CN102692053A - 采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统 - Google Patents

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袁一军
张伟江
许鹰
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Abstract

本发明公开了一种采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，即换热器和热电制冷芯片间隔设于空气处理末端内并自入口至出口依次排列，低温冷源输出端连接控制阀输入端，控制阀输出端连接换热器输入端，换热器输出端连接低温冷源输入端，制冷芯片控制器通过导线连接并控制热电制冷芯片。本空气调节系统结构简单，可对空气温湿度实现独立控制，有效节省了能源消耗，达到实现快速调节室内舒适环境的目的。

Description

采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统
技术领域
本发明涉及一种采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统。
背景技术
空气调节系统广泛应用于人类的日常工作生活中，为人们提供了舒适的工作和生活环境，通常适宜的环境指标包含空气的温度和湿度，而常规的空调系统一般仅调节空气温度，对空气湿度不能单独调节，因此对于要求较高的舒适性空调系统或工业空调系统往往需要采用外加热源，如电加热器或蒸汽加热等来实现湿度的独立控制。这往往导致空调系统中冷热源抵消，能源消耗大。近年来提出温湿度独立控制的空气调节系统，将空气温度和湿度采用不同的调节系统进行分别处理，实现独立控制，如采用高温冷水机组制取的冷水送至显热处理末端控制温度，但没有空气除湿功能，采用低温冷水机组制取的冷水送至新风机组进行除湿；该系统具有节能高效的特点，但是该系统由于利用两套不同的设备实现空气温湿度独立控制，导致系统复杂，同时由于两套系统完全独立，尤其是显热处理末端不能除湿，导致空调系统开启时，湿负荷较大，不能充分利用两套系统协同工作，导致空调房间不能快速实现除湿降温，从而无法快速实现室内适宜的舒适环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，本空气调节系统结构简单，可对空气温湿度实现独立控制，有效节省了能源消耗，达到实现快速调节室内舒适环境的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统包括空气处理末端、换热器、热电制冷芯片、制冷芯片控制器、控制阀和低温冷源，所述换热器和热电制冷芯片间隔设于所述空气处理末端内并自入口至出口依次排列，所述低温冷源输出端连接所述控制阀输入端，所述控制阀输出端连接所述换热器输入端，所述换热器输出端连接所述低温冷源输入端，所述制冷芯片控制器通过导线连接并控制所述热电制冷芯片。
进一步，上述低温冷源可以采用直接膨胀压缩式制冷机。
进一步，上述低温冷源包括高温冷水机组和液压泵，所述高温冷水机组的输出端连接所述液压泵的输入端，所述液压泵的输出端连接所述控制阀的输入端，所述换热器的输出端连接所述高温冷水机组的输入端。
进一步，上述换热器和低温冷源的换热介质可以是水、防冻液或制冷剂，换热介质在换热器输入端的温度应保持大于12℃，不宜超过20℃，以保证制冷系统具有较高的蒸发温度和较高的循环效率。一般来说，建筑舒适性空调的标准工况室内环境温度要求为25 ~ 27℃，12℃的冷媒温度保证了足够的温差，能够满足空调需求。从控制的角度来讲，可以通过制冷压缩机或节流装置控制该冷媒温度进一步，上述热电制冷芯片冷热侧的温差小于20 ℃。
进一步，上述空气处理末端是风机盘管或空气处理箱。    
由于本发明采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统采用了上述技术方案，即换热器和热电制冷芯片间隔设于空气处理末端内并自入口至出口依次排列，低温冷源输出端连接控制阀输入端，控制阀输出端连接换热器输入端，换热器输出端连接低温冷源输入端，制冷芯片控制器通过导线连接并控制热电制冷芯片。本空气调节系统结构简单，可对空气温湿度实现独立控制，有效节省了能源消耗，达到实现快速调节室内舒适环境的目的。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统的结构示意图，
图2为本空气调节系统空气处理的焓湿图。
具体实施方式
如图1所示，本发明采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统包括空气处理末端1、换热器2、热电制冷芯片5、制冷芯片控制器6、控制阀4和低温冷源3，所述换热器2和热电制冷芯片5间隔设于所述空气处理末端1内并自入口至出口依次排列，所述低温冷源3输出端连接所述控制阀4输入端，所述控制阀4输出端连接所述换热器2输入端，所述换热器2输出端连接所述低温冷源3输入端，所述制冷芯片控制器6通过导线连接并控制所述热电制冷芯片5。
需处理的高温高湿空气从空气处理末端入口进入先经换热器换热被降温或除湿变为低温低湿空气，再经热电制冷芯片，低温低湿空气一部分被热电制冷芯片的冷侧进一步除湿，另一部分被热电制冷芯片的热侧加热，两部分空气混合后自空气处理末端出口输出并成为温湿度满足人体舒适性要求的空气；通过调整热电制冷芯片的电压或部分热电制冷芯片的开启状态可控制空气处理末端出口输出空气的含湿量，通过调节换热器内换热介质的流量或者温度可控制空气处理末端出口输出空气的焓值，从而控制空气温度。本系统大幅度提高了换热器内换热介质的制冷效率，换热介质承担了绝大部分的制冷负荷，同时热电制冷芯片制冷负荷小，且有与普通压缩制冷相当的制冷效率，整个系统的制冷效率大幅度提高。
进一步，上述低温冷源3可以采用直接膨胀压缩式制冷机。
进一步，上述低温冷源3包括高温冷水机组31和液压泵32，所述高温冷水机组31的输出端连接所述液压泵32的输入端，所述液压泵32的输出端连接所述控制阀4的输入端，所述换热器2的输出端连接所述高温冷水机组31的输入端。
进一步，上述换热器2和低温冷源3的换热介质是水、防冻液或制冷剂，所述换热介质在换热器输入端的温度大于12℃，不宜超过20℃。由于所需换热介质的温度大大高于常规空调所需的冷源温度，其制冷效率将显著提高。
进一步，上述热电制冷芯片5冷热侧的温差小于20 ℃。本系统中由于换热器2中的换热介质对于高含湿量的空气，如新风，新回风混合风仍能进行预除湿，热电制冷芯片5只负责对已经过换热器2的空气进行进一步的除湿，其所需的制冷量很小，同时热电制冷芯片5冷热侧的温差较小，一般可小于20 ℃，甚至小于15 ℃，其制冷的COP值一般可大于3。
进一步，上述空气处理末端1是风机盘管或空气处理箱。风机盘管或空气处理箱可以有不同配置，包括配置不同规格的换热器，风机，过滤器等。同时根据本空气调节系统不同的应用场合，本系统可采用多个设置有换热器2和热电制冷芯片5的空气处理末端1，便于同一空间内多路空气的温湿度控制。
如图2所示，为本空气调节系统空气处理过程的焓湿图。常规的空调系统为仅控制温度的空气处理过程，其送风状态点11位于空气饱和线10附近某点，经过本系统的热电制冷芯片，位于状态点11的一部分空气被热电制冷芯片的冷侧进一步降温除湿到状态点12，另一部分被热电制冷芯片的热侧加热到状态点13，该两部分空气混合后达到送风状态点14，其温度和湿度可实现独立调节。
本发明提供了一种能有效解决空气温湿度独立控制的空气调节系统，即利用一套简单的相容系统，实现空气温湿度的独立控制，具有节能高效的优点，同时可以快速实现空气的降温和除湿目的。

Claims (6)

1.一种采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，包括空气处理末端，其特征在于：还包括换热器、热电制冷芯片、制冷芯片控制器、控制阀和低温冷源，所述换热器和热电制冷芯片间隔设于所述空气处理末端内并自入口至出口依次排列，所述低温冷源输出端连接所述控制阀输入端，所述控制阀输出端连接所述换热器输入端，所述换热器输出端连接所述低温冷源输入端，所述制冷芯片控制器通过导线连接并控制所述热电制冷芯片。
2.根据权利要求1所述的采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，其特征在于：所述低温冷源是直接膨胀压缩式制冷机。
3.根据权利要求1所述的采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，其特征在于：所述低温冷源包括高温冷水机组和液压泵，所述高温冷水机组的输出端连接所述液压泵的输入端，所述液压泵的输出端连接所述控制阀的输入端，所述换热器的输出端连接所述高温冷水机组的输入端。
4.根据权利要求1所述的采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，其特征在于：所述换热器和低温冷源的换热介质是水、防冻液或制冷剂，所述换热介质在所述换热器输入端的温度为12-20℃。
5.根据权利要求1所述的采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，其特征在于：所述热电制冷芯片冷热侧的温差小于20 ℃。
6.根据权利要求1所述的采用热电制冷辅助的温湿度可独立控制的空气调节系统，其特征在于：所述空气处理末端是风机盘管或空气处理箱。
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