一種制冷劑多環路健康空調的設計

摘 要：傳統空調系統的熱濕負荷都是由同一個冷源承擔，這會導致夏季室內盤管出現濕表面，從而滋生細菌，而現有的溫濕度獨立控制空調系統需設專門的新風處理設備，需要單獨的熱源，適用環境有限，由此文章提出了一種制冷劑多環路的健康空調。

關鍵詞：健康；工質多環路；溫濕分控；節能空調

1 概述

隨著我國建筑能耗的不斷增加，據統計數字[1]顯示，我國建筑能耗大約占社會總能耗的30%以上，而一般情況下，空調能耗約占建筑能耗的50%以上[2]。有關文獻[3]針對廣州地區的辦公樓辦公室和賓館客房進行了動態負荷模擬計算，結果如表1所示。

由表1可知，賓館建筑的高溫冷源承擔的負荷與總負荷的比值基本都大于辦公樓的對應值。賓館由于人員較少，顯熱負荷和潛熱負荷均較小，但其室內顯熱所占比例較大，高溫冷源承擔的符合比例也較大（6月-10月均在80%以上），節能潛力較大；辦公樓的高溫冷源承擔的負荷比例也基本在80%左右，同樣具有較大的節能潛力。由此說明將顯熱與潛熱分開處理有較大的節能潛力。

相關研究人員現已研制出了基于溶液除濕方式的溫濕度獨立控制空調系統[4]，其工作原理為：溶液除濕系統負責處理新風，使之承擔建筑的全部潛熱負荷、控制室內濕度。18℃的冷水送入輻射板或干式風機盤管等末端裝置，用于去除建筑的顯熱負荷、控制室內溫度。但溶液除濕機組的尺寸較大，需要單獨的熱源，所以其適用環境有限。針對上述問題，文章新型提供了一種制冷劑多環路健康空調，并對其結構特點以及工作原理進行了闡述。

2 結構與工作原理

2.1 空調結構

本空調的具體結構如圖1所示，用于對制冷劑一次壓縮的低壓壓縮機2的輸出端與用于對制冷劑二次壓縮的高壓壓縮機1的輸入端串聯，四通換向閥3的四個接口順次分別與第一換熱器4管程輸入端、高壓壓縮機1輸出端、第五換熱器10殼程輸出端及低壓壓縮機2輸入端相連接。

第一換熱器管程輸入端通過四通換向閥與高壓壓縮機的輸出端相連，第一換熱器管程輸出端與第五換熱器管程輸入端相連，第一換熱器殼程與空氣或者地下水相通用于與管程中的制冷劑進行熱交換。

第五換熱器管程輸出端分為兩條支路，第一條支路通過第一電子膨脹閥后又分為兩條支路，一條支路與第二換熱器管道程輸入端相連，另一條支路與第四換熱器管程輸入端相連；第二條支路通過第二電子膨脹閥與第三換熱器管程輸入端相連；第五換熱器殼程輸入端通過第一單向閥與第三換熱器管道程輸出端相連將第三換熱器的剩余冷量與其管程中的制冷劑進行熱交換，第五換熱器殼程輸出端通過四通換向閥與低壓壓縮機的輸入端相連。

第二換熱器殼程與室內干盤管相連通進行熱交換，第二換熱器管程輸出端與高壓壓縮機的輸入端相連。

第三換熱器殼程與新風機組相連通進行熱交換；第三換熱器管道程輸出端和與第五換熱器殼程輸出端相連的四通換向閥接頭之間安裝有第二單向閥。

第四換熱器管程輸出端也與高壓壓縮機的輸入端相連；第四換熱器殼程也與新風機組相連通進行熱交換。

其中，第一單向閥只允許制冷劑從第三換熱器管道輸出端流向第五換熱器輸入端，用于制冷工況下制冷劑流通；第二單向閥只允許制冷劑從四通換向閥接頭流向第三換熱器輸出端，用于制熱工況下制冷劑流通。

2.2 工作原理

夏季制冷工作原理：低壓壓縮機通過四通換向閥吸入第五換熱器內的制冷劑蒸氣，經低壓壓縮機壓縮，被壓縮后的制冷劑與第四換熱器內的制冷劑混合后，被高壓壓縮機吸入，經高壓壓縮機壓縮變成高溫高壓的蒸氣，該蒸氣經過四通換向閥排入第一換熱器放熱凝結成液體，從第一換熱器排出后的制冷劑進入第五換熱器與從第三換熱器流出的制冷劑進行換熱，換熱后從第五換熱器排出的制冷劑分別進入兩個電子膨脹閥絕熱膨脹，經第一電子膨脹閥膨脹后的制冷劑分為兩路：一路進入第二換熱器吸收被冷卻介質的熱量，另一路制冷劑流進第四換熱器吸收被冷卻介質的熱量，之后兩路制冷劑被高壓壓縮機吸入；經電子膨脹閥膨脹后節流降壓形成低溫低壓的濕蒸氣，進入第三換熱器吸收被冷卻介質的熱量形成低溫低壓的制冷劑，之后通過第一單向閥流進第五換熱器與來自第一換熱器的制冷劑進行換熱，換熱后從第五換熱器排出的制冷劑蒸氣經過四通換向閥被低壓壓縮機吸入，完成制冷劑循環。室內干盤管接第二換熱器控制室內溫度，與第三換熱器引低溫冷水接新風機組盤管對新風進行除濕，與第四換熱器引高溫冷水接新風機組中另一盤管對新風進行預冷，完成水循環。

冬季制熱工作原理：制冷劑反向流動，換熱器的輸入端變為輸出端，輸出端變為輸入端。此時，經低壓壓縮機的制冷工質分別進入第四換熱器和第二換熱器放熱，制取高溫水，放熱后的兩路制冷劑經電子膨脹閥節流降壓，變成低溫低壓的制冷劑；經高壓壓縮機壓縮后的高溫高壓制冷劑蒸氣經四通換向閥通過第二單向閥進入第三換熱器，放出熱量后經第二電子膨脹閥流降壓與經第一電子膨脹閥節流降壓后的制冷劑混合，混合后經過第五換熱器管程不進行熱交換直接進入第一換熱器管程吸收室外空氣或熱量，第一換熱器排出的制冷劑被低壓壓縮機吸入，完成制冷劑循環。與第二換熱器引高溫熱水接室內盤管與室內空氣進行熱交換以提高室內溫度，與第三換熱器和第四換熱器引高溫熱水接新風機組，加熱室外新風，如此完成水系統循環。

3 結束語

文章提出的制冷劑多環路的健康空調避免了傳統空調和現有溫濕度獨立控制空調的一些弊端，且提高了熱交換率，降低了新風機組除濕負擔，并進行了冷量回收，達到了節能的目的。

參考文獻

[1]龍恩深.建筑能耗基因理論研究[D].重慶：重慶大學，2005.

[2]馬娟麗.中央空調系統的最優化運行[D].西安：西安科技大學，2006.

[3]江慧妍，王飛，屈國倫.廣州地區雙冷源溫濕分控空調系統冷源節能潛力分析[J].暖通空調，2012（6）：40-44.

[4]劉曉華，易曉勤，謝曉云，等.基于溶液除濕方式的溫濕度獨立控制空調系統性能分析[J].中國科技論文在線，2008，3（7）：469-476.