CN111998473A - 风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法 - Google Patents

风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，包括1.搭建风冷式冷热水机组，2.切换制冷模式，3.执行制冷工作，4.切换制热模式，5.执行制热工作。本发明通过调节四通换向阀实现风冷式冷热水机组的制冷和制热模式的切换，将全年制冷和全年制热的功能集成到一台机组上，能够满足客户的特殊工况要求；本发明通过第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组相互组合的方式，定频风机组的台数控制结合变频风机组变频调节的控制逻辑，配合风冷式冷热水机组在特定温度下工作运转，拓展本发明风冷式冷热水机组工作温度的有效运转范围，实现环温‑20℃以上正常制冷和环温40℃以下正常制热。

Description

风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法
技术领域
本发明涉及风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，属于空调技术领域。
背景技术
针对风冷式冷水机组产品，当客户有冬季制冷需求时，可以用风机变频调速的方法，维持机组的高压，以确保机组的稳定运行；针对全年制热型热水机组，当客户需要在过渡季节或者夏天制热时，可以用吸气压力调节阀来防止低压过高，防止功率和电流过大，以确保机组的稳定运行。
目前以上功能是由两种产品分别实现的，且产品无法实现在-20℃的环温下制冷或者在40℃的环温下制热，无法满足特定环境下的特殊要求，这是此类产品存在的主要缺陷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其具体技术方案如下：
风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，包括以下步骤：
步骤一：搭建风冷式冷热水机组：将压缩机的吸入口与气液分离器的出口连接，压缩机的排出口与空气换热器的进口连接，空气换热器的出口与水侧换热器进口连接，空气换热器的出口与水侧换热器的进口之间连接有电子膨胀阀，电子膨胀阀和水侧换热器的进口之间还设置有储液罐，水侧换热器的出口与气液分离器的进口连接，压缩机的排出口与空气换热器的进口之间与水侧换热器的出口与气液分离器的进口之间设置有四通换向阀，
所述中空气换热器连接有风机组，所述风机组包括若干定频风机组和若干变频风机组，所述定频风机组和变频风机组相互组合启停，风冷式冷热水机组通过风机组的风量调节实现-20℃以上及40℃以下正常运行；
步骤二：切换制冷模式：在水侧换热器内通入冷水，调节四通换向阀，使得压缩机的排出口与空气换热器的进口通过四通换向阀导通连接，空气换热器的出口与与水侧换热器的进口连接，水侧换热器的出口与气液分离器的进口通过四通换向阀导通连接，空气换热器侧的风机组控制定频风机组和变频风机组输出风量；
步骤三：执行制冷工作：压缩机的排出口排出高压气态冷媒，经四通换向阀进入到空气换热器，冷凝后的液态冷媒流经电子膨胀阀进行节流并流过储液罐，节流后的低压气液混合冷媒进入水侧换热器进行蒸发，具有一定过热度的低气压气态冷媒经过四通换向阀进入气液分离器，再进入压缩机的吸入口进行压缩，空气换热器侧的风机组利用定频风机组和变频风机组输出风量，维持制冷***空气换热器端的高压稳定，变频风机组以5Hz的最低频率单独运转，其输出风量为标准风量的5%以下，实现风冷式冷热水机组在-20℃以上的环境温度中正常制冷；
步骤四：切换制热模式：在水侧换热器内通入热水，调节四通换向阀，使得压缩机的排出口与水侧换热器的出口通过四通换向阀导通连接，水侧换热器的进口与空气换热器的出口连接，空气换热器的进口与气液分离器的进口通过四通换向阀导通连接，空气换热器侧的风机组控制定频风机组和变频风机组输出风量；
步骤五：执行制热工作：压缩机的排出口排出高压气态冷媒，经四通换向阀进入到水侧换热器，冷凝后的液态冷媒流经储液罐后通过电子膨胀阀节流，节流后的低压气液混合冷媒进入空气换热器进行蒸发，具有一定过热度的低压气态冷媒经过四通换向阀进入气液分离器，再进入压缩机的吸入口进行压缩，空气换热器侧的风机组控制定频风机组和变频风机组输出风量，维持制热***空气换热器端的低压稳定，变频风机组以5Hz的最低频率单独运转，其输出风量为标准风量的5%以下，实现风冷式冷热水机组在40℃以下的环境温度中正常制热。
进一步的，所述步骤一中风机组包括第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组，所述第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组独立启停。
进一步的，所述第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组根据风冷式冷热水机组制冷工作的环境温度或压缩机的排气压力的变化进行启停配合；
所述第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组根据风冷式冷热水机组制热工作的环境温度或压缩机的吸气压力的变化进行启停配合。
进一步的，所述步骤三中空气换热器端在风机组的风量调节下形成高压侧，水侧换热器端形成低压侧。
进一步的，所述步骤三中储液罐为液态冷媒在电气膨胀阀的后道反应场所，储液罐内部为低压气态冷媒。
进一步的，所述步骤五中空气换热器端在风机组的风量调节下形成低压侧，水侧换热器端形成高压侧。
进一步的，所述步骤五中储液罐为液态冷媒在电气膨胀阀的前道反应场所，储液罐内部为高压液态冷媒。
本发明的有益效果：
本发明通过调节四通换向阀实现风冷式冷热水机组的制冷和制热模式的切换，将全年制冷和全年制热的功能集成到一台机组上，能够满足客户的特殊工况要求；本发明通过第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组相互组合的方式，定频风机组的台数控制结合变频风机组变频调节的控制逻辑，配合风冷式冷热水机组在特定温度下工作运转，拓展本发明风冷式冷热水机组工作温度的有效运转范围，实现环温-20℃以上制冷和环温40℃以下制热。
附图说明
图1是本发明的结构原理图，
图2是本发明的风机组示意图，
图3是本发明的制冷运行范围示意图，
图4是本发明的制热运行范围示意图，
图中：1—压缩机，2—四通换向阀，3—空气换热器，4—风机组，401—电气控制箱，402—第一定频风机组，403—第二定频风机组，404—变频风机组，5—电子膨胀阀，6—储液罐，7—水侧换热器，8—气液分离器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1和图2所示，本发明的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其中，风冷式冷热水机组包括压缩机1，将压缩机1的吸入口与气液分离器8的出口连接，压缩机1的排出口与空气换热器3的进口连接，空气换热器3的出口与水侧换热器7进口连接，空气换热器3的出口与水侧换热器7的进口之间连接有电子膨胀阀5，电子膨胀阀5和水侧换热器7的进口之间还设置有储液罐6，水侧换热器7的出口与气液分离器8的进口连接，压缩机1的排出口与空气换热器3的进口之间与水侧换热器7的出口与气液分离器8的进口之间设置有四通换向阀2。空气换热器3连接有风机组4，风机组4包括第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404，第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404通过电气控制箱401内的启停开关实现独立启停。第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404根据风冷式冷热水机组制冷工作的环境温度或压缩机1的排气压力的变化进行启停配合；第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404根据风冷式冷热水机组制热工作的环境温度或压缩机1的吸气压力的变化进行启停配合。
风冷式冷热水机组的制冷工作模式，在水侧换热器7内通入冷水，调节四通换向阀2，使得压缩机1的排出口与空气换热器3的进口通过四通换向阀2导通连接，空气换热器3的出口与与水侧换热器7的进口连接，水侧换热器7的出口与气液分离器8的进口通过四通换向阀2导通连接，空气换热器3端形成高压侧，水侧换热器7端形成低压侧。压缩机1的排出口排出高压气态冷媒，经四通换向阀2进入到空气换热器3，冷凝后的液态冷媒流经电子膨胀阀5进行节流并流过储液罐6，储液罐6为液态冷媒在电气膨胀阀的后道反应场所，储液罐6内部为低压气态冷媒，节流后的低压气液混合冷媒进入水侧换热器7进行蒸发，具有一定过热度的低气压气态冷媒经过四通换向阀2进入气液分离器8，再进入压缩机1的吸入口进行压缩。风机组4在风冷式冷热水机组的制冷工作模式下运行时，根据风冷式冷热水机组的工作环境温度或压缩机1排出口的排气压力进行风量调节。在特定工况、特定工作环境温度下的风冷式冷热水机组选取排气压力Pd为标准压力，并对压缩机1的额定排气压力分为P1、P2和P3三个压力等级，使得P1＞P2＞P3。当Pd≥P1时，第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404均开启运转，变频风机组404全速运转；当P2 ≤Pd＜P1时，第一定频风机组402和第二定频风机组403开启运转，变频风机组404的运转频率区间为M1～M2。风冷式冷热水机组的制热工作模式，在水侧换热器7内通入热水，调节四通换向阀2，使得压缩机1的排出口与水侧换热器7的出口通过四通换向阀2导通连接，水侧换热器7的进口与空气换热器3的出口连接，空气换热器3的进口与气液分离器8的进口通过四通换向阀2导通连接，换热器端形成高压侧，空气换热器3端形成低压侧。压缩机1的排出口排出高压气态冷媒，经四通换向阀2进入到水侧换热器7，冷凝后的液态冷媒流经储液罐6后通过电子膨胀阀5节流，储液罐6为液态冷媒在电气膨胀阀的前道反应场所，储液罐6内部为高压液态冷媒。节流后的低压气液混合冷媒进入空气换热器3进行蒸发，具有一定过热度的低压气态冷媒经过四通换向阀2进入气液分离器8，再进入压缩机1的吸入口进行压缩。
风机组4在风冷式冷热水机组的制冷工作模式下运行时，根据风冷式冷热水机组的工作环境温度或压缩机1排出口的排气压力进行风量调节。在特定工况、特定工作环境温度下的风冷式冷热水机组选取排气压力Pd为执行压力，并对压缩机1的额定排气压力分为P1、P2和P3三个压力等级，使得P1＞P2＞P3。风机组4中变频风机组404划分成M1至M10十个变频区间对变频风机组404进行调节。当Pd≥P1时，第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404均开启运转，变频风机组404全速运转；当P2≤Pd＜P1时，第一定频风机组402和第二定频风机组403开启运转，变频风机组404的运转频率区间为M1～M2；当P3≤Pd＜P2时，第一定频风机组402开启运转，第二定频风机组403关闭，变频风机组404的运转频率区间为M3～M4；当Pd＜P3时；第一定频风机组402和第二定频风机组403均关闭，变频风机组404的运转频率区间为M5～M6。风冷式冷热水机组在低环境温度下制冷运行，难点和风险点在于风冷式冷热水机组***高压的建立和稳定，低环境温度下，第一定频风机组402和第二定频风机组403均关闭，变频风机组404的最低频率可低至5Hz，此时变频风机组404的风量最低可实现标准风量的5%以下。根据测试，风冷式冷热水机组可以实现在-20℃以上的环境温度中稳定的制冷。风机组4在风冷式冷热水机组的制热工作模式下运行时，根据风冷式冷热水机组的工作环境温度或压缩机1吸入口的吸气压力进行风量调节。在特定工况、特定工作环境温度下的风冷式冷热水机组选取吸气压力Ps为执行压力，并对压缩机1的额定吸气压力分为P4、P5和P6三个压力等级，使得P6＞P5＞P4。风机组4在制热时的控制与制冷时冷凝压力的调节趋势相反，增加风量，吸气压力Ps升高；减少风量，蒸发压力降低。当Ps≤P4时，第一定频风机组402、第二定频风机组403和变频风机组404均开启运转，变频风机组404全速运转；当P4≤Ps＜P5时，第一定频风机组402和第二定频风机组403开启运转，变频风机组404的运转频率区间为M7～M8；当P5≤Ps＜P6时，第一定频风机组402开启运转，第二定频风机组403关闭，变频风机组404的运转频率区间为M9～M10；当Ps＞P6时，第一定频风机组402和第二定频风机组403均关闭，变频风机组404按最低频率运行。风冷式冷热水机组在高环境温度下制热运行，第一定频风机组402和第二定频风机组403均关闭，变频风机组404的最低频率可低至5Hz，此时变频风机组404的风量最低可实现标准风量的5%以下。根据测试，风冷式冷热水机组可以实现在40℃以下的环境温度中稳定的制热。
如图3和图4所示，风冷式冷热水机组在制冷模式下运行时，常规风冷式冷热水机组在制冷运行时的环境温度一般在5℃至45℃之间，当环境温度小于5℃时，风冷式冷热水机组的高压将无法建立，风冷式冷热水机组无法维持高低压的压差，从而冷媒的循环出现异常。如图3的制冷运行范围示意图所示，在环境温度-20℃的工况下，冷热机组仍然可以正常稳定的运转，如图三中拓展区域所示，有效的拓展了制冷运转范围。风冷式冷热水机组在制热模式下运行时，常规风冷式风冷式冷热水机组在制热运行时的环境温度一般是在-10℃至15.5℃之间，当环境温度高于16℃。风冷式冷热水机组会出现吸气压力过高的现象，导致压缩机的功率过大。风冷式冷热水机组长时间超负荷运转，导致压缩机老化损害严重。本发明在拓展风冷式冷热水机组制冷运转范围的基础之上，拓展了制热的运转范围，即可以实现最高在环温40℃下稳定的制热。图3和图4为实验状态下涉及的8个极限工况点，经试验确认，能够实现风冷式冷热水机组的稳定运转。
本发明通过调节四通换向阀实现风冷式冷热水机组的制冷和制热模式的切换，将全年制冷和全年制热的功能集成到一台机组上，能够满足客户的特殊工况要求；本发明通过第一定频风机组、第二定频风机组和变频风机组相互组合的方式，定频风机组的台数控制结合变频风机组变频调节的控制逻辑，配合风冷式冷热水机组在特定温度下工作运转，拓展本发明风冷式冷热水机组工作温度的有效运转范围，实现环温-20℃以上制冷和环温40℃以下制热。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：搭建风冷式冷热水机组：将压缩机（1）的吸入口与气液分离器（8）的出口连接，压缩机（1）的排出口与空气换热器（3）的进口连接，空气换热器（3）的出口与水侧换热器（7）进口连接，空气换热器（3）的出口与水侧换热器（7）的进口之间连接有电子膨胀阀（5），电子膨胀阀（5）和水侧换热器（7）的进口之间还设置有储液罐，水侧换热器（7）的出口与气液分离器（8）的进口连接，压缩机（1）的排出口与空气换热器（3）的进口之间与水侧换热器（7）的出口与气液分离器（8）的进口之间设置有四通换向阀（2），
所述中空气换热器（3）连接有风机组（4），所述风机组（4）包括若干定频风机组和若干变频风机组（404），所述定频风机组和变频风机组（404）相互组合启停，风冷式冷热水机组通过风机组（4）的风量调节实现-20℃以上及40℃以下正常运行；
步骤二：切换制冷模式：在水侧换热器（7）内通入冷水，调节四通换向阀（2），使得压缩机（1）的排出口与空气换热器（3）的进口通过四通换向阀（2）导通连接，空气换热器（3）的出口与与水侧换热器（7）的进口连接，水侧换热器（7）的出口与气液分离器（8）的进口通过四通换向阀（2）导通连接，空气换热器（3）侧的风机组（4）控制定频风机组和变频风机组（404）输出风量；
步骤三：执行制冷工作：压缩机（1）的排出口排出高压气态冷媒，经四通换向阀（2）进入到空气换热器（3），冷凝后的液态冷媒流经电子膨胀阀（5）进行节流并流过储液罐（6），节流后的低压气液混合冷媒进入水侧换热器（7）进行蒸发，具有一定过热度的低气压气态冷媒经过四通换向阀（2）进入气液分离器（8），再进入压缩机（1）的吸入口进行压缩，空气换热器（3）侧的风机组（4）利用定频风机组和变频风机组（404）输出风量，维持制冷***空气换热器（3）端的高压稳定，变频风机组（404）以5Hz的最低频率单独运转，其输出风量为标准风量的5%以下，实现风冷式冷热水机组在-20℃以上的环境温度中正常制冷；
步骤四：切换制热模式：在水侧换热器（7）内通入热水，调节四通换向阀（2），使得压缩机（1）的排出口与水侧换热器（7）的出口通过四通换向阀（2）导通连接，水侧换热器（7）的进口与空气换热器（3）的出口连接，空气换热器（3）的进口与气液分离器（8）的进口通过四通换向阀（2）导通连接，空气换热器（3）侧的风机组（4）控制定频风机组和变频风机组（404）输出风量；
步骤五：执行制热工作：压缩机（1）的排出口排出高压气态冷媒，经四通换向阀（2）进入到水侧换热器（7），冷凝后的液态冷媒流经储液罐（6）后通过电子膨胀阀（5）节流，节流后的低压气液混合冷媒进入空气换热器（3）进行蒸发，具有一定过热度的低压气态冷媒经过四通换向阀（2）进入气液分离器（8），再进入压缩机（1）的吸入口进行压缩，空气换热器（3）侧的风机组（4）控制定频风机组和变频风机组（404）输出风量，维持制热***空气换热器（3）端的低压稳定，变频风机组（404）以5Hz的最低频率单独运转，其输出风量为标准风量的5%以下，实现风冷式冷热水机组在40℃以下的环境温度中正常制热。
2.根据权利要求1所述的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：所述步骤一中风机组（4）包括第一定频风机组（402）、第二定频风机组（403）和变频风机组（404），所述第一定频风机组（402）、第二定频风机组（403）和变频风机组（404）独立启停。
3.根据权利要求1或2所述的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：所述第一定频风机组（402）、第二定频风机组（403）和变频风机组（404）根据风冷式冷热水机组制冷工作的环境温度或压缩机（1）的排气压力的变化进行启停配合；
所述第一定频风机组（402）、第二定频风机组（403）和变频风机组（404）根据风冷式冷热水机组制热工作的环境温度或压缩机（1）的吸气压力的变化进行启停配合。
4.根据权利要求1所述的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：所述步骤三中空气换热器（3）端在风机组（4）的风量调节下形成高压侧，水侧换热器（7）端形成低压侧。
5.根据权利要求1所述的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：所述步骤三中储液罐（6）为液态冷媒在电气膨胀阀的后道反应场所，储液罐（6）内部为低压气态冷媒。
6.根据权利要求1所述的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：所述步骤五中空气换热器（3）端在风机组（4）的风量调节下形成低压侧，水侧换热器（7）端形成高压侧。
7.根据权利要求1所述的风冷式冷热水机组在极冷环境制冷、极热环境制热的方法，其特征在于：所述步骤五中储液罐（6）为液态冷媒在电气膨胀阀的前道反应场所，储液罐（6）内部为高压液态冷媒。
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