专利名称：一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，适用于全年供冷时间
长，且对送风温、湿度要求较为严格的工业空调系统和舒适性空调系统，属于制冷空调设备领域。
背景技术：
在我国目前的工业能耗中，空调系统占据了较大的比例。如在巻烟厂的全年能耗中，空调系统能耗占30%以上。如此高的空调系统能耗一方面提高了生产成本，更重要的是，能耗的居高不下给能源系统造成了巨大的压力，在能源形势日趋紧张的今天，这个问题变得更加严峻。 不同的生产工艺决定了空调对象不同的热湿负荷特性和温湿度要求，其中有许多生产工艺对送风的温湿度要求严格。以巻烟厂为例，大多数巻烟厂全年供冷时间长，夏季需要实现制冷除湿，过渡季节和初冬需要制冷，而在冬季，还有部分时间需要供热，有时需要加湿。为了保证送风参数在要求范围内，被处理空气在降温除湿后普遍存在再热问题，目前应用较多的再热方式为蒸汽再热和电加热，这些再热方式均存在冷热抵消现象，既浪费冷量又浪费热量，能源浪费严重。 在对温湿度要求较高的舒适性空调系统中，也存在一些问题。例如舒适性要求较高的建筑内区，全年供冷时间长，由于空气处理装置供冷模式的单一性，导致在过渡季节和冬季无法利用室外自然冷源等，间接造成了能源的浪费，该问题同样也存在于工业空调系统中。 因此，如何根据生产和生活需求，构造出能够满足空调对象温湿度要求、适应复杂多变气象的高效空气处理装置，使装置能够利用较少的能量投入满足空调对象的不同需求，最大程度地实现节能当前面临的一个重要问题。
发明内容
鉴于以上这些问题，本发明提出一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，该装置可以实现夏季降温除湿、冷凝热再热，冬季供热、加湿，在过渡季节和冬季需要供冷时，可以运行自然冷却模式，有效地利用室外自然冷源，降低空调能耗。
本发明的技术方案如下 方案一 一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于包含压縮机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6 ;所述压縮机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6通过管道连接构成蒸汽压縮式制冷循环回路；四通阀8的进气口与压縮机7的排气口相连，出气口与压縮机7的吸气口相连；在所述四通阀8的常闭端口和冷凝器1的连接管道上加设热泵阀门10，在四通阀8的常开端口与冷凝器l的连接管路上加设热管阀门9，所述的热泵阀门10与热管阀门9并联；在所述节流装置4的两端并联旁通阀门5 ;所述冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和热管阀门9通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路；所述蒸发器6和再热冷凝器3处
在空气处理箱11内，待处理的空气先经过蒸发器6，再经过再热冷凝器3 ;所述冷凝器1的
位置高于蒸发器6。 方案二 一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于包含压縮机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6 ;所述压縮机7、四通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6通过管道连接构成蒸汽压縮式制冷循环回路；四通阀8的进气口与压縮机7的排气口相连，出气口与压縮机7的吸气口相连；在所述四通阀8的常闭端口和冷凝器1的连接管道上加设热泵阀门IO，在四通阀8的常开端口与冷凝器1的连接管路上加设热管阀门9，所述的热泵阀门10与热管阀门9并联；在所述节流装置4的两端并联旁通阀门5 ;所述冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和热管阀门9通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路，在该制冷剂自然循环回路中，在冷凝器1的出口和蒸发器6的入口之间设置制冷剂泵13，并在所述制冷剂泵13的两端并联阀门14 ;所述蒸发器6和再热冷凝器3处在空气处理箱11内；待处理的空气先经过蒸发器6，再经过再热冷凝器3。 在上述两个方案中，所述旁通阀门5、热管阀门9、热泵阀门IO和阀门14为电磁阀或电动阀；所述节流装置4为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或这些节流装置的组合；所述冷凝器1为风冷式、水冷式或蒸发冷却式换热器；所述三通阀2为电动三通调节阀或电磁三通调节阀；在再热冷凝器3后加设加湿装置12。 通过以上技术方案，本装置实现了除湿降温、等湿降温、加湿升温等空气处理过程，充分地满足了空调对象不同季节的不同需求。在过渡季节和冬季，该装置可以充分利用自然冷源，通过制冷剂自然循环实现自然冷却功能，实现了以较低的能源输入将室内多余热量向室外的转移。该方案适用于全年供冷时间长，且对送风温湿度要求较为严格的工业空调系统和舒适性空调系统。
图1为本发明公开的原理结构图。 图2为本发明公开的
模式一的运行原理图。
图3为本发明公开的
模式二的运行原理图。
图4为本发明公开的
模式三的运行原理图。
图5为本发明公开的
模式四的运行原理图。
图6为本发明公开的
原理结构图。 图中1-冷凝器；2-_器；7_压縮机；8_四通阀；9_热管阀门；10-热泵阀门；11-空气处理箱；12-加湿装置；
"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例一的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例一中"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例一中"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例一中"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例一中"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例二的三通阀；3_再热冷凝器；4_节流装置；5_旁通阀门；6_蒸发13-制冷剂泵；14-阀门。
具体实施例方式
图1为本发明公开的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例一的 原理结构图，一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于包含压縮机7、四 通阀8、冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6 ;所述压縮机7、四通阀8、 冷凝器1、三通阀2、再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6通过管道连接构成蒸汽压縮式制 冷循环回路；四通阀8的进气口与压縮机7的排气口相连，出气口与压縮机7的吸气口相 连；在所述四通阀8的常闭端口和冷凝器1的连接管道上加设热泵阀门IO，在四通阀8的 常开端口与冷凝器l的连接管路上加设热管阀门9，所述的热泵阀门10与热管阀门9并联； 在所述节流装置4的两端并联旁通阀门5 ;所述冷凝器1、三通阀2、旁通阀门5、蒸发器6和 热管阀门9通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路；所述蒸发器6和再热冷凝器3处 在空气处理箱11内，待处理的空气先经过蒸发器6，再经过再热冷凝器3 ;所述冷凝器1的 位置高于蒸发器6。 在上述方案中，所述旁通阀门5、热管阀门9、热泵阀门IO和阀门14为电磁阀或电 动阀；所述节流装置4为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或这些节流装置的组合；所述冷 凝器1为风冷式、水冷式或蒸发冷却式换热器；所述三通阀2为电动三通调节阀或电磁三通 调节阀；在再热冷凝器3后加设加湿装置12。
在本方案中，共有四种运行模式 模式一 图2为本发明公开的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施 例一中模式一的运行原理图，在该模式下，四通阀的进气口与常闭口连通，常开端口与出气 口连通，处于断电制冷模式，旁通阀门5与热管阀门9关闭，热泵阀门10开启，再热冷凝器 3不工作，加湿装置12关闭，压縮机7 、四通阀8 、热泵阀门10 、冷凝器1 、三通阀2 、节流装置 4和蒸发器6构成蒸汽压縮式制冷循环，实现制冷模式。 模式二 图3为本发明公开的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施 例一中模式二的运行原理图，在该模式下，四通阀的进气口与常闭口连通，常开端口与出气 口连通，处于断电制冷模式，旁通阀门5与热管阀门9关闭，热泵阀门10开启，再热冷凝器 3工作，实现再热，加湿装置12关闭，压縮机7、四通阀8、热泵阀门10、冷凝器1、三通阀2、 再热冷凝器3、节流装置4和蒸发器6构成蒸汽压縮式制冷循环，待处理的空气先经过蒸发 器6降温除湿，再经过再热冷凝器3再热，实现除湿、再热模式。 模式三图4为本发明公开的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施 例一中模式三的运行原理图，在该模式下，四通阀的进气口与常开端口连通，常闭端口与出 气口连通，处于通电制热模式，旁通阀门5与热管阀门9关闭，热泵阀门10开启，再热冷凝 器3不工作，压縮机7、四通阀8、蒸发器6、节流装置4、三通阀2、冷凝器1和热泵阀门10构 成蒸汽压縮式制冷循环，加湿装置12关闭，实现升温模式，加湿装置12开启，实现升温加湿 模式。 模式四图5为本发明公开的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实 施例一中模式四的运行原理图，在该模式下，旁通阀门5和热管阀门9开启，热泵阀门IO关 闭，压縮机7 、四通阀8 、再热冷凝器3和节流装置4不工作，冷凝器1 、三通阀2 、旁通阀门5 、蒸发器6和热管阀门9构成一个制冷剂自然循环回路，实现自然冷却模式。 图6为本发明公开的"一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置"实施例二的
原理结构图，该实施例的结构与实施例一的结构基本相同，区别在于，本实施例中，在制冷
剂自然循环回路中，在冷凝器1的出口和蒸发器6的入口之间设置制冷剂泵12，并在制冷剂
泵12两端并联阀门14，因此消除了冷凝器1和蒸发器6之间的高差限制。运行模式与实施
例一基本相同，区别在于，在自然冷却模式下，制冷剂泵13工作，阀门14关闭，在其他模式
下，制冷剂泵13不工作，阀门14开启。
权利要求
一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于包含压缩机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)；所述压缩机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)通过管道连接构成蒸汽压缩式制冷循环回路；所述四通阀(8)的进气口与压缩机(7)的排气口相连，出气口与压缩机(7)的吸气口相连；在所述四通阀(8)的常闭端口和冷凝器(1)的连接管道上加设热泵阀门(10)，在所述四通阀(8)的常开端口与冷凝器(1)的连接管路上加设热管阀门(9)，所述的热泵阀门(10)与热管阀门(9)并联；在所述节流装置(4)的两端并联旁通阀门(5)；所述冷凝器(1)、三通阀(2)、旁通阀门(5)、蒸发器(6)和热管阀门(9)通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路；所述蒸发器(6)和再热冷凝器(3)处在空气处理箱(11)内，待处理的空气先经过蒸发器(6)，再经过再热冷凝器(3)；所述冷凝器(1)的位置高于蒸发器(6)。
2. —种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于包含压縮机(7)、四通阀(8) 、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6);所述压縮机(7)、四通阀(8)、冷凝器(1)、三通阀(2)、再热冷凝器(3)、节流装置(4)和蒸发器(6)通过管道连接构成蒸汽压縮式制冷循环回路；四通阀(8)的进气口与压縮机(7)的排气口相连，出气口与压縮机(7)的吸气口相连；在所述四通阀(8)的常闭端口和冷凝器(1)的连接管道上加设热泵阀门(IO)，在四通阀(8)的常开端口与冷凝器(1)的连接管路上加设热管阀门(9) ，所述的热泵阀门(10)与热管阀门(9)并联；在所述节流装置(4)的两端并联旁通阀门(5);所述冷凝器(1)、三通阀(2)、旁通阀门(5)、蒸发器(6)和热管阀门(9)通过管道连接构成一个制冷剂自然循环回路，在该制冷剂自然循环回路中，在冷凝器(1)的出口和蒸发器(6)的入口之间设置制冷剂泵(13)，并在所述制冷剂泵(13)的两端并联阀门(14);所述蒸发器(6)和再热冷凝器(3)处在空气处理箱(11)内；待处理的空气先经过蒸发器(6)，再经过再热冷凝器(3)。
3. 根据权利要求书1或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征 在于所述旁通阀门(5)、热管阀门(9)、热泵阀门(10)和阀门(14)为电磁阀或电动阀；所述节流装置(4)为热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管或这些节流装置的组合。
4. 根据权利要求书l或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于所述冷凝器(1)为风冷式、水冷式或蒸发冷却式换热器。
5. 根据权利要求书l或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于所述三通阀(2)为电动三通调节阀或电磁三通调节阀。
6. 根据权利要求书l或2所述的一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，其特征在于在再热冷凝器(3)后加设加湿装置(12)。
全文摘要
一种带自然冷却和湿度控制的空气处理装置，包含压缩机、冷凝器、再热冷凝器、蒸发器、节流装置、四通阀和加湿器。本发明利用四通阀和阀门来实现蒸气压缩式制冷、热泵和自然冷却之间的功能切换，能够实现除湿降温、等湿降温、等湿升温、加湿升温等多种热力过程，即可以实现夏季供冷、除湿和冬季供热、加湿功能。同时，对于在过渡季或者冬季仍需供冷的场合，可以通过制冷剂自然循环实现自然冷却功能，充分利用自然冷源，实现节能。本发明还可加设制冷剂泵，提高制冷剂自然循环运行的可靠性，同时还可以取消蒸发器和冷凝器之间的位置和高差限制。该装置适用于全年供冷时间长，且对送风温、湿度要求较为严格的工业空调系统和舒适性空调系统。
文档编号F24F3/14GK101694315SQ20091023543
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月23日 优先权日2009年10月23日
发明者张小芬, 李先庭, 王宝龙, 石文星, 郜义军, 韩宗伟 申请人:清华大学;