CN102155773A - 一种热回收式热泵空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种热回收式热泵空调系统，包括空气处理机组和热泵机组，其特征在于：该热泵空调系统还包括过冷器，所述过冷器的第三介质的两个端口分别连接所述的新风热质交换设备的两个端口，并且连接线路上设有第二循环泵；所述过冷器的第一介质的第一端口连接所述节流装置的第一端口，四个单向阀先分两组串联然后再并联；所述节流装置的第二端口连接单向阀回路的第四节点，所述过冷器的第一介质的第二端口连接第二节点，所述室内换热器的第一介质的第二端口连接第一节点，所述室外换热器的第一介质的第二端口连接第三节点。本发明中冷凝器承担的总负荷小，能有效利用热能，节能效果好。

Description

一种热回收式热泵空调系统
技术领域
本发明涉及到空调制冷技术领域，具体指一种热回收式热泵空调系统。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，对环境的舒适性要求也越来越高，中央空调系统在各类建筑中扮演了重要角色。在普通舒适性集中空调系统中，一次回风系统是最典型的空调系统。冬季运行时，一次回风系统是指室外新风与室内回风混合，然后将其加热、加湿，达到送风状态送入室内。由于室外新风温度很低，加热时需要耗费很大的热量才能达到送风温度。公告号为CN201503099U的实用新型专利提供了一种预热新风的地源热泵空调装置，对进入混合室的新风先用井水预热，增加了新风焓值，因而可以减少新风与回风混合后的加热量。对一次回风系统的新风进行预热是此类空气处理机组节能的一种重要手段。夏季运行时，一次回风系统是将室外新风与室内回风混合，将其处理到机器露点，用加热器进行再热，达到送风状态送人室内，其中再热过程使用的电加热，耗费电能，不利于系统的节能。同时，现有空气处理机组的冷热源一般为蒸汽压缩式热泵系统，其由电能驱动，随着能源形势日益严峻，提高制冷热泵系统性能，节约电能，是制冷热泵系统的重要发展方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种热回收式热泵空调系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该热回收式热泵空调系统，包括空气处理机组和热泵机组，其中所述的空气处理机组包括风道、沿送风方向依次设置在风道内的新风入口、新风热质交换设备、回风入口、混合空气热质交换设备和出风口；所述的热泵机组包括压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器和节流装置，其中，所述室内换热器的第一介质的第一端口、所述室外换热器的第一介质的第一端口和所述压缩机的两个端口分别连接所述四通换向阀的四个端口；所述室内换热器的第二介质的两个端口分别连接所述混合空气热质交换设备的两个端口，并且连接线路上设有第一循环泵；其特征在于：该热泵空调系统还包括过冷器，所述过冷器的第三介质的两个端口分别连接所述的新风热质交换设备的两个端口，并且连接线路上设有第二循环泵；所述过冷器的第一介质的第一端口连接所述节流装置的第一端口，第一单向阀和第三单向阀串联后形成第一阀路，第一单向阀和第二单向阀的连接点为第一节点；第二单向阀和第四单向阀串联后形成第二阀路，第二单向阀和第四单向阀的连接点为第三节点；第一阀路和第二阀路并联，并联后的两个连接点为第二节点和第四节点；所述节流装置的第二端口连接第四节点，所述过冷器的第一介质的第二端口连接第二节点，所述室内换热器的第一介质的第二端口连接第一节点，所述室外换热器的第一介质的第二端口连接第三节点。
所述混合空气再热设备和出风口之间还设有加湿器。
所述混合空气热质交换设备和所述加湿器之间还设有混合空气再热设备，该混合空气再热设备第三介质的两个端口分别连接所述新风热质交换设备第三介质的两个端口，并且所述混合空气再热设备第三介质的两个端口和所述新风热质交换设备第三介质的两个端口之间的连线上分别设有温度控制阀和电磁阀。
所述过冷器的第三介质的两个端口相互连接，并且连接线路上设有电磁阀。
所述的新风热质交换设备和/或所述的混合空气热质交换设备为间接接触式热质交换处理设备。
所述的新风热质交换设备与所述的混合空气热质交换设备之间还设有与供新风与回风充分混合的混合室。
本发明提出了一种过冷器预热新风及再热混合空气的热泵空调系统，对冷凝器出口的热量进行再利用并且提高系统性能系数的热泵系统；本发明一方面在室内换热器后设置过冷器，根据制冷原理，制冷系统中过冷的存在使整个系统性能系数提高；另一方面用过冷器预热空气处理机组的新风，使其焓值提高，减少混合风的加热量；或对混合空气进行再热，使其焓值升高，减少混合空气的再热量；本系统实现能量互补，具有双重节能的优势。
与现有技术相比较，本发明的热泵空调系统使过冷器与空气处理机组通过循环介质进行热质交换。供热工况下，新风通过新风热质交换设备与过冷器进行间接热量交换，再经混合空气热质交换设备与室内换热器进行间接换热后送入室内。制冷工况下，新风与回风混合，然后进入混合空气热质交换设备进一步处理，再进入混合空气再热设备进行再热，最后由风机送入室内。由于过冷器经混合空气再热设备供热时间接承担了新风的部分热负荷，使得冷凝器承担的总负荷减小；制冷时有效利用制冷系统冷凝端热能进行再热从而节省高品位电能达到了节能的效果。
过冷器与新风热质交换设备及混合空气再热设备的第三介质连接管路中设有温度控制阀对第三介质的流量进行控制，从而控制对新风及混合空气的加热温度，使处理后的空气温度维持相对稳定。当通过新风热质交换设备及混合空气再热设备的第三介质流量减少时，多余的第三介质流量通过旁通阀旁通回到过冷器。
该发明运行安全可靠，无污染，而且有效的解决了夏热冬冷地区冬季热负荷较大，电能消耗量大的问题，对于夏热冬冷地区非常适用。特别适合博物馆、展览馆等对温度精度要求高的场合。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图；
图2为本发明实施例供热工况下空气处理过程的焓湿图；
图3为本发明实施例制冷工况下空气处理过程的焓湿图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明实施例的工作原理图；图2为本发明实施例制冷工况下的焓湿图；
图3为是本发明实施例供热工况下的焓湿图。
图1中，1-压缩机，2-室内换热器，3-过冷器，4-节流装置，5-室外换热器，6-第一循环泵，7-新风热质交换设备，8-混合空气热质交换设备，9-第二循环泵，10-加湿器，11-风机，12a、12c-温度控制阀，12b、、12d-电磁阀，12e-旁通阀，13-四通换向阀，14-混合空气再热设备，15a、15b、15c、15d-单向阀。
如图1所示，该双效节能热泵空调系统包括空气处理机组和热泵机组。
其中，所述的空气处理机组包括：
风道20，沿送风方向依次设置在风道内的新风入口16、新风热质交换设备7、回风入口17、混合室18、混合空气热质交换设备8、加湿器10、混合空气再热设备14和出风口19。
热泵机组包括压缩机1、四通换向阀13、室内换热器2、室外换热器5和节流装置4，第一单向阀15a、第二单向阀15b、第三单向阀15c、第四单向阀15d和过冷器3。
本实施例中的第一介质为制冷剂，第二和第三介质相同，为水。
上述空气处理机组和热泵机组的连接关系为：
室内换热器2的第一介质的第一端口、室外换热器5的第一介质的第一端口和压缩机1的两个端口分别连接四通换向阀13的四个端口；室内换热器2的第二介质的两个端口分别连接混合空气热质交换设备8的两个端口，并且连接线路上设有第一循环泵9；过冷器3的第三介质的两个端口分别连接的新风热质交换设备7的两个端口，并且连接线路上设有第二循环泵6，同时，两条连接线路上还分别设有温度控制阀12a和电磁阀12b；过冷器的第一介质的第一端口连接所述节流装置4的第一端口；混合空气再热设备14的两个端口分别经第三介质连接新风热质交换设备7的两个端口，并且连接线路上分别设有温度控制阀12c和电磁阀12d。过冷器3第三介质的两个端口相互连接，并且连接线路上设有旁通阀12e。
第一单向阀15a和第三单向阀15c串联后形成第一阀路，第一单向阀15a和第三单向阀15c的连接点为第一节点；第二单向阀15b和第四单向阀15d串联后形成第二阀路，第二单向阀15b和第四单向阀15d的连接点为第三节点；第一阀路和第二阀路并联，并联后的两个连接点为第二节点和第四节点。
节流装置4的第二端口连接第四节点，过冷器3的第一介质的第二端口连接第二节点，室内换热器2的第一介质的第二端口连接第一节点，室外换热器5的第一介质的第二端口连接第三节点。
本实施例中的新风热质交换设备7、混合空气热质交换设备8和混合空气再热设备14均为间接接触式热质交换处理设备。
该热回收式热泵空调系统的工作原理为：
供热工况下，四通换向阀13的第一端口与第二端口连通，其第三端口与第四端口连通，电磁阀12b打开、12d关闭，温度控制阀12a打开、12c关闭。压缩机1的出口的第一介质流经四通换向阀13的第一端口和第二端口进入室内换热器2，第一介质在室内换热器2中放出热量给第二介质，温度降低后流经单向阀15a到过冷器3，在过冷器3中继续放热给第三介质，第一介质经节流装置4节流降压后通过单向阀15d进入室外换热器5吸收热量，经四通换向阀13的第三端口与第四端口回到压缩机1入口，完成第一介质循环；过冷器3中放出的热量传递给第三介质经循环泵6、电磁阀12b流经新风热质交换设备7，经温度控制阀12a回到过冷器13，完成第三介质循环；室外新风流经新风热质交换设备7，被第三介质预热，使新风的焓值提高，再与回风混合，进入混合空气热质交换设备8，室内换热器2放出的热量传递给第二介质通过循环泵9在混合空气热质交换设备8中加热混合空气，进入加湿器被加湿，通过风机11送入室内。
制冷工况下，四通换向阀的第一端口与第四端口连通，其第二端口与第三端口连通，电磁阀12d打开、12b关闭，温度控制阀12c打开、12a关闭。压缩机1的出口的第一介质流经四通换向阀13的第一端口和第四端口进入室外换热器5，第一介质在室外换热器5中放出热量，温度降低后通过单向阀15b流经过冷器3进一步降温，再通过节流装置4节流降压并经单向阀15c进入室内换热器2吸收热量，经四通换向阀13的第二端口与第三端口回到压缩机1入口，完成第一介质循环；室外新风与回风混合，进入混合空气热质交换设备8冷却减湿至露点，再进入混合空气再热设备14加热至送风温度，由风机送入室内吸收室内余热余湿，其中第一介质通过室内换热器2吸收第二介质的热量，第二介质温度降低，并经循环泵9在混合空气热质交换设备8中冷却混合空气，过冷器中的第一介质与第三介质换热后，使第三介质温度升高，通过电磁阀12d进入混合空气再热设备14中对处理过混合空气进行再热，其第三介质循环流量由温控阀12c控制，通过风机11送入室内。

Claims (6)

1.一种热回收式热泵空调系统，包括空气处理机组和热泵机组，其中所述的空气处理机组包括风道、沿送风方向依次设置在风道内的新风入口、新风热质交换设备、回风入口、混合空气热质交换设备、混合空气再热设备和出风口；所述的热泵机组包括压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器和节流装置，其中，所述室内换热器的第一介质的第一端口、所述室外换热器的第一介质的第一端口和所述压缩机的两个端口分别连接所述四通换向阀的四个端口；所述室内换热器的第二介质的两个端口分别连接所述混合空气热质交换设备的两个端口，并且连接线路上设有第一循环泵；其特征在于：该热泵空调系统还包括过冷器，所述过冷器的第三介质的两个端口分别连接所述的新风热质交换设备的两个端口，并且连接线路上设有第二循环泵；所述过冷器的第一介质的第一端口连接所述节流装置的第一端口，第一单向阀和第三单向阀串联后形成第一阀路，第一单向阀和第三单向阀的连接点为第一节点；第二单向阀和第四单向阀串联后形成第二阀路，第二单向阀和第四单向阀的连接点为第三节点；第一阀路和第二阀路并联，并联后的两个连接点为第二节点和第四节点；所述节流装置的第二端口连接第四节点，所述过冷器的第一介质的第二端口连接第二节点，所述室内换热器的第一介质的第二端口连接第一节点，所述室外换热器的第一介质的第二端口连接第三节点。
2.根据权利要求1所述的热回收式热泵空调系统，其特征在于所述混合空气再热设备和出风口之间还设有加湿器。
3.根据权利要求2所述的热回收式热泵空调系统，其特征在于所述混合空气热质交换设备和所述加湿器之间还设有混合空气再热设备，该混合空气再热设备第三介质的两个端口分别连接所述新风热质交换设备第三介质的两个端口，并且所述混合空气再热设备第三介质的两个端口和所述新风热质交换设备第三介质的两个端口之间的连线上分别设有温度控制阀和电磁阀。
4.根据权利要求1至3任意权利要求所述的热回收式热泵空调系统，其特征在于所述过冷器的第三介质的两个端口相互连接，并且连接线路上设有旁通阀。
5.根据权利要求4所述的热回收式热泵空调系统，其特征在于所述的新风热质交换设备和/或所述的混合空气热质交换设备为间接接触式热质交换处理设备。
6.根据权利要求4所述的热回收式热泵空调系统，其特征在于所述的新风热质交换设备与所述的混合空气热质交换设备之间还设有与供新风与回风充分混合的混合室。
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