БЛОК ОХЛАЖДЕНИЯ
COOLING UNIT

Настоящее изобретение относится к блоку охлаждения, который устанавливается в системах кондиционирования воздуха зданий для охлаждения/подогрева воздуха в помещениях, причем внутренние помещения охлаждаются/нагреваются путем подачи воздуха и жидкого хладагента, циркулирующего в охлаждающих элементах.
В настоящее время реализация функции охлаждения в системах кондиционирования воздуха зданий обычно основывается на охлаждении внутреннего пространства посредством как потока охлажденного поступающего (приточного) воздуха, так и охлаждающими устройствами, такими как охладитель, установленными во внутреннем помещении. В охладителях циркулирует охлаждающая среда, такая как вода. Для этой цели охладители воды выдают охлажденную воду, которая циркулирует через охладитель блока для поступающего воздуха и охлаждающие устройства внутреннего пространства. В дополнение к охладителю воды необходимо наличие отдельного испарителя/конденсатора на плоской крыше, предназначенного для передачи тепла, отведенного из внутреннего пространства, наружному воздуху. Поэтому параллельная система кондиционирования воздуха нуждается в трех различных блоках: блок охлаждения для поступающего воздуха, охладитель циркулирующего хладагента и испаритель/конденсатор на плоской крыше.
Прототип блока охлаждения, известный под торговой маркой “Cooler” при выборе продуктов заявителем, содержит интегрированный функциональный блок, который может быть связан с механизмами кондиционирования воздуха здания и служит для охлаждения поступающего воздуха, который подают во внутренние пространства здания. Более подробно, этот охладитель является готовым к применению блоком, содержащим установленное на заводе-изготовителе компрессорное оборудование с системой его электропитания и управления. Тепло, отобранное у поступающего воздуха, передается на конденсаторный охладитель, расположенный в потоке отходящего воздуха, и в завершение рассеивается в наружном воздухе вокруг здания. Наибольшим недостатком блока охлаждения стандартного типа является то, что эффект охлаждения распространяется только на приточный воздух. Однако охлаждение только поступающего воздуха не обеспечивает достаточно высокого эффекта охлаждения, если только не используется очень мощный расход воздуха.
Целью настоящего изобретения является предложение блока охлаждения нового типа, который может устанавливаться в системе кондиционирования воздуха зданий, причем блок охлаждения способен устранить проблемы применявшихся до сих пор систем и позволяет в значительной мере упростить конструкцию системы. Блок охлаждения согласно изобретению отличается тем, что в дополнение к функции охлаждения/нагрева поступающего воздуха блок охлаждения содержит соединенный с главным контуром охладитель с циркулирующим хладагентом, связанный с элементами охлаждения с циркулирующим хладагентом, которые охлаждают внутренние помещения.
Предпочтительный вариант реализации блока охлаждения согласно изобретению отличается тем, что блок охлаждения содержит три компрессора и три теплообменника, из которых один компрессор и один теплообменник применяются для охлаждения поступающего воздуха, а два других компрессора и теплообменника соединяются с элементами охлаждения с циркулирующим хладагентом для внутренних помещений.
Ключевым признаком блока охлаждения является то, что теплота конденсации, высвобожденная во время охлаждения, удаляется с помощью испарительно/конденсаторного змеевика, помещенного в блоке охлаждения.
Другой предпочтительный вариант реализации блока охлаждения согласно изобретению отличается тем, что блок охлаждения содержит два компрессора и два теплообменника, которые служат для охлаждения элементов охлаждения с циркулирующим хладагентом для внутренних пространств, и тем, что линия с циркулирующим хладагентом в данном случае связана с другой линией, которая с помощью насоса осуществляет циркуляцию жидкого хладагента через воздухоохладитель для всасываемого воздуха, выполняя таким образом охлаждение поступающего воздуха.
Еще один предпочтительный вариант реализации блока охлаждения отличается тем, что блок охлаждения включает интегрированную функцию нагрева поступающего воздуха.
Блок охлаждения согласно настоящему изобретению встроен в механизм кондиционирования воздуха в качестве унитарной функциональной секции. Дополняя нагрев поступающего воздуха, блок охлаждения согласно изобретению включает в себя соединенный с тем же самым главным контуром испаритель (циркуляционный блок охлаждения), который соединен с охлаждающим контуром охладителей. Такая компоновка позволяет отдельному собранному на заводе-изготовителе блоку обеспечивать все потребности по охлаждению всего здания. В обычных областях применения от водяного охладителя можно отказаться, и излишним становится также отдельный испаритель/конденсатор на плоской крыше.
Далее изобретение описывается более подробно с помощью приведенных в качестве примера предпочтительных вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 показана конфигурация контура предпочтительного варианта реализации согласно изобретению;
на фиг.2 показана конфигурация контура второго предпочтительного варианта реализации согласно изобретению;
на фиг.3 показана конфигурация контура третьего предпочтительного варианта реализации согласно изобретению;
на фиг.4 показана конфигурация контура четвертого предпочтительного варианта реализации согласно изобретению.
На фиг.1 показана конфигурация контура блока охлаждения, в котором компрессор 1 охлаждает поступающий воздух с помощью теплообменника 3. Компрессоры 2 служат для охлаждения с помощью холодильных/охлаждающих теплообменников 4 жидкого хладагента, циркулирующего по системе труб устройств 7 кондиционирования воздуха внутреннего пространства. Насос 6 осуществляет циркуляцию охлажденного жидкого хладагента в устройствах 7 кондиционирования воздуха внутреннего пространства, обеспечивая таким образом охлаждение воздуха в помещении. Теплоотвод компрессоров направляется к испарительно/конденсаторному змеевику 5 блока охлаждения, где тепло, отобранное в ходе процесса охлаждения, передается через блок охлаждения к системе отвода отработанного воздуха из системы кондиционирования воздуха. Выходная мощность компрессоров 1, 2 может подвергаться постадийному контролю и взаимному распределению, так что требующийся эффект охлаждения избирательно передается к любой точке, требующей охлаждения, причем одновременно предотвращается слишком большое повышение температуры отработанного воздуха.
На фиг.2 показана конфигурация контура по второму варианту реализации изобретения. Его расположение в основе своей подобно показанному на фиг.1, в то время как эта компоновка содержит два компрессора вместо трех в варианте реализации, описанном выше, причем здесь компрессоры 1 посредством холодильных/охлаждающих теплообменников 4 охлаждают хладагент, циркулирующий в системе труб 8. Соответственно насос 9 осуществляет циркуляцию хладагента в охладителе для поступающего воздуха, который служит для охлаждения поступающего воздуха. Насос 6 осуществляет циркуляцию охлажденного жидкого хладагента в устройствах 7 кондиционирования воздуха внутреннего пространства, которые выполняют охлаждение воздуха в помещениях. Теплоотвод из компрессоров направляется к испарительно/конденсаторному змеевику 5 блока охлаждения.
При определенных температурных условиях наружного воздуха поступающий воздух должен нагреваться даже в случае, когда воздух во внутреннем помещении здания требует охлаждения. На фиг.3 показана конфигурация контура согласно другому варианту реализации, предлагающая возможность использования охладителя для поступающего воздуха альтернативно для нагрева поступающего воздуха, в то время как вода, циркулирующая в качестве хладагента в системе труб 8, служит для охлаждения устройств кондиционирования воздуха внутреннего помещения. Включение функции нагрева в блок охлаждения дает то преимущество, что позволяет обойтись без отдельного от оборудования кондиционирования воздуха нагревателя поступающего воздуха. К тому же устраняются потери давления на нагревателе поступающего воздуха и уменьшается входная мощность воздуходувок. Отказ от нагревателя уменьшает также пространство, требующееся для оборудования кондиционирования воздуха, по длине машинного отделения с плоской крышей приблизительно на 700 мм, что является значительным выигрышем.
Как показано более подробно на фиг.3, схема настоящего варианта реализации функционирует следующим образом: компрессоры 1 охлаждают посредством теплообменников 4 хладагент, циркулирующий в системе труб 8. Насос 6 осуществляет циркуляцию охлажденного хладагента в устройствах 7 кондиционирования воздуха внутреннего пространства, которые осуществляют охлаждение воздуха в помещении. Установленный в помещении насос 9 осуществляет циркуляцию хладагента из той же системы труб через теплообменник 3 поступающего воздуха (жидкостной/воздушный теплообменник). Этот контур охлаждения 12 отключается от циркуляции жидкого хладагента в устройствах охлаждения воздуха в помещении клапаном 11. Тепловая энергия, которая требуется для нагрева поступающего воздуха, вводится во вспомогательную схему 12 через жидкостно-жидкостной теплообменник 10. Благодаря наличию контуров 8, 12, действующих по отдельности друг от друга, можно использовать эти два контура при различных уровнях температуры. Поэтому охлаждающие устройства кондиционирования воздуха во внутреннем пространстве могут снабжаться жидким хладагентом, который охлаждается в испарителе 4, и в то же время теплая вода может подаваться в теплообменник 3 для поступающего воздуха при одновременном нагреве поступающего воздуха до нужной заданной температуры поступающего воздуха.
Изобретение позволяет также осуществить использование низкой температуры наружного воздуха для охлаждения жидкого хладагента, циркулирующего в устройствах кондиционирования воздуха внутреннего пространства, и благодаря этому «свободная циркуляция» происходит при остановленных компрессорах. Когда водяной хладагент, циркулирующий в системе труб устройств кондиционирования воздуха внутреннего пространства, здесь также проходит через охладитель змеевик блока охлаждения для поступающего воздуха, становится возможным применить эти средства охлаждения со «свободной циркуляцией», когда здание нуждается в охлаждении, а наружный воздух имеет достаточно низкую температуру, т.е. около 10-15°С, позволяющую достичь охлаждающего эффекта. Охлаждение путем “свободной циркуляции” также позволяет обеспечить эффект охлаждения за счет прохождения холодного наружного воздуха через охладитель для поступающего воздуха, чтобы быть переданным к системе труб устройств кондиционирования воздуха внутреннего пространства и оттуда к требуемому внутреннему пространству. Охлаждение путем «свободной циркуляции» позволяет значительно снизить расход электроэнергии в здании.
Далее рассмотренная выше «свободная циркуляция» разъясняется более подробно со ссылкой на фиг.4. Жидкий хладагент, возвращающийся из охлаждающих устройств 7, направляют через клапан 11 в охладитель 3 поступающего воздуха блока охлаждения. В этом случае температура хладагента составляет около 19°С. Жидкий хладагент охлаждается в охладителе 3 для поступающего воздуха до температуры, например 17°С. Охлажденный хладагент пропускают вперед к испарителю 4 блока охлаждения, где он охлаждается дополнительно, так что в заключение жидкий хладагент охлаждается до температуры приблизительно, например, 15°С, необходимой для работы системы труб устройств кондиционирования воздуха внутреннего пространства. Охлаждение жидкого хладагента в охладителе для поступающего воздуха становится возможным, когда температура наружного воздуха ниже 19°С.
Для специалиста в данной области техники очевидно, что изобретение не ограничивается описанными выше и приведенными в качестве примеров вариантами реализации, но скорее всего может варьироваться в пределах сущности и объема прилагаемой Формулы изобретения. Охлаждающая среда устройств кондиционирования воздуха внутреннего пространства с циркуляцией жидкого хладагента может относиться к жидкости любого типа, применяемой в этой области применения в соответствии с соблюдением местных требований. Кроме того, количество компрессоров и теплообменников, упомянутых в пунктах формулы изобретения и выше в описании, приведено только в качестве примера и может варьироваться по желанию.