一种制冷剂多环路健康空调的设计

摘 要：传统空调系统的热湿负荷都是由同一个冷源承担，这会导致夏季室内盘管出现湿表面，从而滋生细菌，而现有的温湿度独立控制空调系统需设专门的新风处理设备，需要单独的热源，适用环境有限，由此文章提出了一种制冷剂多环路的健康空调。

关键词：健康；工质多环路；温湿分控；节能空调

1 概述

随着我国建筑能耗的不断增加，据统计数字[1]显示，我国建筑能耗大约占社会总能耗的30%以上，而一般情况下，空调能耗约占建筑能耗的50%以上[2]。有关文献[3]针对广州地区的办公楼办公室和宾馆客房进行了动态负荷模拟计算，结果如表1所示。

由表1可知，宾馆建筑的高温冷源承担的负荷与总负荷的比值基本都大于办公楼的对应值。宾馆由于人员较少，显热负荷和潜热负荷均较小，但其室内显热所占比例较大，高温冷源承担的符合比例也较大（6月-10月均在80%以上），节能潜力较大；办公楼的高温冷源承担的负荷比例也基本在80%左右，同样具有较大的节能潜力。由此说明将显热与潜热分开处理有较大的节能潜力。

相关研究人员现已研制出了基于溶液除湿方式的温湿度独立控制空调系统[4]，其工作原理为：溶液除湿系统负责处理新风，使之承担建筑的全部潜热负荷、控制室内湿度。18℃的冷水送入辐射板或干式风机盘管等末端装置，用于去除建筑的显热负荷、控制室内温度。但溶液除湿机组的尺寸较大，需要单独的热源，所以其适用环境有限。针对上述问题，文章新型提供了一种制冷剂多环路健康空调，并对其结构特点以及工作原理进行了阐述。

2 结构与工作原理

2.1 空调结构

本空调的具体结构如图1所示，用于对制冷剂一次压缩的低压压缩机2的输出端与用于对制冷剂二次压缩的高压压缩机1的输入端串联，四通换向阀3的四个接口顺次分别与第一换热器4管程输入端、高压压缩机1输出端、第五换热器10壳程输出端及低压压缩机2输入端相连接。

第一换热器管程输入端通过四通换向阀与高压压缩机的输出端相连，第一换热器管程输出端与第五换热器管程输入端相连，第一换热器壳程与空气或者地下水相通用于与管程中的制冷剂进行热交换。

第五换热器管程输出端分为两条支路，第一条支路通过第一电子膨胀阀后又分为两条支路，一条支路与第二换热器管道程输入端相连，另一条支路与第四换热器管程输入端相连；第二条支路通过第二电子膨胀阀与第三换热器管程输入端相连；第五换热器壳程输入端通过第一单向阀与第三换热器管道程输出端相连将第三换热器的剩余冷量与其管程中的制冷剂进行热交换，第五换热器壳程输出端通过四通换向阀与低压压缩机的输入端相连。

第二换热器壳程与室内干盘管相连通进行热交换，第二换热器管程输出端与高压压缩机的输入端相连。

第三换热器壳程与新风机组相连通进行热交换；第三换热器管道程输出端和与第五换热器壳程输出端相连的四通换向阀接头之间安装有第二单向阀。

第四换热器管程输出端也与高压压缩机的输入端相连；第四换热器壳程也与新风机组相连通进行热交换。

其中，第一单向阀只允许制冷剂从第三换热器管道输出端流向第五换热器输入端，用于制冷工况下制冷剂流通；第二单向阀只允许制冷剂从四通换向阀接头流向第三换热器输出端，用于制热工况下制冷剂流通。

2.2 工作原理

夏季制冷工作原理：低压压缩机通过四通换向阀吸入第五换热器内的制冷剂蒸气，经低压压缩机压缩，被压缩后的制冷剂与第四换热器内的制冷剂混合后，被高压压缩机吸入，经高压压缩机压缩变成高温高压的蒸气，该蒸气经过四通换向阀排入第一换热器放热凝结成液体，从第一换热器排出后的制冷剂进入第五换热器与从第三换热器流出的制冷剂进行换热，换热后从第五换热器排出的制冷剂分别进入两个电子膨胀阀绝热膨胀，经第一电子膨胀阀膨胀后的制冷剂分为两路：一路进入第二换热器吸收被冷却介质的热量，另一路制冷剂流进第四换热器吸收被冷却介质的热量，之后两路制冷剂被高压压缩机吸入；经电子膨胀阀膨胀后节流降压形成低温低压的湿蒸气，进入第三换热器吸收被冷却介质的热量形成低温低压的制冷剂，之后通过第一单向阀流进第五换热器与来自第一换热器的制冷剂进行换热，换热后从第五换热器排出的制冷剂蒸气经过四通换向阀被低压压缩机吸入，完成制冷剂循环。室内干盘管接第二换热器控制室内温度，与第三换热器引低温冷水接新风机组盘管对新风进行除湿，与第四换热器引高温冷水接新风机组中另一盘管对新风进行预冷，完成水循环。

冬季制热工作原理：制冷剂反向流动，换热器的输入端变为输出端，输出端变为输入端。此时，经低压压缩机的制冷工质分别进入第四换热器和第二换热器放热，制取高温水，放热后的两路制冷剂经电子膨胀阀节流降压，变成低温低压的制冷剂；经高压压缩机压缩后的高温高压制冷剂蒸气经四通换向阀通过第二单向阀进入第三换热器，放出热量后经第二电子膨胀阀流降压与经第一电子膨胀阀节流降压后的制冷剂混合，混合后经过第五换热器管程不进行热交换直接进入第一换热器管程吸收室外空气或热量，第一换热器排出的制冷剂被低压压缩机吸入，完成制冷剂循环。与第二换热器引高温热水接室内盘管与室内空气进行热交换以提高室内温度，与第三换热器和第四换热器引高温热水接新风机组，加热室外新风，如此完成水系统循环。

3 结束语

文章提出的制冷剂多环路的健康空调避免了传统空调和现有温湿度独立控制空调的一些弊端，且提高了热交换率，降低了新风机组除湿负担，并进行了冷量回收，达到了节能的目的。

参考文献

[1]龙恩深.建筑能耗基因理论研究[D].重庆：重庆大学，2005.

[2]马娟丽.中央空调系统的最优化运行[D].西安：西安科技大学，2006.

[3]江慧妍，王飞，屈国伦.广州地区双冷源温湿分控空调系统冷源节能潜力分析[J].暖通空调，2012（6）：40-44.

[4]刘晓华，易晓勤，谢晓云，等.基于溶液除湿方式的温湿度独立控制空调系统性能分析[J].中国科技论文在线，2008，3（7）：469-476.