专利名称：人工环境室的双蒸发器制冷系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种人工环境室的制冷系统。
背景技术：
为满足国民生产和科学研究的需要，许多行业需要建造可以控制空气 温湿度的人工环境室。各种人工环境室对温湿度的控制要求并不一样。譬 如测定空调性能的焓差室的外侧室(用于模拟室外环境的温湿度)，要求较
大的温湿度控制范围，温度从一7 +52。C，相对湿度从16% 87% (详见国 家标准GB/T 7725-2004)。如果需要进行空调的低温启动试验，温度范围甚 至要低至一2(TC。
请参阅
图1，现有的人工环境室的制冷系统，在人工环境室1内具有一 热交换风道IO，所述制冷系统包括空调风机ll、电加湿装置12、电加热装 置13、蒸发器14、节流元件15和压縮冷凝机组16。其中蒸发器14 (大多 是直冷式制冷盘管)既用来降温又用来除湿，电加热装置13和电加湿装置 12分别用于弥补冷量负荷和除湿负荷，最终达到人工环境室l内的温湿度 达到工况要求，满足试验所需。
上述人工环境室的制冷系统中，蒸发器14无法兼顾各种温湿度工况条 件，并会造成能源的浪费。例如，为了满足低湿度的试验工况，蒸发器14 通常设计为具有较大的除湿量。那么在高湿度的试验工况时，开启蒸发器 14后由于除湿效果明显，就需要加大电加湿装置12的输出，这就导致了能源浪费。有时，甚至电加湿装置12全力输出仍不能平衡蒸发器14的除湿，
并且人工环境室的试验件(如空调机)的运行有时会进一步加大这种矛盾， 致使无法满足高湿度工况条件。因此最后的设计结果只能求取经济性和实 用性的平衡，导致对于低湿度和高湿度等极端工况是很难满足的。
实用新型内容
本实用新型提供一种人工环境室的双蒸发器制冷系统，既可满足各类 试验工况条件，又能节约能源，很好的解决了上述技术问题。
本实用新型人工环境室的双蒸发器制冷系统，所述系统包括一压縮冷 凝机组和一热交换风道，所述热交换风道在所述人工环境室内，所述系统 还包括在同一个热交换风道内且与同一台压縮冷凝机组相连的第一蒸发器
和第二蒸发器；
所述第一蒸发器在所述热交换风道的回风方向的最前面，占据所述热 交换风道的全部截面，所述第一蒸发器的翅距为8—16mm;
所述第二蒸发器在所述热交换风道的回风方向上位于所述第一蒸发器 之后，占据所述热交换风道的部分截面，所述第二蒸发器的翅距为3—6mm;
所述第一蒸发器和第二蒸发器均为直冷式盘管。
本实用新型人工环境室的制冷系统，采用一台压缩冷凝机组配合双蒸 发器的结构，双蒸发器的位置、占据热交换风道的截面、翅距都不同，从 而使第一蒸发器侧重于降温，第二蒸发器侧重于除湿。对于不同温湿度工 况要求，双蒸发器可以开启任一台或同时开启。本实用新型不仅提高了人 工环境室对各种温湿度工况的控制范围和控制精度，还可以节约能源。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明
图1是现有的人工环境室的制冷系统的示意图； 图2是本实用新型人工环境室的制冷系统的示意图。 图中附图标记为l一人工环境室；IO —热交换风道；ll一空调风机； 12—电加湿装置；13—电加热装置；14一蒸发器；15 —节流元件；16 —压
縮冷凝机组；241—第一蒸发器；242—第二蒸发器；251—第一节流元件； 252—第二节流元件；271—第一切换阀；272—第二切换阀。
具体实施方式
请参阅图2，本实用新型人工环境室的制冷系统包括压縮冷凝机组16 和热交换风道10，热交换风道IO在人工环境室1内，所述制冷系统还包括 在同一个热交换风道10内且与同一台压縮冷凝机组16相连的第一蒸发器 241和第二蒸发器242:
第一蒸发器241在热交换风道10的回风方向的最前面，占据热交换风 道10的全部截面，第一蒸发器241的翅距为8 — 16腿；
第二蒸发器242在热交换风道10的回风方向上位于第一蒸发器241之 后，占据热交换风道10的部分截面，第二蒸发器242的翅距为3—6mm;
第一蒸发器241和第二蒸发器242均为直冷式盘管。
所述制冷系统还包括空调风机11、电加湿装置12、电加热装置13均 与现有的人工环境室的制冷系统相同。现有的人工环境室的制冷系统中， 由于只有一个蒸发器14，因此只有一个节流元件15在蒸发器14的入口管道上。本实用新型由于有两个蒸发器241、 242，所以有两个节流元件271、 272分别在两个蒸发器241、 242的入口管道上。 所述制冷系统还包括
第一切换阀271，在第一蒸发器241的入口管道上，控制第一蒸发器 241的启闭；
第二切换阀272，在第二蒸发器242的入口管道上，控制第二蒸发器 242的启闭。
图2所示的人工环境室的制冷系统中具有两个切换阀271、 272分别安 装在两个蒸发器241、 242的入口管道上。也可以采用一个三通切换阀(未 图示)，该三通切换阀安装在压縮冷凝机组16的出口管道、第一蒸发器241 的入口管道、第二蒸发器242的入口管道的三条管道连接处，控制第一蒸 发器241和/或第二蒸发器242的启闭。这样，该三通切换阀就等效于图2 中的两个切换阀271、 272，并可取代之。
本实用新型的制冷系统控制人工环境室的温湿度工况，采用了一台压 縮冷凝机组带两个蒸发器的结构。两个蒸发器釆用不同设计使得它们分别 侧重降温和除湿，根据试验工况的不同通过液路阀门的开关来进行两个蒸 发器的切换。高湿度工况时关掉第二蒸发器，只采用第一蒸发器，此时除 湿效果差，换热量中的显热比例得到提高，潜热比例则相对降低，这样就 减少了电加湿装置的输出。低湿度工况时则关掉第一蒸发器，只采用第二 蒸发器，此时除湿效果好，换热量中的显热比例相对降低，潜热比例相对 提高，这样就减少了电加热装置的输出。而对于环境温度与蒸发器蒸发压力接近的工况，则同时打开两个蒸发器，增大换热面积，来满足试验需要 的换热量。这样通过两个蒸发器的切换大大增加了人工环境室试验工况的 控制范围，同时也起到了节能的效果。
本实用新型中的压縮冷凝机组可以是定频压縮冷凝机组，也可以是变 频压縮冷凝机组。目前出于节能考虑，压縮冷凝机组越来越倾向于采用变 频压縮机组，但存在若干技术难点。
其一是变频压縮机组在低频输出时由于蒸发压力的提高而导致在高温 低湿工况时，采用
图1所示的单蒸发器制冷系统，其蒸发温度高于或接近 工况的露点温度，从而导致无法除湿。而如果采用本实用新型，由于第二 蒸发器只通过部分回风，降低了蒸发压力，从而使变频压縮机组在此类工 况条件也可以使用。
其二是变频压縮机组在低频长时间运行时的回油向题。对于
图1所示 的单蒸发器制冷系统，在变频压縮机组低频运行时，由于蒸发器内各管路 的流速变慢，很可能无法保证正常回油，如果长时间运行，冷冻油会有存 在蒸发器内，机组就有缺油的危险。而采用了本实用新型，压縮机低频运 行时只开一个蒸发器，此时由于蒸发器内分液管路数量较少，每一路蒸发 器管路内的流速就会较高，从而保证了系统的正常回油。另外由于变频机 组的冷量可以大幅度调节，而双蒸发器的蒸发面积也可大幅度的调节，故 此实用新型可以更好的匹配变频机组。
由上可见，本实用新型对变频机组在人工环境室的使用会根据不同的 热负荷，调节制冷量和除湿量，从而尽可能地节省空调系统电加热和电加 湿的输出，有效的减少了能源的浪费。将
图1和图2对比可知，本实用新型的创新设计在于增加了第二蒸发
器242。第二蒸发器242在热交换风道10的回风方向上位于第一蒸发器241 (即
图1中的蒸发器14)之后，仅占据热交换风道10的部分截面，翅距为 3—6mm，侧重于除湿。增加第二蒸发器242后的制冷系统能否满足更大范 围的温湿度工况要求，下面举一实例分析说明。
以测定空调性能的焓差室的外侧室为例，做国标规定的最大运行制冷 干球温度为43。C、湿球温度为26"C的工况。假定压縮冷凝机组的制冷能力 为14kW，热交换风道的风量为3600kg/h。由于人工环境室内存在热负荷， 再假定回风状态为47°C/27. 5°C (此工况的露点温度为20. 4°C)(为减化计 算假定空气比热Cp=lkj/(kg °C))。
对
图1所示的制冷系统，经过蒸发器14后的空气温度为47 — 14/(1X 3600/3600) =33。C远大于20. 4°C，可见在14kW的制冷量下，
图1中的蒸发 器14无法满足除湿要求，该系统达不到该环境工况。
对图2所示的制冷系统，由于第二蒸发器242只占据热交换风道10的 部分截面，那么经过第二蒸发器242的风量也只有一部分(假定一半的风 量经过第二蒸发器242)。那么经过第二蒸发器242后的部分空气温度为47 —14/ (1X1800/3600) 二19。C，可见经过第二蒸发器242的部分空气出风 温度低于露点温度，第二蒸发器242可以满足除湿要求，该系统可以达到 该环境工况。当然，经过第二蒸发器242的空气和未经过第二蒸发器242 的空气混合后温度也约为33°C。
在测定空调性能的焓差室的外侧室时，本实用新型的第一蒸发器241的翅距的优选值为lOmm，第二蒸发器242的翅距的优选值为4腿。
由以上估算可知，
图1所示的制冷系统无法满足该工况要求，而图2 所示的制冷系统可以满足该工况要求。由于人工环境室的循环风量有要求， 不可以随意减小，对于
图1所示的制冷系统来说，为了达到该工况要求， 只能增大压縮冷凝机组16的能力。而这样经过蒸发器14的出风温度必然 降低很多，为达到工况的温度要求，又需要增大电加热量来弥补。可见， 图2所示的制冷系统不仅增大了人工环境室的温湿度控制范围，还比
图1 所示的制冷系统要节能。
对于高温高湿度的工况，图2所示的制冷系统可以仅启用第一蒸发器 241，由于第一蒸发器241的翅片间距较大，减小了换热器在凝露时的翅片 效率和湿换热系数，仅启用第一蒸发器241时的图2所示的制冷系统比
图1 所示的制冷系统减小了不必要的除湿量，也就减少了电加湿装置12的输出， 最终达到了节能的目的。
综上所述，本实用新型不仅结构简单、改造方便，而且增大了人工环 境室的温湿度控制范围，并能有效节能。本实用新型在配合变频压縮机组 时，可以取得更佳的节能效果。
权利要求1. 一种人工环境室的双蒸发器制冷系统，所述系统包括一压缩冷凝机组和一热交换风道，所述热交换风道在所述人工环境室内，其特征是所述系统还包括在同一个热交换风道内且与同一台压缩冷凝机组相连的第一蒸发器和第二蒸发器；所述第一蒸发器在所述热交换风道的回风方向的最前面，占据所述热交换风道的全部截面，所述第一蒸发器的翅距为8—16mm；所述第二蒸发器在所述热交换风道的回风方向上位于所述第一蒸发器之后，占据所述热交换风道的部分截面，所述第二蒸发器的翅距为3—6mm；所述第一蒸发器和第二蒸发器均为直冷式盘管。
2. 根据权利要求1所述的人工环境室的双蒸发器制冷系统，其特征是: 所述系统还包括第一切换阀，在所述第一蒸发器的入口管道上，控制第一蒸发器的启闭；第二切换阀，在所述第二蒸发器的入口管道上，控制第二蒸发器的启闭。
3. 根据权利要求1所述的人工环境室的双蒸发器制冷系统，其特征是: 所述系统还包括三通切换阀，在所述制冷系统的压縮冷凝机组的出口管道、第一蒸发 器的入口管道、第二蒸发器的入口管道的三条管道连接处，控制所述第一 蒸发器和/或第二蒸发器的启闭。
4. 根据权利要求1所述的人工环境室的双蒸发器制冷系统，其特征是所述压縮冷凝机组为定频压縮冷凝机组或变频压縮冷凝机组。
5.根据权利要求1所述的人工环境室的双蒸发器制冷系统，其特征是所述第一蒸发器的翅距为lOmra，所述第二蒸发器的翅距为4mm。
专利摘要本实用新型公开了一种人工环境室的双蒸发器制冷系统，所述系统包括一压缩冷凝机组和一热交换风道，所述热交换风道在所述人工环境室内，其特征是所述系统还包括在同一个热交换风道内且与同一台压缩冷凝机组相连的第一蒸发器和第二蒸发器；所述第一蒸发器在所述热交换风道的回风方向的最前面，占据所述热交换风道的全部截面，所述第一蒸发器的翅距为8-16mm；所述第二蒸发器在所述热交换风道的回风方向上位于所述第一蒸发器之后，占据所述热交换风道的部分截面，所述第二蒸发器的翅距为3-6mm；所述第一蒸发器和第二蒸发器均为直冷式盘管。本实用新型提高了人工环境室对各种温湿度工况的控制范围和控制精度，还有节能的效用。
文档编号F25B5/02GK201314723SQ200820060779
公开日2009年9月23日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者胜 刘, 鹏 张, 圣 李 申请人:上海佐竹冷热控制技术有限公司