nèi)具有一 熱交換風(fēng)道IO，所述制冷系統(tǒng)包括空調(diào)風(fēng)機(jī)ll、電加濕裝置12、電加熱裝 置13、蒸發(fā)器14、節(jié)流元件15和壓縮冷凝機(jī)組16。其中蒸發(fā)器14 (大多 是直冷式制冷盤管)既用來降溫又用來除濕，電加熱裝置13和電加濕裝置 12分別用于彌補(bǔ)冷量負(fù)荷和除濕負(fù)荷，最終達(dá)到人工環(huán)境室l內(nèi)的溫濕度 達(dá)到工況要求，滿足試驗所需。
上述人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器14無法兼顧各種溫濕度工況條 件，并會造成能源的浪費。例如，為了滿足低濕度的試驗工況，蒸發(fā)器14 通常設(shè)計為具有較大的除濕量。那么在高濕度的試驗工況時，開啟蒸發(fā)器 14后由于除濕效果明顯，就需要加大電加濕裝置12的輸出，這就導(dǎo)致了能源浪費。有時，甚至電加濕裝置12全力輸出仍不能平衡蒸發(fā)器14的除濕，
并且人工環(huán)境室的試驗件(如空調(diào)機(jī))的運(yùn)行有時會進(jìn)一步加大這種矛盾， 致使無法滿足高濕度工況條件。因此最后的設(shè)計結(jié)果只能求取經(jīng)濟(jì)性和實 用性的平衡，導(dǎo)致對于低濕度和高濕度等極端工況是很難滿足的。
實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，既可滿足各類 試驗工況條件，又能節(jié)約能源，很好的解決了上述技術(shù)問題。
本實用新型人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一壓縮冷 凝機(jī)組和一熱交換風(fēng)道，所述熱交換風(fēng)道在所述人工環(huán)境室內(nèi)，所述系統(tǒng) 還包括在同一個熱交換風(fēng)道內(nèi)且與同一臺壓縮冷凝機(jī)組相連的第一蒸發(fā)器
和第二蒸發(fā)器；
所述第一蒸發(fā)器在所述熱交換風(fēng)道的回風(fēng)方向的最前面，占據(jù)所述熱 交換風(fēng)道的全部截面，所述第一蒸發(fā)器的翅距為8—16mm;
所述第二蒸發(fā)器在所述熱交換風(fēng)道的回風(fēng)方向上位于所述第一蒸發(fā)器 之后，占據(jù)所述熱交換風(fēng)道的部分截面，所述第二蒸發(fā)器的翅距為3—6mm;
所述第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器均為直冷式盤管。
本實用新型人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)，采用一臺壓縮冷凝機(jī)組配合雙蒸 發(fā)器的結(jié)構(gòu)，雙蒸發(fā)器的位置、占據(jù)熱交換風(fēng)道的截面、翅距都不同，從 而使第一蒸發(fā)器側(cè)重于降溫，第二蒸發(fā)器側(cè)重于除濕。對于不同溫濕度工 況要求，雙蒸發(fā)器可以開啟任一臺或同時開啟。本實用新型不僅提高了人 工環(huán)境室對各種溫濕度工況的控制范圍和控制精度，還可以節(jié)約能源。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明
圖1是現(xiàn)有的人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)的示意圖； 圖2是本實用新型人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)的示意圖。 圖中附圖標(biāo)記為l一人工環(huán)境室；IO —熱交換風(fēng)道；ll一空調(diào)風(fēng)機(jī)； 12—電加濕裝置；13—電加熱裝置；14一蒸發(fā)器；15 —節(jié)流元件；16 —壓
縮冷凝機(jī)組；241—第一蒸發(fā)器；242—第二蒸發(fā)器；251—第一節(jié)流元件； 252—第二節(jié)流元件；271—第一切換閥；272—第二切換閥。
具體實施方式
請參閱圖2，本實用新型人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)包括壓縮冷凝機(jī)組16 和熱交換風(fēng)道10，熱交換風(fēng)道IO在人工環(huán)境室1內(nèi)，所述制冷系統(tǒng)還包括 在同一個熱交換風(fēng)道10內(nèi)且與同一臺壓縮冷凝機(jī)組16相連的第一蒸發(fā)器 241和第二蒸發(fā)器242:
第一蒸發(fā)器241在熱交換風(fēng)道10的回風(fēng)方向的最前面，占據(jù)熱交換風(fēng) 道10的全部截面，第一蒸發(fā)器241的翅距為8 — 16腿；
第二蒸發(fā)器242在熱交換風(fēng)道10的回風(fēng)方向上位于第一蒸發(fā)器241之 后，占據(jù)熱交換風(fēng)道10的部分截面，第二蒸發(fā)器242的翅距為3—6mm;
第一蒸發(fā)器241和第二蒸發(fā)器242均為直冷式盤管。
所述制冷系統(tǒng)還包括空調(diào)風(fēng)機(jī)11、電加濕裝置12、電加熱裝置13均 與現(xiàn)有的人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)相同?，F(xiàn)有的人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)中， 由于只有一個蒸發(fā)器14，因此只有一個節(jié)流元件15在蒸發(fā)器14的入口管道上。本實用新型由于有兩個蒸發(fā)器241、 242，所以有兩個節(jié)流元件271、 272分別在兩個蒸發(fā)器241、 242的入口管道上。 所述制冷系統(tǒng)還包括
第一切換閥271，在第一蒸發(fā)器241的入口管道上，控制第一蒸發(fā)器 241的啟閉；
第二切換閥272，在第二蒸發(fā)器242的入口管道上，控制第二蒸發(fā)器 242的啟閉。
圖2所示的人工環(huán)境室的制冷系統(tǒng)中具有兩個切換閥271、 272分別安 裝在兩個蒸發(fā)器241、 242的入口管道上。也可以采用一個三通切換閥(未 圖示)，該三通切換閥安裝在壓縮冷凝機(jī)組16的出口管道、第一蒸發(fā)器241 的入口管道、第二蒸發(fā)器242的入口管道的三條管道連接處，控制第一蒸 發(fā)器241和/或第二蒸發(fā)器242的啟閉。這樣，該三通切換閥就等效于圖2 中的兩個切換閥271、 272，并可取代之。
本實用新型的制冷系統(tǒng)控制人工環(huán)境室的溫濕度工況，采用了一臺壓 縮冷凝機(jī)組帶兩個蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。兩個蒸發(fā)器釆用不同設(shè)計使得它們分別 側(cè)重降溫和除濕，根據(jù)試驗工況的不同通過液路閥門的開關(guān)來進(jìn)行兩個蒸 發(fā)器的切換。高濕度工況時關(guān)掉第二蒸發(fā)器，只采用第一蒸發(fā)器，此時除 濕效果差，換熱量中的顯熱比例得到提高，潛熱比例則相對降低，這樣就 減少了電加濕裝置的輸出。低濕度工況時則關(guān)掉第一蒸發(fā)器，只采用第二 蒸發(fā)器，此時除濕效果好，換熱量中的顯熱比例相對降低，潛熱比例相對 提高，這樣就減少了電加熱裝置的輸出。而對于環(huán)境溫度與蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力接近的工況，則同時打開兩個蒸發(fā)器，增大換熱面積，來滿足試驗需要 的換熱量。這樣通過兩個蒸發(fā)器的切換大大增加了人工環(huán)境室試驗工況的 控制范圍，同時也起到了節(jié)能的效果。
本實用新型中的壓縮冷凝機(jī)組可以是定頻壓縮冷凝機(jī)組，也可以是變 頻壓縮冷凝機(jī)組。目前出于節(jié)能考慮，壓縮冷凝機(jī)組越來越傾向于采用變 頻壓縮機(jī)組，但存在若干技術(shù)難點。
其一是變頻壓縮機(jī)組在低頻輸出時由于蒸發(fā)壓力的提高而導(dǎo)致在高溫 低濕工況時，采用
圖1所示的單蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，其蒸發(fā)溫度高于或接近 工況的露點溫度，從而導(dǎo)致無法除濕。而如果采用本實用新型，由于第二 蒸發(fā)器只通過部分回風(fēng)，降低了蒸發(fā)壓力，從而使變頻壓縮機(jī)組在此類工 況條件也可以使用。
其二是變頻壓縮機(jī)組在低頻長時間運(yùn)行時的回油向題。對于
圖1所示 的單蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，在變頻壓縮機(jī)組低頻運(yùn)行時，由于蒸發(fā)器內(nèi)各管路 的流速變慢，很可能無法保證正?；赜?，如果長時間運(yùn)行，冷凍油會有存 在蒸發(fā)器內(nèi)，機(jī)組就有缺油的危險。而采用了本實用新型，壓縮機(jī)低頻運(yùn) 行時只開一個蒸發(fā)器，此時由于蒸發(fā)器內(nèi)分液管路數(shù)量較少，每一路蒸發(fā) 器管路內(nèi)的流速就會較高，從而保證了系統(tǒng)的正?；赜汀Ａ硗庥捎谧冾l機(jī) 組的冷量可以大幅度調(diào)節(jié)，而雙蒸發(fā)器的蒸發(fā)面積也可大幅度的調(diào)節(jié)，故 此實用新型可以更好的匹配變頻機(jī)組。
由上可見，本實用新型對變頻機(jī)組在人工環(huán)境室的使用會根據(jù)不同的 熱負(fù)荷，調(diào)節(jié)制冷量和除濕量，從而盡可能地節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)電加熱和電加 濕的輸出，有效的減少了能源的浪費。將
圖1和圖2對比可知，本實用新型的創(chuàng)新設(shè)計在于增加了第二蒸發(fā)
器242。第二蒸發(fā)器242在熱交換風(fēng)道10的回風(fēng)方向上位于第一蒸發(fā)器241 (即
圖1中的蒸發(fā)器14)之后，僅占據(jù)熱交換風(fēng)道10的部分截面，翅距為 3—6mm，側(cè)重于除濕。增加第二蒸發(fā)器242后的制冷系統(tǒng)能否滿足更大范 圍的溫濕度工況要求，下面舉一實例分析說明。
以測定空調(diào)性能的焓差室的外側(cè)室為例，做國標(biāo)規(guī)定的最大運(yùn)行制冷 干球溫度為43。C、濕球溫度為26"C的工況。假定壓縮冷凝機(jī)組的制冷能力 為14kW，熱交換風(fēng)道的風(fēng)量為3600kg/h。由于人工環(huán)境室內(nèi)存在熱負(fù)荷， 再假定回風(fēng)狀態(tài)為47°C/27. 5°C (此工況的露點溫度為20. 4°C)(為減化計 算假定空氣比熱Cp=lkj/(kg °C))。
對
圖1所示的制冷系統(tǒng)，經(jīng)過蒸發(fā)器14后的空氣溫度為47 — 14/(1X 3600/3600) =33。C遠(yuǎn)大于20. 4°C，可見在14kW的制冷量下，
圖1中的蒸發(fā) 器14無法滿足除濕要求，該系統(tǒng)達(dá)不到該環(huán)境工況。
對圖2所示的制冷系統(tǒng)，由于第二蒸發(fā)器242只占據(jù)熱交換風(fēng)道10的 部分截面，那么經(jīng)過第二蒸發(fā)器242的風(fēng)量也只有一部分(假定一半的風(fēng) 量經(jīng)過第二蒸發(fā)器242)。那么經(jīng)過第二蒸發(fā)器242后的部分空氣溫度為47 —14/ (1X1800/3600) 二19。C，可見經(jīng)過第二蒸發(fā)器242的部分空氣出風(fēng) 溫度低于露點溫度，第二蒸發(fā)器242可以滿足除濕要求，該系統(tǒng)可以達(dá)到 該環(huán)境工況。當(dāng)然，經(jīng)過第二蒸發(fā)器242的空氣和未經(jīng)過第二蒸發(fā)器242 的空氣混合后溫度也約為33°C。
在測定空調(diào)性能的焓差室的外側(cè)室時，本實用新型的第一蒸發(fā)器241的翅距的優(yōu)選值為lOmm，第二蒸發(fā)器242的翅距的優(yōu)選值為4腿。
由以上估算可知，
圖1所示的制冷系統(tǒng)無法滿足該工況要求，而圖2 所示的制冷系統(tǒng)可以滿足該工況要求。由于人工環(huán)境室的循環(huán)風(fēng)量有要求， 不可以隨意減小，對于
圖1所示的制冷系統(tǒng)來說，為了達(dá)到該工況要求， 只能增大壓縮冷凝機(jī)組16的能力。而這樣經(jīng)過蒸發(fā)器14的出風(fēng)溫度必然 降低很多，為達(dá)到工況的溫度要求，又需要增大電加熱量來彌補(bǔ)?？梢?， 圖2所示的制冷系統(tǒng)不僅增大了人工環(huán)境室的溫濕度控制范圍，還比
圖1 所示的制冷系統(tǒng)要節(jié)能。
對于高溫高濕度的工況，圖2所示的制冷系統(tǒng)可以僅啟用第一蒸發(fā)器 241，由于第一蒸發(fā)器241的翅片間距較大，減小了換熱器在凝露時的翅片 效率和濕換熱系數(shù)，僅啟用第一蒸發(fā)器241時的圖2所示的制冷系統(tǒng)比
圖1 所示的制冷系統(tǒng)減小了不必要的除濕量，也就減少了電加濕裝置12的輸出， 最終達(dá)到了節(jié)能的目的。
綜上所述，本實用新型不僅結(jié)構(gòu)簡單、改造方便，而且增大了人工環(huán) 境室的溫濕度控制范圍，并能有效節(jié)能。本實用新型在配合變頻壓縮機(jī)組 時，可以取得更佳的節(jié)能效果。
權(quán)利要求1. 一種人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一壓縮冷凝機(jī)組和一熱交換風(fēng)道，所述熱交換風(fēng)道在所述人工環(huán)境室內(nèi)，其特征是所述系統(tǒng)還包括在同一個熱交換風(fēng)道內(nèi)且與同一臺壓縮冷凝機(jī)組相連的第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器；所述第一蒸發(fā)器在所述熱交換風(fēng)道的回風(fēng)方向的最前面，占據(jù)所述熱交換風(fēng)道的全部截面，所述第一蒸發(fā)器的翅距為8—16mm；所述第二蒸發(fā)器在所述熱交換風(fēng)道的回風(fēng)方向上位于所述第一蒸發(fā)器之后，占據(jù)所述熱交換風(fēng)道的部分截面，所述第二蒸發(fā)器的翅距為3—6mm；所述第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器均為直冷式盤管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，其特征是: 所述系統(tǒng)還包括第一切換閥，在所述第一蒸發(fā)器的入口管道上，控制第一蒸發(fā)器的啟閉；第二切換閥，在所述第二蒸發(fā)器的入口管道上，控制第二蒸發(fā)器的啟閉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，其特征是: 所述系統(tǒng)還包括三通切換閥，在所述制冷系統(tǒng)的壓縮冷凝機(jī)組的出口管道、第一蒸發(fā) 器的入口管道、第二蒸發(fā)器的入口管道的三條管道連接處，控制所述第一 蒸發(fā)器和/或第二蒸發(fā)器的啟閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，其特征是所述壓縮冷凝機(jī)組為定頻壓縮冷凝機(jī)組或變頻壓縮冷凝機(jī)組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，其特征是所述第一蒸發(fā)器的翅距為lOmra，所述第二蒸發(fā)器的翅距為4mm。
專利摘要本實用新型公開了一種人工環(huán)境室的雙蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一壓縮冷凝機(jī)組和一熱交換風(fēng)道，所述熱交換風(fēng)道在所述人工環(huán)境室內(nèi)，其特征是所述系統(tǒng)還包括在同一個熱交換風(fēng)道內(nèi)且與同一臺壓縮冷凝機(jī)組相連的第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器；所述第一蒸發(fā)器在所述熱交換風(fēng)道的回風(fēng)方向的最前面，占據(jù)所述熱交換風(fēng)道的全部截面，所述第一蒸發(fā)器的翅距為8-16mm；所述第二蒸發(fā)器在所述熱交換風(fēng)道的回風(fēng)方向上位于所述第一蒸發(fā)器之后，占據(jù)所述熱交換風(fēng)道的部分截面，所述第二蒸發(fā)器的翅距為3-6mm；所述第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器均為直冷式盤管。本實用新型提高了人工環(huán)境室對各種溫濕度工況的控制范圍和控制精度，還有節(jié)能的效用。
文檔編號F25B5/02GK201314723SQ200820060779
公開日2009年9月23日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者勝 劉, 鵬 張, 圣 李 申請人:上海佐竹冷熱控制技術(shù)有限公司