Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования Российский патент 2025 года по МПК F24F13/20 

Изобретение относится к наружным блокам систем кондиционирования и предназначено для обеспечения их круглогодичной бесперебойной работы в режиме охлаждения.

Из уровня техники известно устройство для кондиционирования, раскрытое в патенте RU 88107 U1. Устройство содержит выносной компрессорно-конденсаторный агрегат воздушного охлаждения с вентилятором, который размещен в контейнере с входным и выходным окнами для воздуха, которые выполнены с регулируемым проходным сечением и снабжены жалюзийными решетками с сервоприводами, входное окно расположено в нижней части передней стенки контейнера, а выходное окно расположено в верхней части передней стенки контейнера, при этом компрессорно-конденсаторный агрегат расположен в контейнере вертикально -с выхлопом воздуха вверх.

Недостатком известного устройства является низкая производительность в летний период, а также низкая надежность работы в зимний период, и, как следствие, невозможность обеспечения надежной круглогодичной работы.

Из уровня техники известно устройство для кондиционирования, раскрытое в патенте RU 2415349 С1. В известном устройстве выносной компрессорно-конденсаторный агрегат воздушного охлаждения с вентилятором (наружный блок) размещен в контейнере с входным и выходным окнами для воздуха, которые выполнены с регулируемым проходным сечением и снабжены жалюзийными решетками с сервоприводами, причем, входное окно расположено в нижней части передней стенки контейнера, а выходное окно расположено в верхней части передней стенки контейнера. Данное устройство по совокупности признаков является прототипом заявленного комплекса.

Недостатком известного устройства является низкая производительность в летний период, а также низкая надежность работы в зимний период, и, как следствие, невозможность обеспечения надежной круглогодичной работы.

Задачей изобретения является разработка комплекса для обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования.

Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования включает выносной компрессорно-конденсаторный агрегат воздушного охлаждения с вентилятором, который размещен в контейнере с входным и выходным окнами для воздуха, систему автоматики для поддержания оптимальной для компрессорно-конденсаторного агрегата температуры внутри контейнера. Система автоматики содержит воздушный клапан на заборе воздуха, воздушный клапан на рециркуляции воздуха, воздушный клапан на выходе воздуха, стояночный электронагреватель, работающий по сигналу от датчика температуры воздуха внутри контейнера, расположенного на выходе компрессорно-конденсаторного агрегата, датчик температуры наружного воздуха, расположенный снаружи комплекса, систему орошения, включающую форсунки, электромагнитный клапан для подачи воды на форсунки, электромагнитный клапан для автоматического слива воды из системы орошения и преобразователь давления. Система автоматики управляет плавным открытием/закрытием клапана на заборе воздуха, клапана на рециркуляции воздуха и клапана на выходе воздуха в зависимости от значений наружной температуры воздуха, полученных от датчика температуры наружного воздуха, и значений температуры воздуха внутри контейнера, полученных от датчика температуры воздуха внутри контейнера.

Техническим результатом является повышение эффективности и надежности работы системы кондиционирования (без потери холодопроизводительности) при расширении рабочего диапазона допустимых температур наружного воздуха.

Плавное регулирование работы воздушных клапанов по управляющему сигналу позволяет достаточно точно поддерживать температуру воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата, и, соответственно, давление конденсации наружного блока на должном уровне, что в свою очередь способствует стабильной работе холодильного контура тем самым продлевая срок службы компрессорно-конденсаторного агрегата.

Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования создает условия для стабильной, надежной и эффективной работы системы кондиционирования (без потери холодопроизводительности) в режиме охлаждения вплоть до -50°С.

Система воздушных клапанов на заборе, на выходе и на рециркуляции воздуха в утепленном исполнении с автоматическим алгоритмом работы зима/лето обеспечивает работу блоков даже при пиковых (как низких, так и высоких) температурах и позволяет системе эффективно функционировать в экстремальных условиях.

Наличие системы орошения позволяет расширить рабочий диапазон по температуре наружного воздуха в сторону верхних значений, а также увеличивает эффективность работы системы кондиционирования в летний период. Система орошения с электромагнитными клапанами для подачи воды на систему форсунок, а также слива воды из системы увеличивает эффективность работы блоков в пиковые нагрузки (летний режим). Она способна снизить температуру работы оборудования (а именно температуру воздуха на входе в компрессорно-конденсаторный агрегат) и улучшить его производительность даже в условиях высоких температур наружного воздуха.

На Фиг. 1 в схематичном виде представлен летний режим работы предлагаемого комплекса.

На Фиг. 2 в схематичном виде представлен зимний режим работы предлагаемого комплекса.

На Фиг. 3 представлен схематичный вид комплекса с видом с различных сторон.

Предлагаемый комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования оснащен рядом функций, которые позволяют системе кондиционирования работать как в летний, так и в зимний период в режиме охлаждения и обеспечивают надежность и эффективность оборудования даже в самых экстремальных условиях.

Предлагаемый комплекс для обеспечения круглогодичной работы внешних блоков систем кондиционирования в режиме охлаждения представляет собой стальной контейнер 1 с входными 8 и выходными окнами 9 для воздуха, в котором размещается наружный блок 2 системы кондиционирования, и содержащий систему автоматики, обеспечивающую оптимальную температуру внутри контейнера.

Основные элементы системы автоматики комплекса:

- блок управления 3;

- электроприводы воздушных клапанов (на заборе воздуха 4, на рециркуляции 5 и на выходе воздуха 6);

- стояночный электронагреватель, работающий по сигналу от датчика температуры, размещаемого непосредственно на корпусе наружного блока 2, на выходе воздуха из компрессорно-конденсаторного агрегата;

- система орошения, со встроенным / или внешним насосом с частотным преобразователем, электромагнитный клапан для подачи воды на форсунки 7, электромагнитный клапан для автоматического слива воды из системы орошения (внутри комплекса), датчик (преобразователь) давления воды, элементы узла подачи воды (запорные шаровые клапаны, ручной клапан для слива воды внутри комплекса, водяной фильтр, балансировочный клапан (для настройки нужного расхода воды через форсунки), манометры, предохранительный клапан);

- датчик температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата наружного блока 2 VRF, датчик температуры наружного воздуха, расположенный снаружи комплекса;

- воздушные клапаны 4-6 (в утепленном исполнении).

Включение/выключение системы орошения предполагается только после принудительного перевода системы автоматики в летний режим работы.

Также в комплексе могут быть предусмотрены дополнительные съемные панели 10, которые рекомендуется снимать только летом для улучшения обдува наружного блока 2 VRF (в случае если не предполагается использовать систему орошения в летнем режиме).

В блоке управления 3 предусмотрена аварийная сигнализация (например, при поломке электроприводов воздушных клапанов 4-6 по сигналу обратной связи, при аварии насоса, обрыве связи какого-либо из датчиков, при перегреве стояночного электронагревателя).

В летнем режиме работы: при неисправности насоса, обрыве (неисправности) датчика наружной температуры, обрыве (неисправности) датчика давления воды выдается сигнал аварии.

В зимнем режиме работы: при неисправности электроприводов воздушных клапанов 4-6, обрыве (неисправности) датчика температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата, обрыве (неисправности) датчика наружной температуры, неисправности стояночного нагревателя выдается сигнал аварии, система управления переходит в ждущий режим (никаких действий не происходит) до тех пор, пока сигнал аварии не будет снят.

Алгоритм работы системы автоматики комплекса в зимнем режиме.

Техническая сущность решения состоит в использовании тепла конденсации, выделяемого наружным блоком 2 системы кондиционирования при его работе в режиме охлаждения, для возможности поддержания оптимальной температуры воздуха на входе компрессорно-конденсаторного агрегата наружного блока 2 (что в свою очередь необходимо для стабилизации давления конденсации наружного блока и, в целом, для стабильной и надежной работы всей системы кондиционирования при низких температурах).

При отрицательных температурах наружного воздуха система автоматики данного комплекса регулирует температуру воздуха на входе в компрессорно-конденсаторный агрегат, за счет частичной или полной рециркуляции выходящего из компрессорно-конденсаторного агрегата теплого воздуха на вход в компрессорно-конденсаторный агрегат. При частичной рециркуляции выходящий из компрессорно-конденсаторного агрегата теплый воздух смешивается с холодным наружным воздухом в определенной пропорции. Температура воздуха на входе в компрессорно-конденсаторный агрегат регулируется за счет работы трех воздушных клапанов (на заборе воздуха 4, на выходе воздуха 6 и на рециркуляции 5), оснащенных электроприводами с плавной регулировкой.

При понижении температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата ниже уставки (настраиваемая уставка, значение уставки по умолчанию +30°С) клапаны на заборе 4 и на выходе 6 воздуха начинают плавно закрываться, клапан на рециркуляции 5 наоборот плавно открывается, что соответственно увеличивает процент выходящего из компрессорно-конденсаторного агрегата теплого воздуха при его смешении с холодным наружным воздухом. В результате этого температура воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата начинает повышаться до установленного значения. При повышении температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата все происходит в обратном порядке.

При превышении температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата выше установленного значения, работа трех 4-6 воздушных клапанов происходит в обратном порядке (воздушные клапаны на заборе 4 и на выходе 6 воздуха начинают плавно открываться, клапан на рециркуляции 5 в свою очередь плавно закрывается), что в результате уменьшает процент выходящего из компрессорно-конденсаторного агрегата теплого воздуха при его смешении с холодным наружным воздухом.

Таким образом система автоматики комплекса поддерживает определенную заданную температуру воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата наружного блока 2 с достаточно большой точностью.

Воздушные клапаны 4-6 предполагаются в утепленном исполнении (с периметральным обогревом или с греющими трубчатыми электронагревателями (ТЭНами). Периметральный обогрев / или ТЭНы активируются по сигналу от датчика наружной температуры (к примеру, если наружная температура падает ниже -15°С, то активируются греющие ТЭНы, при температуре наружного воздуха выше -15°С ТЭНы выключаются).

Стояночный электронагреватель работает по сигналу от датчика температуры внутри комплекса (температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата). Питание электронагревателя осуществляется от блока управления 3. Данный электронагреватель работает, когда наружный блок 2 находится в режиме ожидания и предназначен для поддержания определенной температуры внутри комплекса на время стоянки наружного блока 2 и предотвращения тем самым холодного пуска VRF-системы (к примеру, когда предусмотрена ротация наружных блоков 2 VRF).

Если датчик температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата фиксирует температуру, например, +3°С и ниже, то включается стояночный нагреватель. При температуре воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата, например, +7°С и выше стояночный нагреватель выключается.

Алгоритм работы системы автоматики комплекса в летнем режиме.

В летний период времени (при положительных температурах воздуха) система автоматики переводит клапаны на заборе 4 и на выходе 6 воздуха полностью в открытое положение, клапан на рециркуляции 5 переводится в закрытое положение. При высоких температурах наружного воздуха (особенно при установке системы кондиционирования на кровле) для стабилизации давления конденсации и увеличения эффективности работы комплекс оснащен системой орошения, в состав которой входят: форсунки 7, трубопроводы, электромагнитный клапан на подаче воды, электромагнитный клапан слива воды, преобразователь давления воды и водяной насос (при необходимости). В наиболее жаркие (пиковые) часы при повышении температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата выше установленного значения происходит включение системы орошения: вода под давлением разбрызгивается (распыляется) через форсунки 7, располагаемые по углам воздушного клапана на заборе 4 воздуха (всего четыре форсунки 7). Температура воздуха, проходящего через клапан на заборе 4 воздуха понижается за счет эффекта распыления воды (происходит, так называемый, процесс адиабатического охлаждения воздуха).

Включение/выключение системы орошения предполагается только после принудительного перевода системы автоматики в летний режим работы.

При включении системы орошения происходит открытие электромагнитного клапана для подачи воды, система заполняется водой (трубопроводы, рампы форсунок 7) и, как только давление воды достигает определенной уставки по датчику давления, электромагнитный клапан на подаче воды закрывается (то есть, система орошения заполнена, готова к работе и возможен запуск насоса по сигналу от датчика температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата (защита от сухого хода насоса). Насос включается по сигналу от датчика температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата: если температура воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата превысила заданное значение (уставку), то открывается электромагнитный клапан на подаче воды и затем включается насос (при его наличии). При снижении температуры воздуха на выходе из компрессорно-конденсаторного агрегата ниже определенного значения происходит выключение насоса и закрытие электромагнитного клапана на подаче воды. При выключении системы орошения открывается электромагнитный клапан слива воды.

Система орошения позволяет увеличить эффективность работы системы кондиционирования в летний период.

Встроенная система автоматики обеспечивает надежную и функциональную работу и позволяет настроить и контролировать широкий набор параметров для комфортной и безопасной эксплуатации всего комплекса в круглогодичном режиме 24/7.

Дополнительные электронагреватели с автоматическим управлением позволяют запускать блоки даже при экстремально низких температурах до -50°С. Это гарантирует надежную работу системы даже в самых холодных климатических условиях.

Система орошения со встроенным / или внешним насосом с частотным преобразователем, электромагнитными клапанами для подачи воды на форсунки, а также слива воды из системы увеличивает эффективность работы блоков в пиковые нагрузки. Система орошения способна снизить температуру работы оборудования (а именно температуру воздуха на входе в компрессорно-конденсаторный агрегат) и улучшить его производительность в условиях высоких температур.

Система воздушных клапанов на заборе, на выходе и на рециркуляции воздуха в утепленном исполнении с автоматическим алгоритмом работы в зимнем и летнем режимах обеспечивает работу блоков даже при экстремальных температурах и позволяет им эффективно функционировать в условиях, когда другие системы могут иметь проблемы.

Изобретение относится к наружным блокам систем кондиционирования и предназначено для обеспечения их круглогодичной бесперебойной работы в режиме охлаждения. Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования включает выносной компрессорно-конденсаторный агрегат воздушного охлаждения с вентилятором, который размещен в контейнере с входным и выходным окнами для воздуха, систему автоматики для поддержания оптимальной для компрессорно-конденсаторного агрегата температуры внутри контейнера. Система автоматики содержит воздушный клапан на заборе воздуха, воздушный клапан на рециркуляции воздуха, воздушный клапан на выходе воздуха, стояночный электронагреватель, работающий по сигналу от датчика температуры воздуха внутри контейнера, расположенного на выходе компрессорно-конденсаторного агрегата, датчик температуры наружного воздуха, расположенный снаружи комплекса, систему орошения, включающую форсунки, электромагнитный клапан для подачи воды на форсунки, электромагнитный клапан для автоматического слива воды из системы орошения и преобразователь давления. Система автоматики управляет плавным открытием/закрытием клапана на заборе воздуха, клапана на рециркуляции воздуха и клапана на выходе воздуха в зависимости от значений наружной температуры воздуха, полученных от датчика температуры наружного воздуха, и значений температуры воздуха внутри контейнера, полученных от датчика температуры воздуха внутри контейнера. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности работы системы кондиционирования (без потери холодопроизводительности) при расширении рабочего диапазона допустимых температур наружного воздуха. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования, включающий выносной компрессорно-конденсаторный агрегат воздушного охлаждения с вентилятором, который размещен в контейнере с входным и выходным окнами для воздуха, отличающийся тем, что содержит систему автоматики для поддержания оптимальной для компрессорно-конденсаторного агрегата температуры внутри контейнера, содержащую воздушный клапан на заборе воздуха, воздушный клапан на рециркуляции воздуха, воздушный клапан на выходе воздуха, стояночный электронагреватель, работающий по сигналу от датчика температуры внутри контейнера, расположенного на выходе компрессорно-конденсаторного агрегата, датчик температуры наружного воздуха, расположенный снаружи комплекса, систему орошения, включающую форсунки, электромагнитный клапан для подачи воды на форсунки, электромагнитный клапан для автоматического слива воды из системы орошения, преобразователь давления, причем

система автоматики управляет плавным открытием/закрытием клапана на заборе воздуха, клапана на рециркуляции воздуха и клапана на выходе воздуха в зависимости от значений наружной температуры воздуха, полученных от датчика температуры наружного воздуха, и значений температуры воздуха внутри контейнера, полученных от датчика температуры воздуха внутри контейнера.

2. Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования по п. 1, отличающийся тем, что система автоматики переключается на летний режим работы при повышении наружной температуры воздуха до заранее установленного значения.

3. Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования по п. 1, отличающийся тем, что система автоматики переключается на зимний режим работы при понижении наружной температуры воздуха до заранее установленного значения.

4. Комплекс обеспечения круглогодичной работы систем кондиционирования по п. 2, отличающийся тем, что система орошения работает в летнем режиме работы системы автоматики и включается по сигналу от датчика наружной температуры при повышении наружной температуры до заранее установленного значения.