一種集中空調(diào)新風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種集中空調(diào)新風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中與熱交換器和制冷機(jī)組成的供電、供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)中燃?xì)廨啓C(jī)是核心設(shè)備。燃?xì)廨啓C(jī)的特征之一是:燃燒室是燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件，使用液體或氣體化學(xué)燃料，空氣中所含成分氧為氧化劑，氧與燃料燃燒生成燃?xì)猓細(xì)庵邪谎趸?、二氧化碳及氮氧化合物，其熱力循環(huán)中包括物理和化學(xué)變化；特征之二是:壓氣機(jī)與渦輪共軸，由渦輪帶動(dòng)，渦輪的做功能力受到限制燃?xì)飧邷嘏懦?。上述特點(diǎn)導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電和冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用中存在的缺陷是:燃?xì)廨啓C(jī)排出的燃?xì)獠荒苤苯討?yīng)于室內(nèi)，致使大量能量隨同排出的氣體排入大氣，降低了輸入能源利用率，同時(shí)又污染環(huán)境，上述缺陷是燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法克服的。燃?xì)獍l(fā)電裝置是BCHP(注:BCHP即為熱電冷聯(lián)供)的關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)分析，只有其發(fā)電效率達(dá)到百分之四十，BCHP才真正具有節(jié)能意義。目前的幾十至幾百千瓦的微燃機(jī)發(fā)電效率不足百分之三十，兆瓦級(jí)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率可接近百分之四十，但排放的氮氧化合物高于燃?xì)忮仩t，不符合環(huán)保要求。普及推廣以燃?xì)廨啓C(jī)為核心的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)對(duì)局部環(huán)境的負(fù)面影響、對(duì)液體氣體燃料供應(yīng)的壓力也不應(yīng)忽視。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種集中空調(diào)新風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)及其工作方法，該結(jié)構(gòu)及方法用于在地面使用的以空氣為工質(zhì)，在熱力循環(huán)過(guò)程中只有壓力、溫度、含濕量、密度變化，無(wú)任何污染產(chǎn)生，并與空調(diào)排氣系統(tǒng)無(wú)交叉混合、能控制空氣排氣溫度、含濕量；能將熱力循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械功以電能形式輸出的集中空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組。
[0004]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種集中空調(diào)新風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)，包括輸氣裝置，所述輸氣裝置連接有膨脹機(jī)，膨脹機(jī)連接有混合器，混合器連接有加熱器。本技術(shù)方案克服在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中應(yīng)用的燃?xì)廨啓C(jī)、換熱器和制冷機(jī)組成的供電、供冷、供熱系統(tǒng)的上述缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上采取的技術(shù)方案是用壓氣機(jī)與蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、空氣混合器、加熱器組合，采用這種結(jié)構(gòu)的新風(fēng)機(jī)組作為目標(biāo)用戶應(yīng)用系統(tǒng)的新風(fēng)源，新風(fēng)機(jī)不產(chǎn)生污染，新風(fēng)與室內(nèi)排氣系統(tǒng)回風(fēng)無(wú)接觸，因此不受室內(nèi)回風(fēng)污染；節(jié)能；新風(fēng)機(jī)排風(fēng)量比壓氣機(jī)排風(fēng)量倍增，新風(fēng)機(jī)設(shè)備規(guī)模減小，新風(fēng)機(jī)排氣量、含濕量、排氣溫度可調(diào)，用戶應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)化；電加熱器對(duì)目標(biāo)用戶冷熱負(fù)荷變化提供快速響應(yīng)。本方案是在地面使用的以空氣為工質(zhì)，在熱力循環(huán)過(guò)程中只有壓力、溫度、含濕量、密度變化，無(wú)任何污染產(chǎn)生，并與空調(diào)排氣系統(tǒng)無(wú)交叉混合、能控制空氣排氣溫度、含濕量；能將熱力循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械功以電能形式輸出的集中空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0005]輸氣裝置包括依次連接的壓氣機(jī)、蒸發(fā)器以及干燥器，干燥器與膨脹機(jī)遠(yuǎn)離混合器的一端連接，所述膨脹機(jī)連接有發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)組的輸出電力電纜線與蒸發(fā)器工質(zhì)壓縮機(jī)電源輸入端或與供電網(wǎng)連接，混合器遠(yuǎn)離膨脹機(jī)的一端連接有二次送風(fēng)機(jī)組。
[0006]混合器包括主流進(jìn)氣管、二次流進(jìn)氣通道、主流支管、混合室和二次流進(jìn)氣管，主流進(jìn)氣管一端伸入在混合室中，另一端伸出混合室后與膨脹機(jī)連接，主流支管周向均勻固定在主流進(jìn)氣管的外壁上，且主流支管均與主流進(jìn)氣管內(nèi)部連通，主流支管設(shè)置在混合室中；二次流進(jìn)氣通道固定在混合室的外壁上，且二次流進(jìn)氣通道與混合室內(nèi)部連通，二次流進(jìn)氣管設(shè)置在混合室外部，且二次流進(jìn)氣管一端與二次流進(jìn)氣通道連通，另一端與二次送風(fēng)機(jī)組連接?；旌掀髦髁鬟M(jìn)氣管與膨脹機(jī)排氣管連接，混合器的二次流進(jìn)氣管與鼓風(fēng)機(jī)的排風(fēng)口連接，混合器的出氣口與電加熱器進(jìn)氣口連接。來(lái)自膨脹機(jī)的低溫氣體和來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的環(huán)境空氣在混合器中混合，混合過(guò)程中環(huán)境大氣降濕、降溫，混合空氣含濕量和空氣溫度都低于環(huán)境大氣的含濕量和溫度。改變膨脹機(jī)排氣量與二次風(fēng)量的比例就可獲得不同的混合氣的含濕量、溫度和新風(fēng)量，與膨脹機(jī)的排氣管連接的混合器可以是一個(gè)或多個(gè)，以滿足目標(biāo)用戶不同用途的需要。
[0007]二次送風(fēng)機(jī)組為鼓風(fēng)機(jī)，且鼓風(fēng)機(jī)與二次流進(jìn)氣管遠(yuǎn)離二次流進(jìn)氣通道的一端連通，鼓風(fēng)機(jī)是離心式或軸流式鼓風(fēng)機(jī)中的一種，所述鼓風(fēng)機(jī)的控制器上設(shè)置有RS485通信接口 ；蒸發(fā)器為氨蒸發(fā)器或熱泵蒸發(fā)器中的一種，蒸發(fā)器的控制器上設(shè)置有RS485通信接口 ；膨脹機(jī)為導(dǎo)向環(huán)可調(diào)的單級(jí)離心渦輪、向心徑向渦輪、軸流渦輪膨脹機(jī)或螺桿膨脹機(jī)的一種；所述膨脹機(jī)的控制器上設(shè)置有RS485通信接口 ；發(fā)電機(jī)組為同步發(fā)電機(jī)組或異步發(fā)電機(jī)組中的一種，發(fā)電機(jī)組的控制器上設(shè)置有RS485通信接口 ；干燥器為氣水分離器、吸附式干燥器或吸收式干燥器的一種；所述壓氣機(jī)為水冷或氣冷離心式壓氣機(jī)、軸流式壓氣機(jī)或螺桿式壓氣機(jī)的一種，壓氣機(jī)的控制器上設(shè)置有RS485通信接口，壓氣機(jī)采用無(wú)級(jí)調(diào)速結(jié)構(gòu)；加熱器為電加熱器或電加熱器與熱泵冷凝器組合中的一種，加熱器的輸入功率是無(wú)級(jí)調(diào)速的，加熱器的控制器上設(shè)置有RS485通信接口 ；所述加熱器遠(yuǎn)離混合器的一端連接有排氣管；所述壓氣機(jī)遠(yuǎn)離蒸發(fā)器的一端連接有進(jìn)氣管。排氣管與加熱器連接，功能是將新風(fēng)機(jī)處理后的空氣輸往后續(xù)的應(yīng)用系統(tǒng)。
[0008]一種集中空調(diào)新風(fēng)機(jī)組的工作方法，包括以下步驟:
(a)采用出口氣流壓力為3—6個(gè)大氣壓、出口氣流溫度為35°C _45°C的壓氣機(jī)壓縮空氣后將空氣輸入蒸發(fā)器，形成主流空氣，主流空氣在蒸發(fā)器中冷卻降溫，蒸發(fā)器將壓氣機(jī)排出空氣的溫度降低至5-20攝氏度；
(b)將步驟(a)中蒸發(fā)器中輸出的低溫主流空氣通過(guò)干燥器進(jìn)行干燥，干燥器用于除去低溫主流空氣中的液滴，降低低溫主流空氣的含濕量，并因此減少液滴在膨脹機(jī)膨脹過(guò)程中結(jié)冰造成的設(shè)備的損傷；
(C)經(jīng)過(guò)干燥器后的低溫主流空氣進(jìn)入膨脹機(jī)進(jìn)行膨脹并再次降溫，膨脹機(jī)的出氣口空氣溫度達(dá)到零下50— 70攝氏度，膨脹降溫后的主流空氣與二次送風(fēng)機(jī)組通入混合器的二次流空氣在混合器中混合，經(jīng)混合后的氣體的單位體積的含濕量和混合氣的溫度都比二次流空氣含濕量和溫度低，調(diào)整主流與二次流的流量比來(lái)調(diào)整空氣混合氣的含濕量，調(diào)整壓氣機(jī)和二次送風(fēng)機(jī)組中的鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制主流和二次流流量的變化；
(d)含濕量調(diào)整的邊界條件為:混合器出氣口氣流溫度必須低于目標(biāo)用戶系統(tǒng)需要的新風(fēng)溫度；混合器出氣口氣流壓力計(jì)入加熱器壓力損失后不得低于目標(biāo)用戶系統(tǒng)要求的最低壓力，混合器排出的空氣在加熱器中加熱到目標(biāo)用戶系統(tǒng)要求的溫度范圍。
[0009]按目標(biāo)用戶集中空調(diào)系統(tǒng)工藝要求調(diào)節(jié)混合后氣流的含濕量，從而簡(jiǎn)化用戶應(yīng)用系統(tǒng)中的除濕設(shè)備和提高室內(nèi)含濕量控制的精度，在混合器中因?yàn)榭諝獾臏囟群秃瑵窳炕謴?fù)，能夠接納大流量二次流空氣，從而使新風(fēng)機(jī)排氣量是壓氣機(jī)流量的2-5倍