一种集中空调新风机组结构及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调系统设备领域，具体地，涉及一种集中空调新风机组结构及其工作方法。
【背景技术】
[0002]燃气轮机在冷热电联供系统中与热交换器和制冷机组成的供电、供热、供冷系统。该系统中燃气轮机是核心设备。燃气轮机的特征之一是:燃烧室是燃气轮机的核心部件，使用液体或气体化学燃料，空气中所含成分氧为氧化剂，氧与燃料燃烧生成燃气，燃气中包含一氧化碳、二氧化碳及氮氧化合物，其热力循环中包括物理和化学变化；特征之二是:压气机与涡轮共轴，由涡轮带动，涡轮的做功能力受到限制燃气高温排出。上述特点导致燃气轮机在发电和冷热电联供系统应用中存在的缺陷是:燃气轮机排出的燃气不能直接应于室内，致使大量能量随同排出的气体排入大气，降低了输入能源利用率，同时又污染环境，上述缺陷是燃气轮机现有技术无法克服的。燃气发电装置是BCHP(注:BCHP即为热电冷联供)的关键设备。根据分析，只有其发电效率达到百分之四十，BCHP才真正具有节能意义。目前的几十至几百千瓦的微燃机发电效率不足百分之三十，兆瓦级内燃机发电效率可接近百分之四十，但排放的氮氧化合物高于燃气锅炉，不符合环保要求。普及推广以燃气轮机为核心的冷热电联供系统对局部环境的负面影响、对液体气体燃料供应的压力也不应忽视。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种集中空调新风机组结构及其工作方法，该结构及方法用于在地面使用的以空气为工质，在热力循环过程中只有压力、温度、含湿量、密度变化，无任何污染产生，并与空调排气系统无交叉混合、能控制空气排气温度、含湿量；能将热力循环过程中产生的机械功以电能形式输出的集中空调系统新风机组。
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:一种集中空调新风机组结构，包括输气装置，所述输气装置连接有膨胀机，膨胀机连接有混合器，混合器连接有加热器。本技术方案克服在冷热电联供系统中应用的燃气轮机、换热器和制冷机组成的供电、供冷、供热系统的上述缺点，结构上采取的技术方案是用压气机与蒸发器、膨胀机、空气混合器、加热器组合，采用这种结构的新风机组作为目标用户应用系统的新风源，新风机不产生污染，新风与室内排气系统回风无接触，因此不受室内回风污染；节能；新风机排风量比压气机排风量倍增，新风机设备规模减小，新风机排气量、含湿量、排气温度可调，用户应用系统设备简化；电加热器对目标用户冷热负荷变化提供快速响应。本方案是在地面使用的以空气为工质，在热力循环过程中只有压力、温度、含湿量、密度变化，无任何污染产生，并与空调排气系统无交叉混合、能控制空气排气温度、含湿量；能将热力循环过程中产生的机械功以电能形式输出的集中空调系统新风机结构。
[0005]输气装置包括依次连接的压气机、蒸发器以及干燥器，干燥器与膨胀机远离混合器的一端连接，所述膨胀机连接有发电机组，发电机组的输出电力电缆线与蒸发器工质压缩机电源输入端或与供电网连接，混合器远离膨胀机的一端连接有二次送风机组。
[0006]混合器包括主流进气管、二次流进气通道、主流支管、混合室和二次流进气管，主流进气管一端伸入在混合室中，另一端伸出混合室后与膨胀机连接，主流支管周向均匀固定在主流进气管的外壁上，且主流支管均与主流进气管内部连通，主流支管设置在混合室中；二次流进气通道固定在混合室的外壁上，且二次流进气通道与混合室内部连通，二次流进气管设置在混合室外部，且二次流进气管一端与二次流进气通道连通，另一端与二次送风机组连接。混合器主流进气管与膨胀机排气管连接，混合器的二次流进气管与鼓风机的排风口连接，混合器的出气口与电加热器进气口连接。来自膨胀机的低温气体和来自鼓风机的环境空气在混合器中混合，混合过程中环境大气降湿、降温，混合空气含湿量和空气温度都低于环境大气的含湿量和温度。改变膨胀机排气量与二次风量的比例就可获得不同的混合气的含湿量、温度和新风量，与膨胀机的排气管连接的混合器可以是一个或多个，以满足目标用户不同用途的需要。
[0007]二次送风机组为鼓风机，且鼓风机与二次流进气管远离二次流进气通道的一端连通，鼓风机是离心式或轴流式鼓风机中的一种，所述鼓风机的控制器上设置有RS485通信接口 ；蒸发器为氨蒸发器或热泵蒸发器中的一种，蒸发器的控制器上设置有RS485通信接口 ；膨胀机为导向环可调的单级离心涡轮、向心径向涡轮、轴流涡轮膨胀机或螺杆膨胀机的一种；所述膨胀机的控制器上设置有RS485通信接口 ；发电机组为同步发电机组或异步发电机组中的一种，发电机组的控制器上设置有RS485通信接口 ；干燥器为气水分离器、吸附式干燥器或吸收式干燥器的一种；所述压气机为水冷或气冷离心式压气机、轴流式压气机或螺杆式压气机的一种，压气机的控制器上设置有RS485通信接口，压气机采用无级调速结构；加热器为电加热器或电加热器与热泵冷凝器组合中的一种，加热器的输入功率是无级调速的，加热器的控制器上设置有RS485通信接口 ；所述加热器远离混合器的一端连接有排气管；所述压气机远离蒸发器的一端连接有进气管。排气管与加热器连接，功能是将新风机处理后的空气输往后续的应用系统。
[0008]一种集中空调新风机组的工作方法，包括以下步骤:
(a)采用出口气流压力为3—6个大气压、出口气流温度为35°C _45°C的压气机压缩空气后将空气输入蒸发器，形成主流空气，主流空气在蒸发器中冷却降温，蒸发器将压气机排出空气的温度降低至5-20摄氏度；
(b)将步骤(a)中蒸发器中输出的低温主流空气通过干燥器进行干燥，干燥器用于除去低温主流空气中的液滴，降低低温主流空气的含湿量，并因此减少液滴在膨胀机膨胀过程中结冰造成的设备的损伤；
(C)经过干燥器后的低温主流空气进入膨胀机进行膨胀并再次降温，膨胀机的出气口空气温度达到零下50— 70摄氏度，膨胀降温后的主流空气与二次送风机组通入混合器的二次流空气在混合器中混合，经混合后的气体的单位体积的含湿量和混合气的温度都比二次流空气含湿量和温度低，调整主流与二次流的流量比来调整空气混合气的含湿量，调整压气机和二次送风机组中的鼓风机转速实现控制主流和二次流流量的变化；
(d)含湿量调整的边界条件为:混合器出气口气流温度必须低于目标用户系统需要的新风温度；混合器出气口气流压力计入加热器压力损失后不得低于目标用户系统要求的最低压力，混合器排出的空气在加热器中加热到目标用户系统要求的温度范围。
[0009]按目标用户集中空调系统工艺要求调节混合后气流的含湿量，从而简化用户应用系统中的除湿设备和提高室内含湿量控制的精度，在混合器中因为空气的温度和含湿量恢复，能够接纳大流量二次流空气，从而使新风机排气量是压气机流量的2-5倍